Cum funcţionează frica?Frica este una dintre emoţiile fundamentale. Nu există om care să nu experimenteze frica în decursul vieţii, fie că este vorba despre pericolele iminente, ca întâlnirea cu un urs pe o cărare de munte, fie că este vorba numai de imaginarea unei situaţii periculoase. Dar ce se întâmplă în creier atunci când se declanşează sentimentul de frică?

 În privinţa înţelegerii modului de funcţionare a emoţiilor, lucrurile nu sunt foarte avansate.

Practic nu se cunoaşte exact mecanismul pentru nici un tip de emoţie, cu o excepţie notabilă: frica. În acest caz, al fricii, neurologii au reuşit să traseze labirintul de comunicaţii intern în cele mai mici detalii. Deşi nu vom merge cu explicaţiile la un nivel foarte profund, vom încerca să evidenţiem principalele aspecte ale mecanismului fricii.

Componenta centrală a senzaţiei de frică este amygdala (denumit şi corpul amigdalian, pentru a nu se confunda cu amigdalele, cele două glande de natură limfatică, situate de o parte şi alta a omuşorului). În fapt amygdala este constituită din două componente, câte una în fiecare emisferă a creierului, localizate în interiorul creierului, aşa cum se poate observa în imaginea de mai jos. Nucleul amigdalian şi hipocampul sunt cele două zone cheie ale unui creier primitiv pe care îl moştenim pe cale evolutivă şi care au dat naştere cortexului şi apoi neocortexului.

Fie că trebuie să vorbiţi în faţa unui auditoriu (inima vă bate cu putere, palmele devin umede, genunchii par să se mişte incontrolabil), fie că sunteţi într-o cabană la munte şi de afară se aud zgomote suspecte (creşte atenţia, fiecare zgomot, oricât de mic, vă înfioară, organismul este încordat), ceea ce coordonează sistemul de răspuns al creierului este amygdala.

Denumirea vine de la gr.amygdale, migdală, pentru că are dimensiunea apropiată de cea a unei migdale. Amygdala este esenţială în decodificarea emoţiilor, în special a stimulilor ce pot constitui o ameninţare. Amygdala controlează reacţiile autonome asociate fricii şi excitaţiei sexuale.  

 Există două căi, complementare, prin care stimulii externi ajung la amigdală. Există o cale scurtă, dar imprecisă privind ameninţarea existentă, care are rolul de a ne pregăti pentru un potenţial pericol şi o cale mai lungă, dar mai precisă, ce vine prin cortexul prefrontal, prin care se aduc elemente mai concrete privind sursa ameninţării şi care ajută la stabilirea unui curs de acţiune ca reacţie la ameninţare.

CUM TRĂIM FĂRĂ AMIGDALĂ?În cazul în care amigdala este afectată, de diferite boli ori, în cazul animalelor de laborator, prin acţiunea asupra acesteia de către cercetători, sentimentul de frică dispare din repertoriul emoţional. Astfel, un şobolan căruia i-a fost afectată amygdala nu se va teme de pisici, ci le va considera prietenele lui. Un om cu amygdala afectată, căruia i se pune un pistol la tâmplă, deşi este conştient

de pericolul pe care această ameninţare îl constituie pentru viaţa sa, nu va simţi sentimentul de frică, ci, întrebat, va afirma calm că se află într-o situaţie periculoasă.CUM FUNCŢIONEAZĂ FRICA?Să ne imaginăm următoarea situaţie: sunteţi singuri într-o cabană la munte, iar la un moment dat auziţi un zgomot ciudat. Sunetul este transmis către talamus; pe o cale mai lungă semnalul ajunge la cortexul auzului din lobul temporal, unde acesta este înţeles. De la talamus, printr-o singură sinapsă, semnalul senzorial ajunge la nucleul amigdalian. Rapiditatea cu care semnalele de la ochi şi urechi ajung la amygdala îi permite acesteia să reacţioneze mult înaintea părţii raţionale a creierului, neocortexul. Acest circuit rapid dintre stimuli şi nucleul amigdalian se pare că este răspunzător şi pentru faptul că de multe ori raţiunea este copleşită de emoţii; precedenţa procesului formării emoţiei învinge actul raţional.În hipocamp - parte cheie a creierului în stocarea amintirilor - se încearcă o identificare  rapidă a zgomotului, pe baza celor deja memorate. În cortexul auzului se face o analiză mai atentă: poate este vorba despre crengile copacilor care se lovesc de pereţii cabanei. De aici concluzia se transmite către amygdala şi la hipocamp pentru o comparaţie suplimentară şi o încercare de identificare a semnificaţiei zgomotului.Dacă lucrurile nu sunt lămurite, se declanşează un mecanism suplimentar de alertare, ce include amygdala, hipocampul şi cortexul prefrontal, care duce la sporirea atenţiei şi o preocupare mai mare pentru identificarea sursei zgomotului. Dacă nici acum nu se identifică originea sunetului, amygdala trimite semnale de activare a hipotalamusului şi sistemului nervos central. 

