De sena effekterna av stress: nya insikter i hur hjärnan reagerar på trauma

Mrs. M skulle aldrig glömma den dagen. Hon gick längs en trafikerad väg intill grönsaksmarknaden när två goons zippade förbi på en cykel. En mans hand sköt ut och grep kedja runt halsen. I nästa ögonblick hade hon snubblade på knä, och drogs med i kölvattnet av cykeln. Tack och lov, knäppte kedjan, och hon kom undan med en milt blåmärken hals. Även omtumlad av händelsen, Mrs. M var bra förrän en vecka efter händelsen.

Därefter började mardrömmar.

Hon skulle kämpa och skrika och slåss i hennes sömn varje natt med fantom kedja Snatchers. Varje bout lämnade henne ut med ilska och ofta lämnade henne deprimerad. Episoderna fortsatte i flera månader tills de slutligen stoppas. Hur kan en enda stressande händelse har sådana utökade konsekvenser?

En ny studie av indiska forskare har fått inblick i hur en enda instans av svår stress kan leda till försenad och långsiktigt psykologiska trauman. Arbetet pekar viktiga molekylära och fysiologiska processer som kan köra förändringar i hjärnans arkitektur.

Laget, som leds av Sumantra Chattarji från National Center for Biological Sciences (NCB) och Institutet för Stem Cell Biology and regenerativ medicin (inStem), Bangalore, har visat att en enda stress incident kan leda till ökad elektrisk aktivitet i en hjärna region känd som amygdala. Denna aktivitet sätter in sent, som inträffar tio dagar efter en enda stress episod, och är beroende av en molekyl som är känd som N-metyl-D-aspartat-receptor (NMDA-R), en jonkanal protein på nervceller kända för att vara avgörande för minnesfunktioner.

Amygdala är en liten, mandelformade grupper av nervceller som ligger djupt inne i tinningloben av hjärnan. Denna region i hjärnan är kända för att spela en nyckelroll i känslomässiga reaktioner, minne och fatta beslut. Förändringar i amygdala är kopplade till utvecklingen av posttraumatiskt stressyndrom (PTSD), ett mentalt tillstånd som utvecklas i en fördröjd sätt efter en skakande upplevelse.

Tidigare hade Chattarji grupp visat att en enda instans av akut stress hade inga omedelbara effekter på amygdala hos råttor. Men tio dagar senare började dessa djur för att visa ökad ångest, och fördröjda förändringar i arkitekturen i deras hjärnor, särskilt amygdala. "Vi visade att vår studie systemet är tillämpligt på PTSD. Denna fördröjda effekt efter en enda episod stress var påminner om vad som händer i PTSD-patienter," säger Chattarji. "Vi vet att amygdala är hyperaktiva i PTSD-patienter. Men ingen vet redan nu vad som händer där," han lägger till.

Undersökningar visade stora förändringar i den mikroskopiska strukturen av nervcellerna i amygdala. Stress verkar ha orsakat bildandet av nya nervförbindelser kallade synapser i denna region av hjärnan. Men fram till nu, de fysiologiska effekterna av dessa nya anslutningar var okända.

I sin senaste studie har Chattarji team konstaterat att de nya nervförbindelser i amygdala leder till ökad elektrisk aktivitet i denna region av hjärnan.

"De flesta studier om stress görs på en kronisk stress paradigm med upprepad stress, eller med en enda spännings episod där förändringar tittat på omedelbart efteråt - som en dag efter stress," säger Farhana Yasmin, en av Chattarji studenter. "Så är vårt arbete unik genom att vi visar en reaktion på en enda instans av stress, men en fördröjd tidpunkt," tillägger hon.

Vidare har ett välkänt protein involverat i minne och inlärning, som kallas NMDA-R erkänts som en av de agenter som leder till dessa förändringar. Blockerar NMDA-R under påfrestande tid inte bara stoppas bildandet av nya synapser, också parerade ökningen i elektrisk aktivitet vid dessa synapser. "Så vi har för första gången, en molekylär mekanism som visar vad som krävs för kulmen av händelser tio dagar efter en enda stress," säger Chattarji. "I denna studie har vi blockerat NMDA-receptorn under stress. Men vi skulle vilja veta om blockering av molekylen efter stress kan också blockera fördröjda effekterna av stress. Och i så fall, hur lång tid efter stress kan vi blockera receptorn för att definiera ett fönster för terapi," han lägger till.

Chattarji grupp började sina undersökningar hur stress påverkar amygdala och andra regioner av hjärnan cirka tio år sedan. Arbetet har krävs laget att använda en array av högt specialiserade och olika förfaranden som sträcker sig från att observera beteende till registrering av elektriska signaler från enstaka hjärnceller och med hjälp av ett sortiment av mikroskopitekniker. "För att göra detta, har vi behövde för att använda en mängd olika tekniker, som vi krävs samarbete med människor som har kompetens inom sådana tekniker," säger Chattarji. "Och limmet för sådana samarbeten särskilt när det gäller utbildning är avgörande. Vi är mycket tacksamma för Wadhwani Foundation som stödjer våra samarbeten och DBT och DAE för att finansiera detta arbete," han lägger till.