L'optogénétique permet aux neuroscientifiques d'éteindre la peur

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Le dictionnaire Webster définit la peur comme «une émotion désagréable causée par la croyance que quelqu'un ou quelque chose est dangereux, susceptible de causer de la douleur ou une menace». À quand remonte la dernière fois que vous avez eu peur? Y a-t-il une personne, un lieu ou une activité qui vous remplit de peur? Comment faites-vous face à votre peur?

En tant qu'athlète d'endurance, je faisais face à de nombreuses situations épouvantables: nager une jambe de triathlon Ironman dans les eaux infestées de requins d'Afrique du Sud, traverser Death Valley à 130 ° F pendant l'Ultramarathon de Badwater et savoir que je devais courir sans arrêt pendant 24 heures sur un tapis roulant à une intersection occupée de Manhattan.

Au lieu de me cacher sous les couvertures ou d'éviter des situations effrayantes, j'ai appris à «affronter le dragon» en utilisant diverses techniques dont j'ai parlé dans des articles sur le blog de Psychology Today : Mind "et" Revenir à un lieu Inchangé révèle comment vous avez changé. "

Y a-t-il des personnes, des lieux ou des activités physiques qui vous remplissent de peur?

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Ce matin, j'étais enthousiaste à l'idée de lire une méthode que les neuroscientifiques de l'Institut de technologie du Massachusetts (MIT) ont mise au point pour désactiver les réponses conditionnées par la peur chez la souris. Leurs découvertes ouvrent la porte à des méthodes révolutionnaires que les humains pourraient utiliser un jour pour rediffuser leur esprit afin d'annuler l'apprentissage de la peur et de l'évitement.

L'étude d'avril 2015, «Un mécanisme de circuit pour différencier les associations positives et négatives», a été publiée dans la revue Nature .

Les neuroscientifiques du MIT ont utilisé des outils optiques et génétiques de pointe pour identifier les mécanismes de l'évitement conditionné par la peur et du comportement axé sur les récompenses qui sont tous deux essentiels à la survie d'une espèce. L'utilisation de «l'optogénétique» a permis aux chercheurs de manipuler des neurones individuels en se projetant à la fois sur «l' hippocampe stockant le contexte » et sur «l' amygdale qui emmagasine les émotions ».

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Les circuits neuronaux d'associations négative (rouge) et positive (verte) sont souvent entrelacés,

Source: Praneeth Namburi, Anna Beyeler, Ph.D., Kay M. Tye, Ph.D., Institut de technologie du Massachusetts

Dans une découverte inattendue, Kay Tye, PhD et ses collègues du MIT ont découvert que les carrefours des circuits convergents de l'amygdale basolatérale sont impliqués dans l'apprentissage de la peur et de la récompense. Au début, ils étaient perplexes quant à la façon dont l'amygdale pouvait orchestrer de tels comportements opposés – comme la recherche d'une récompense et l'évitement.

La réponse à cette énigme semble être qu'un circuit neuronal projette vers un centre de récompense, le noyau accumbens, et les autres projets vers un centre de peur voisin, l'amygdale centromédiale, qui est la «station de sortie» du centre émotionnel du cerveau.

La stimulation optique de la projection du centre de récompense peut améliorer le renforcement positif et le sentiment de sécurité. D'un autre côté, stimuler la projection du centre de la peur a favorisé le renforcement négatif. De même, le blocage de la projection du centre de la peur entravait l'apprentissage de la peur et améliorait l'apprentissage de la récompense.

Les neuroscientifiques ont constaté que chaque projection de circuit est composée de populations séparées de neurones entrelacés. En utilisant des traceurs fluorescents de l'optogénétique, ils ont pu différencier les neurones qui appartenaient à chaque circuit.

Pour cette étude, les souris ont subi une peur classique ou un conditionnement de récompense et ont été entraînées soit à craindre un son associé à un choc, soit à associer le ton avec une récompense de sucre. Les chercheurs du MIT ont mesuré la force des connexions neuronales dans des environnements «craintifs» et «sûrs».

La découverte la plus frappante de cette recherche a été que la connectivité neuronale aux projections de centres de récompense a diminué après l'apprentissage de la peur et a augmenté avec l'apprentissage de la récompense. Inversement, la connectivité aux projections du centre de la peur augmentait avec l'apprentissage de la peur et diminuait après l'apprentissage de la récompense.

"Ces mécanismes convergents dans des circuits anatomiquement entrelacés pourraient fournir des indices pour démêler comment les associations émotionnelles positives et négatives peuvent s'influencer mutuellement", a conclu Tye dans un communiqué de presse.

Les émotions négatives peuvent être remplacées par des émotions positives au niveau neurobiologique

Dans une étude similaire menée par des chercheurs du MIT, Susuma Tonegawa et ses collègues ont réussi à transformer une mémoire négative en une mémoire positive. L'étude d'août 2014, «Commutation bidirectionnelle de la Valence associée à un engramme de mémoire contextuelle de l'hippocampe», a également été publiée dans la revue Nature .

Dans un communiqué de presse, Tonegawa dit: «Il existe des preuves de la psychothérapie que la mémoire positive peut supprimer les souvenirs d'expériences négatives. Nous avons montré comment la valence émotionnelle des souvenirs peut être activée au niveau cellulaire. "

Les épisodes extatiques et traumatiques de votre vie sont stockés dans des réseaux neuronaux spécifiques appelés engrammes comme des souvenirs uniques dans votre cerveau. Avez-vous des symptômes de stress post-traumatique liés à une réponse conditionnée par la peur?