Sistemul limbic este o structură cerebrală formată din sistemul olfactiv, corpul amigdalian, stria terminală, aria septală şi hipocamp care  îndeplineşte o serie de funcţii privind emoţiile, comportamentul, memoria de lungă durată şi mirosul.

 Diversele părţi ale amygdala primesc informaţii specializate, diferite. De exemplu, mirosurile ajung în zona corticală mediană a amygdala, prin bulbul olfactiv. Amygdala scrutează toate experienţele senzoriale, fiind un fel de santinelă a organismului, mereu atentă la ce se întâmplă în mediu, gata să declanşeze reacţii pe măsura ameninţărilor identificate. De asemenea,  amygdala transmite mesaje către toate zonele importante ale creierului, generând secreţii de diferite substanţe, cum este cazul secreţiei hormonului corticotropina, care generează reacţia tip "luptă ori fugi" (vezi imaginea de mai jos) pe care o încercăm atunci când suntem în faţa unei ameninţări iminente. 

 Pe măsură ce gradul de anxietate creşte, iar frica devine conştientă, amygdala semnalează creierului că este timpul să creeze o expresie a fricii pe chip, ritmul cardiac să devină mai rapid, tensiunea să crească, iar ritmul respiraţiei să scadă. De asemenea, amygdala împreună cu hipocampul este responsabilă de generarea dopaminei care creşte atenţia asupra sursei fricii. În acelaşi timp către zonele creierului ce gestionează vederea şi atenţia sunt transmise semnale pentru sporirea atenţiei şi depistarea a ceea ce este semnificativ în situaţia observată.Întregul film descris mai sus, care în realitate este mult mai complex, dar am considerat că nu face obiectul unui articol de popularizare a rolului amygdala cum este acesta, se desfăşoară într-o secundă şi ceva. Aşadar, frica, înainte de toate presupune un mecanism inconştient, extrem de rapid, de alertare a creierului despre posibilitatea unei ameninţări.Faptul că tresăriţi incontrolabil atunci când cineva vă sperie, este urmare a punerii în funcţiune a acestui mecanism inconştient. Deşi este adeseori sursă de amuzament, nimeni nu se poate antrena pentru a nu tresări la zgomote ori atingeri neaşteptate.  

HIPOCAMPUL, MEMORIA SPATIALA SI CONSTIINTA

Studiile de neuroanatomie comparata explica dezvoltarea hipocampului prin evolutia volumului si diversitatii procesarilor subiacente memoriei spatiale. In 1971, J. O’Keefe si J. Dostrovsky publicau un studiu care avea sa deschida perspectiva cunoasterii hipocampului. Bazandu-se pe

