研究人员使用计算模型来研究恐惧


莫,哥伦比亚 - 大脑是一个复杂的系统,由数十亿的神经元和数以千计的与每个人的感觉,包括最强烈的情感,恐惧之一有关的连接。大多数神经恐惧研究已经植根于恐惧调节实验。现在,密苏里大学的研究人员已经开始使用大脑的计算模型,从而更容易研究大脑的连接。电子和计算机工程博士研究生郭世世发现了大脑对恐惧反应的新证据,其中包括可帮助创伤后应激障碍(PTSD)受害者的重要发现。

“计算模型使研究大脑更容易,因为它们可以有效地将与问题相关的不同类型的信息整合到计算框架中,并从系统角度分析可能的神经机制。我们模拟活动,测试各种“如果”情景,而不必以快速和廉价的方式使用人体科目,“李说。

从以前的实验中,科学家们发现,当恐惧消失记忆克服恐惧时,恐惧会消退,但不会永久失去。恐惧灭绝是一个过程,其中一个产生恐惧的兴奋剂的条件反应随着时间的推移逐渐消失,因为受试者,例如听觉恐惧实验中的大鼠,学会从刺激中分离反应。有一种理论认为恐惧消失记忆能够消除恐惧记忆,另一种理论认为,恐惧记忆不会消失,而是被消灭记忆所抑制,因为恐惧可以在灭绝后随着时间的推移而恢复。 Li说:“对恐惧的灭绝记忆还没有很好的理解,我们的计算模型可以很好地捕捉大鼠在听觉恐惧条件下的神经元反应,并且混合了数学和生物物理数据。 “我们的主要贡献是,我们的模型预测恐惧记忆只有部分被灭绝消灭,抑制是完全灭绝所必需的,这是消除和抑制理论的调和。此外,我们的模型表明,从中间神经元到锥体细胞的抑制性连接是用于存储消光记忆的重要场所。“

对于PTSD受害者,恐惧回路中断,他们不能检索到恐惧消失记忆。然而,恐惧灭绝记忆是存在的,因此恐惧记忆每次受害者都得到一个恐惧的提示。李和他的合作者将大脑中的抑制性连接作为目标,使得有可能找回灭绝记忆。李希望他的研究能够帮助创伤后应激障碍的新药物。

“对PTSD患者的治疗取决于哪个连接存储恐惧消失记忆和哪个电路不起作用”,Li说。 “通过我们的模型,我们可以找出存在恐惧/灭绝记忆的具体连接以及PTSD病理学中这种连接是如何被打乱的,这可能会导致新药物治疗疾病的建议。”

与电子和计算机工程教授Satish Nair合作,他刚刚获得了为期三年的国家卫生研究院拨款,用于进一步研究恐惧模型,还发表了波多黎各大学医学院神经科学家Gregory Quirk的研究成果在杂志神经生理学和精神病学年鉴。