À l'époque où Manhattan avait encore des quartiers difficiles, j'ai été sauté par trois gars qui m'ont battu une nuit alors que je rentrais chez moi dans l'East Village. L'événement a laissé un conditionnement de peur profondément ensemencé qui provoquerait la transpiration de mes paumes et du cœur à courir chaque fois que je serais à quelques blocs du crime. Il m'a fallu des mois pour pouvoir rentrer chez moi par la même route où j'avais été battu.

D'un autre côté, encoder un emplacement spécifique comme étant sûr, sécurisé et se sentir comme à la maison peut créer cette réalité. En tant qu'athlète, j'ai été capable de créer des associations positives indépendamment de la réalité de la situation et maîtrisé la finesse psychologique nécessaire pour annuler toute condition de peur que je pourrais associer à affronter les tempêtes sur un parcours de course.

Comme je me considère comme un rat de laboratoire humain, il est amusant de lire Tonegawa décrire comment ce type d'information contextuelle est enregistrée dans l'hippocampe du cerveau, alors que la composante émotionnelle de la mémoire est stockée séparément, dans l'amygdale. Comme il l'explique, "L'amygdale peut stocker des informations avec une valence positive ou négative, et l'associer à un souvenir."

Tonegawa et ses collègues étaient curieux de voir s'ils pouvaient altérer un souvenir déjà fortement associé à une émotion. La question à un million de dollars était la suivante: «Une fois qu'un animal a développé la peur d'un endroit, le souvenir de cet endroit pourrait-il être rendu agréable à la place?

Pour trouver la réponse, Tonegawa et al ont placé des souris dans une chambre qui a délivré un léger choc. Comme la souris se formait de la mémoire basée sur la peur de cet endroit dangereux, ils ont utilisé l'optogénétique pour insérer une protéine sensible à la lumière dans les cellules qui stockaient l'information.

En liant la production de la protéine sensible à la lumière avec l'activation d'un gène qui est activé lorsque les mémoires sont codées, ils étaient capables de cibler la sensibilité à la lumière des cellules qui abritaient la mémoire nouvellement formée.

Les souris ont ensuite été retirées de la chambre et quelques jours plus tard, les scientifiques ont réactivé artificiellement la mémoire en faisant briller une lumière dans les cellules retenant la mémoire de l'endroit effrayant. Comme prévu, les animaux ont réagi en gelant sur place et en évitant d'autres explorations qui indiquaient qu'ils avaient peur.

Ensuite, les scientifiques ont entrepris d'écraser la peur en donnant aux souris des associations positives à la chambre craintive, en dépit de leurs associations négatives liées à l'emplacement. Ainsi, ils ont placé les souris dans un nouvel environnement, mais au lieu d'un choc, ils ont eu l'opportunité d'interagir avec des souris femelles qui les ont fait se sentir en sécurité.

Comme les souris se sont liées dans un environnement sûr, les chercheurs ont activé à nouveau leurs neurones de mémoire de la peur en utilisant la lumière optogénétique. Mais cette fois, ils ont seulement activé un sous-ensemble de neurones stockant la mémoire à la fois, soit ceux de l'hippocampe ou ceux de l'amygdale.

Lorsque les chercheurs ont réactivé les cellules stockant la mémoire dans l'hippocampe alors que les souris ont interagi avec les femelles, les cellules de la mémoire de l'hippocampe ont acquis une nouvelle association émotionnelle positive. Fait intéressant, les souris ont maintenant cherché les environnements qui avaient précédemment été liés à la peur.

C'est une preuve positive que les souvenirs négatifs peuvent être recâblés en utilisant un conditionnement classique et en entremêlant des associations positives dans les réseaux de neurones associés aux environnements négatifs.

Conclusion: Quelles sont les implications humaines de la recherche optogénétique sur les souris?

Tonegawa souligne que le succès que les chercheurs du MIT ont eu avec l'activation et la désactivation des émotions d'une mémoire chez la souris ne se traduira pas immédiatement par des thérapies ou des interventions humaines.

Malheureusement, il n'y a aucune technologie existante qui puisse actuellement manipuler les neurones humains comme le font les chercheurs du MIT dans les expériences sur les souris. Cependant, Tonegawa croit qu'une meilleure compréhension des circuits neuronaux reliant l'hippocampe et l'amygdale pourrait mener au développement de meilleurs produits pharmaceutiques et d'autres interventions dans le futur.

Cette vidéo du MIT montre comment les optogentics permettent aux neuroscientifiques de contrôler l'activité de neurones spécifiques.

Si vous souhaitez en savoir plus sur ce sujet, consultez mes articles de blog Psychology Today :

• "5 moyens basés sur la neuroscience pour vous débarrasser de votre esprit"
• "Le retour à un endroit inchangé révèle comment vous avez changé"
• "L'imagination peut changer les perceptions de la réalité"
• "Les neuroscientifiques découvrent les racines du" gel provoqué par la peur ""
• "La neuroscience de calmer un bébé"
• "La neurobiologie de la grâce sous pression"

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