cercetarile de neuroanatomie a hipocampului a lui S. R. y Cajal si Lorente de No, cei doi autori relevau prin metode electrofiziologice proprietatile spatiale ale celulelor piramidale hipocampice. Hipocampul era conceput ca sistem de cartografiere cognitiva, locus implementational al procesarilor spatiale ce sustin o reprezentare sau harta cognitiva a spatiului in care este plasat organismul. Asa cum D. Hubel si T. Wiesel demonstrasera cum anume organizarea columnara a cortexului vizual permite procesarea informatiei vizuale, O’Keefe si Dostrovsy au aratat ca citoarhitectonica hipocampului face intuitive functiile calculate de aceasta structura nervoasa (Olteanu et al, 2000).Functia hipocampului consta in generarea unei harti cognitive a mediului. Celulele piramidale descrise mai sus sunt organizate topotopic, adica fiecarei celule piramidale ii corespunde o locatie din mediu (camp spatial) pentru care aceasta descarca maximal. Celulele piramidale din cornul lui Ammon nu isi schimba campul spatial decat la modificari importante ale inputului spatial (atunci cand organismul isi schimba vizibil locatia in mediu), deci, ele sustin o harta cognitiva mai generala. Celulele din cortexul entorinal au si ele camp spatial, dar sunt sensibile chiar si la modificari minore ale inputului si sustin, deci, o reprezentare foarte fidela a spatiului. Deci, hipocampul este un sistem implementational pentru memoria spatiala, aceasta structura controland un sistem motor cu mai multe grade de libertate prin proiectiile directe sau mediate ale hipocampului in ariile motorii.Sa recapitulam ce am putut argumenta despre hipocamp pana la acest moment: hipocampul implementeaza memoria spatiala si pare sa fie un locus implementational optim pentru memoria episodica. Sa mai adaugam un termen la aceasta ecuatie: procesarile sustinute de hipocamp par sa fie incadrate de caracterul constient 1. Un prim argument este ca modelele de descarcare ale celulelor piramidale din CA1 si CA3, denumite varfuri complexe, au drept corelat comportamental specific acea clasa de miscari etichetate ca voluntare (O’Keefe & Nadel, 1978). Un alt argument este ca modelele de descarcare ale celulelor piramidale descriu ritmul ? care apare in hipocamp in timpul miscarilor voluntare. Relatia dintre hipocamp si procesarile constiente a fost confirmata si prin corelatele electroencefalografice (EEG) ale procesarilor cognitive. Corelatele EEG ale procesarilor cognitive, reunite sub denumirea de complex de orientare N200/P300 (complexe pozitive tarzii/unde lente), sunt caracterizate de relatia dintre anumite componente EEG evocate de semnificatia cognitiva diferita acordata unor stimuli relativ echivalenti senzoriali, in sarcini cu prezentari scurte, repetate, in care stimulii trebuie discriminati, recunoscuti sau evaluati (Gold & McGaugh, 1975). Componenta P300 a acestui complex de orientare este asociata cu procesarea constienta datorita timpului de latenta de 200-400 ms si coincidentei dintre varful sau si raspunsul subiectului, cu o latenta de 150-500 ms (Posner, 1975). Aceasta componenta a fost evidentiata si in hipocamp, confirmand legatura dintre aceasta structura si procesarile constiente. N200 si N400 intervin inainte de P300, putand fi asimilate, deci, procesarilor preconstiente. Cum conciliem aceste doua dimensiuni functionale ale hipocampului: memorie spatiala si procesari constiente? Relatia dintre memoria spatiala si constiinta este aparent usor de modelat. Sa ne gandim ca “proba” clasica de constiinta aplicata copiilor foarte mici sau animalelor este recunoasterea in oglinda (de pilda, subiectului aflat in fata oglinzii i se face o pata de culoare pe nas fara ca acesta sa vada). In aceasta situatie, un comportament autocentric (subiectul isi pune mana pe nas, si nu in dreptul reflectiei in oglinda a nasului) este indicatorul “constiintei”. Head si Pick (apud. Fredericks, 1969) considera ca la baza constiintei trebuie sa stea o schema corporala pentru ca, pentru a putea procesa constient informatiile despre un eveniment din mediu, creierul are nevoie sa ii fie semnalizata prezenta organismului in mediu. Schema corporala ar putea fi operationalizata prin centralizarea informatiilor somatosenzoriale si spatiale intr-o reprezentare schematica (Walton, 1975). Hipocampul este, din nou, structura care se preteaza la a centraliza aceste informatii. In plus, schema corporala implica o reprezentare a locatiei organismului in mediu, deci, procesarea unor informatii spatiale de care am aratat ca este raspunzator hipocampul. Schema corporala nu este fixa, variabilitatea inputurilor vizuale si vestibulare determina plasticitatea schemei corporale. Daca acceptam aceste asumptii, putem considera ca modularea

ritmului ? ar semnala schimbarea hartii cognitive sau schemei corporale prin modificari supraliminare ale inputurilor spatiale. Altfel spus, dinamica ritmului ? cu origine in hipocamp pare sa reflecte plasticitatea schemei corporale. 

