Den starka obehagskänslans plats i hjärnan hittad

Forskare har identifierat en ny nervcellskrets i hjärnan som vid aktivering ger upphov till stark obehagskänsla. Genom upptäckten kan de också för första gången visa att subtalamus, en struktur i hjärnan som kontrollerar viljestyrda rörelser, även kan spela en roll i utvecklande av depression. Resultaten kan leda till bättre behandling vid Parkinsons sjukdom. Studien har publicerats i den vetenskapliga tidskriften Cell Reports.

Peer review/djur/experimentell studie

– Vår studie visar att en viss hjärnregion är involverad i aversion och undvikandebeteende när den stimuleras. Vi har studerat hur möss beter sig när subtalamiska kärnan aktiveras med optogenetisk stimulering, säger Åsa Mackenzie, professor i molekylär fysiologi vid Uppsala universitet och den som lett studien.

Forskargruppen har tidigare upptäckt att möss som får subtalamus aktiverad vill komma bort från stimuleringen. I den nya studien kunde de visa att det här beteendet är kopplat till aversion och att undvikandebeteendet inte bara pågår under tiden subtalamus aktiverades utan även att obehaget dröjer sig kvar i minnet. När mössen placerades i samma miljö vid ett senare tillfälle visade de upp ett lika kraftigt undvikandebeteende trots att stimuleringen nu var avstängd. Associationerna var därmed tillräckligt starka för att hålla kvar beteendet.

Aversion är motsatsen till belöning och fyller in viktig funktion för att får oss att undvika sådant vi mår dåligt av. Hos människor är det känt att kraftig aktivering av hjärnans aversionssystem kan leda till depression.

I den nya studien har forskarna inte bara upptäckt var i hjärnan aversionen uppstår utan också kunnat identifiera nervcellskretsar som utgår från subtalamus och kopplar direkt till hjärnans emotionella system som är aktivt vid starka obehagskänslor.

– Att subtalamus ger upphov till aversion och undvikandebeteende är ett viktigt fynd av två huvudsakliga anledningar. Dels ökar det vår förståelse för hjärnans emotionella system och hur hjärnaktivitet kan leda till psykiatriska symptom såsom depression och apati. Och dels kan det ge en förklaring till varför personer med Parkinsons sjukdom som behandlas med djup hjärnstimulering, så kallad DBS, kan få den här typen av biverkningar, förklarar Åsa Mackenzie.

Vid Parkinsons sjukdom är subtalamus alltför aktiv, men genom att stimulera hjärnregionen hos svårt sjuka Parkinson-patienter med DBS, det vill säga inopererade elektroder, ”rättas” detta till och patienterna blir av med skakningar och andra motoriska problem. Behandlingen fungerar ofta mycket bra. En del av patienterna får dock biverkningar som allvarlig depression.

– I och med att vi nu kan visa att subtalamiska kärnan har ett direkt samband med aversion och kopplar upp mot hjärnans depressionscentrum kan vi neurobiologiskt förstå och förklara de här biverkningarna. Förutom vid Parkinsons sjukdom så används subtalamus-DBS också vid bland annat essentiell tremor och tvångssyndrom. Vår studie är grundforskning och öppnar upp för förbättrad klinisk precision i de här behandlingarna. Målet är att DBS ska kunna behandla sjukdomens symptom utan att orsaka svåra biverkningar, säger Åsa Mackenzie.

Projektet är ett samarbete mellan forskare vid Uppsala universitet och Bordeaux´s universitet. Studien har finansierats av Bertil Hållstens forskningsstiftelse, Hjärnfonden, Parkinsonfonden, Michael J Fox Foundation (ASAP initiativ = Aligning Science Across Parkinson´s), Åhlénstiftelsen, Wenner-Gren stiftelserna och Vetenskapsrådet.

Artikeln: Gian Pietro Serra, et al. (2023), A role for the subthalamic nucleus in aversive learning, Cell Reports. DOI: 10.1016/j.celrep.2023.113328

För mer information kontakta: Åsa Mackenzie, professor vid institutionen för organismbiologi, Uppsala universitet. Epost: asa.mackenzie@ebc.uu.se Mobil: 070-167 95 69.

Mer om forskarnas metod
För att stimulera enbart subtalamiska kärnan och inte annan hjärnvävnad använde sig forskarna av så kallad optogenetik. Metoden bygger på att med hjälp av en viss sorts ljus aktivera eller avaktivera enskilda nervceller i hjärnorna hos genetiskt modifierade möss vars nervceller fått ljuskänsliga proteiner på sina ytor. Forskarna hade i tidigare studier identifierat markörer som nu användes för att med hög precision särskilja subtalamus från omgivande strukturer. I och med det kunde de studera hur enskilda nervkretsar i mössens hjärnor påverkades och hur mössen betedde sig när nervcellerna var mer eller mindre aktiva.