Dovrei scappare o non dovrei? Le basi neurali dell'attacco e della fuga

I ricercatori hanno studiato il meccanismo alla base del comportamento difensivo nei topi. Hanno identificato un'area specifica del cervello che codifica segnali spaziali e di minaccia per guidare risposte difensive specifiche della posizione.

 

 Il nostro cervello è programmato per proteggerci dalle minacce. Per gli animali sociali come gli umani, le minacce spesso provengono da altri membri della nostra stessa specie quando c'è conflitto sul cibo, sui compagni o sul territorio.

Gli animali con un forte senso del territorio attaccheranno chiunque entri nel loro territorio, ma fuggiranno se catturati nel territorio di un altro individuo.

In tali animali, la decisione di mantenere la posizione e attaccare o di correre via e scappare dipende da dove si trova l'animale. Come viene presa la decisione tra questi due tipi di risposte difensive? In che modo il nostro senso del territorio guida il nostro comportamento istintivo?

Precedenti studi del gruppo Gross presso il sito del Laboratorio Europeo di Biologia Molecolare a Roma hanno rivelato la funzione cruciale di una specifica regione del cervello, l'ipotalamo ventromediale (VMH), nella paura sociale.

Il VMH è un nodo centrale nel cervello che riceve input sensoriali dall'amigdala - una regione coinvolta nell'organizzazione delle informazioni sensoriali relative al comportamento emotivo - e invia output alle aree motorie del tronco cerebrale. Questa posizione a metà strada tra gli input sensoriali e gli output motori rende il VMH un soggetto ideale per capire come le minacce guidano il comportamento.

Per indagare sulla possibilità che il VMH sia coinvolto nella decisione tra attaccare e sfuggire a una minaccia sociale, gli scienziati del gruppo Gross hanno misurato l'attivazione dei neuroni mentre i topi erano esposti a un topo più aggressivo.

Quando i topi si trovavano in questa situazione, l'attività di una vasta classe di neuroni aumentava proporzionalmente all'intensità della minaccia, confermando che il VMH può codificare uno stato interno di minaccia necessario per innescare risposte difensive.

Inaspettatamente, gli scienziati hanno anche osservato l'attivazione degli stessi neuroni quando l'animale è tornato per esplorare il luogo in cui era stato minacciato in precedenza, anche se non era più presente alcuna minaccia.

E, sorprendentemente, una seconda serie di neuroni è diventata attiva quando l'animale è tornato (attraverso un corridoio) alla sua gabbia domestica. In queste circostanze, i ricercatori hanno potuto prevedere con precisione dove si trovava l'animale - gabbia delle minacce o gabbia domestica - osservando l'attivazione dei neuroni nel VMH. Ciò dimostra che il VMH codifica il contesto spaziale, una funzione che non è mai stata attribuita prima all'ipotalamo.

Infine, i ricercatori hanno dimostrato che l'esposizione a un topo più aggressivo ha aumentato notevolmente la capacità del VMH di promuovere la fuga.

Quando il VMH è stato attivato artificialmente dopo una tale situazione, l'animale è scappato rapidamente da una minaccia, ma non quando il VMH è stato attivato prima di questa situazione. Ciò dimostra che l'esperienza sociale può cambiare il VMH.

I ricercatori stanno attualmente cercando di capire quali meccanismi potrebbero essere coinvolti in questa trasformazione, che consente di ricablare le reti neurali nel VMH in risposta all'esperienza, un processo noto come plasticità neurale.

"Questa scoperta ha importanti implicazioni per il campo, perché il lavoro precedente aveva sostenuto che il VMH è cablato per rispondere alle minacce", afferma il leader del gruppo Cornelius Gross.

"La nostra opinione sostiene che il VMH sia dedicato al controllo sia dell'attacco che della fuga e che questa scelta sia guidata dalla sua codifica dello spazio sociale. Quando un animale si trova nel proprio territorio favorisce l'attacco, ma quando si trova nel territorio di un altro animale favorisce la fuga. "

"Questi risultati possono contribuire a comprendere come le emozioni come la paura e l'aggressività sono regolate, soprattutto nel contesto del territorio", afferma Piotr Krzywkowski, che ha condotto la ricerca come studente di dottorato nel gruppo Gross e ora è Senior Data Scientist presso la società IQVIA .

I risultati suggeriscono anche un nuovo ruolo dell'ipotalamo nel comportamento.

Piuttosto che essere visto come una regione di risposta comportamentale innata, l'ipotalamo dovrebbe essere visto come una regione che integra le informazioni sensoriali e contestuali presenti e passate, elaborando il livello di minaccia e adattando i comportamenti di sopravvivenza a un ambiente che cambia.

 

 

Reference:

• Piotr Krzywkowski, Beatrice Penna, Cornelius T Gross. Dynamic encoding of social threat and spatial context in the hypothalamus. eLife, 2020; 9 DOI: 10.7554/eLife.57148

 

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