ROLUL CELULELOR REGENERATE IN CREIER

Dezvoltarea copiluluiAprilie 18th, 2011

In prezent, este cunoscut faptul ca, in creierul omului au loc procese de regenerare celulara pe tot parcursul vietii. Rolul acestor procese de regenerare este inca neelucidat complet. In numarul din 10 iulie 2009 al revistei “Science” a fost publicat un articol despre modul in care celulele tinere, care sunt regenerate in creierul nostru, au capacitatea de a ne imbunatati capacitatea de orientare in spatiu, in mediul inconjurator, avand un rol important in prelucrarea amintirilor individului legate de orientarea in spaţiu.Cand au aparut primele indicii ca la nivelul creierului uman exista un proces continuu de regenerare celulara, unul din principiile fundamentale ale neurologiei a fost anulat. Teoria conform careia omul se naste cu toate celulele din creier care vor exista pe parcursul vieţii lui, a fost invalidata. Este interesant de urmarit evolutia teoriilor in stiinta: s-a plecat de la o paradigma, dupa un deceniu aceasta a fost anulata, fiind dovedita existenta regenerarii neuronale in creier, iar in prezent nu se mai discuta daca exista procese de regenerare in creier, ci s-a mers mai departe, punandu-se intrebari in ceea ce priveste rolul acestor noi celule regenerate.Aparitia unor neuroni noi in creier reprezinta un proces care poate cauza diferite probleme, in situatia in care celulele noi nu se pot integra in mod corespunzator in cadrul circuitelor neuronale deja existente.Zona cu cel mai mare ritm de neurogeneza din creier se afla in interiorul hipocampului, o formatiune nervoasa mica, asezata adanc in interiorul creierului. Hipocampul este implicat in comportamentul emotional, in reglarea autonoma, dar functia sa principalaeste in formarea memoriei. Distrugerea hipocampului provoaca amnezie profunda si durabila, cunoscuta sub numele de sindrom amnestic clasic. In acesta situatie, pacientul nu poate inregistra in memorie stimuli sau evenimente petrecute in realitate.Capacitatea intelectuala, limbajul, atentia si memoria imediata sunt insa pastrate. Toate informatiile vin de la cortex, sunt canalizate spre hipocamp pentru a fi prelucrate (integrate), urmand ca apoi sa se intoarca la cortex unde vor fi stocate.Cercetari anterioare prezentului studiu au aratat ca neuronii nou formati in timpul vietii sunt implicati in procesul de  invatare si memorizare  care are loc in hipocamp, dar mecanismul prin care se realizeaza acest lucru nu este inca clarificat.Cercetatorii au constatat faptul ca neurogeneza este implicata in analize de mare finete a amintirilor, dar se pare ca joaca un rol foarte important in formarea amintirilor tridimensionale, legate de spatiu. Importanta hipocampului consta in integrarea si generarea unei informatii unitare privind relatia mai multor evenimente separate care s-au petrecut in trecutul apropiat. Oamenii de stiinta au fost surprinsi constatand ca neuronii nou formati sunt strans legati de evenimente personale care s-au petrecut in trecutul apropriat al individului.In continuare, echipa de cercetatori si-a propus sa analizeze daca neuronii nou formati au de asemenea un rol hotarator in memorarea evenimentelor in functie de evolutia lor in timp sau in functie de contextul in care s-au petrecut.Dr. Daniela Preoteasa – medic specialistDoctor in stiinte medicale

Sursa: Newborn Brain Cells Show The Way, Fred H. Gage, Ph.D., professor in the Laboratory for Genetics at the Salk Institute and the Vi and John Adler Chair for Research on Age-Related Neurodegenerative Diseases, who co-directed the study with Timothy J. Bussey, Ph.D., a senior lecturer in the Department of Experimental Psychology at the University of Cambridge, UK, and Roger A. Barker, PhD., honorary consultant in Neurology at Addenbrookes Hospital and Lecturer at the University of Cambridge, Science, 11 Jul 2009