Ученые подтвердили влияние сердцебиений на эмоциональное состояние

Тревога и паника заставляют наше сердце биться чаще. Но существует ли обратная связь, вызывающая тревогу из-за повышенной частоты пульса? Этот вопрос оставался предметом дискуссий многие годы. Лишь теперь ученые из Университетского колледжа Лондона продемонстрировали, что сокращения сердца действительно способны влиять на мозг — по крайней мере, у мышей. Статья Карла Дейссерота (Karl Deisseroth) и его коллег опубликована в журнале Nature.

Дейссерот считается одним из пионеров оптогенетики — метода, который позволяет контролировать активность нейронов, используя светочувствительные белки, опсины. Несколько лет назад команда Дейссерота описала канальный родопсин 2, выделенный из водорослей, и создала на его основе высокоэффективный синтетический опсин ChRmine. Такой «выключатель» способен воспринимать излучение достаточно большой длины волны, которое проникает сквозь ткани поверхности тела. Это дает возможность контролировать клетки и органы, находящиеся в глубине.

В своей новой работе Дейссерот и его коллеги использовали вирусные векторы, чтобы внести кодирующий ChRmine ген в кардиомиоциты лабораторных мышей. На таких животных надевали специально разработанные «жилеты» со светодиодами, с помощью которых можно было стимулировать у них тахикардию — ускоренное сердцебиение. В спокойном состоянии сердце мышей совершает около 600 ударов в минуту, но благодаря ГМ-модифицированным клеткам и излучению его удавалось довести вплоть до 900 ударов.

Поначалу при таком искусственно ускоренном сердцебиении грызуны не демонстрировали никаких признаков паники. Казалось бы, это показывает, что «обратной связи» от сердца к мозгу нет. Но более тщательные эксперименты все-таки подтвердили ее существование.

Оказалось, для этого нужно создать минимальные подходящие условия — например, перенести животных из обычной тесной клетки на широкое открытое пространство, которое вызывает у них стресс. В таких обстоятельствах оптогенетическая стимуляция сердца создавала у ГМ-мышей куда более сильную панику, чем у животных из контрольной группы. Чувствуя быстрые удары сердца, они в ужасе жались к стенкам и углам, всеми силами избегая открытых участков загона.

С помощью флуоресцентных маркеров ученые проследили, какие именно участки мозга мышей срабатывают в ответ на ускоренное сердцебиение. Выяснилось, что наибольшую активность при этом проявляют нейроны коры задней доли островка и префронтальной коры. Обе эти области играют важную роль в обработке сенсорной информации, и, когда работу префронтальной коры искусственно подавляли, тахикардия переставала вызывать панику.

По мнению авторов, все это может подсказать новые подходы для помощи людям, которые страдают от повышенной тревожности и панических атак. Если ускоренное сердцебиение усугубляет такие состояния, то его замедление способно ослабить тяжесть столь мучительных переживаний.