Disrupting reconsolidation is a promising approach to dampen the behavioral expression of fear memory in patients with anxiety disorders or posttraumatic stress disorder. In a series of human fear conditioning studies we showed that disrupting reconsolidation by the noradrenergic β-blocker propranolol is very effective in erasing conditioned fear responding.
Det grundlæggende design, der anvendes i vores menneskelige frygt-conditioning undersøgelser forstyrre pakning omfatter test over forskellige faser på tværs af tre på hinanden følgende dage. På dag 1 – frygten erhvervelse fase, raske deltagere udsat for en række af billede præsentationer. Et billede stimulus (CS1 +) gentagne gange parret med et afskrækningsmiddel elektrisk stimulus (US), hvilket resulterer i erhvervelse af en frygt forening, mens et andet billede stimulus (CS2-) aldrig er efterfulgt af en amerikansk. På dag 2 – hukommelsen reaktivering fase, deltagerne igen udsat for den konditionerede stimulus uden USA (CS1-), som typisk udløser en betinget frygt respons. Når hukommelsen reaktivering vi administrere en oral dosis på 40 mg propranolol HCI, en β-adrenerg receptorantagonist, der indirekte er rettet mod proteinsyntese kræves til pakning ved at hæmme noradrenalin-stimulerede CREB phosphorylering. På dag 3 – testfasen, participants igen udsat for de forstærkede konditionerede stimuli (CS1- og CS2-) for at måle angsten-reducerende virkning af manipulation. Denne tilbageholdelse test efterfølges af en udslettelse procedure og præsentationen af situationsbestemte udløsere til at teste for tilbagelevering af frygt. Potensering i øjet blink startle refleks måles som et indeks for konditioneret frygt reagere. Deklarativ kendskab til frygt foreningen måles via online amerikanske forventede ratings under hver CS præsentation. I modsætning til udslettelse læring, forstyrre efterpakning målretter den oprindelige frygt hukommelse derved forhindre tilbagevenden af frygt. Selv om den kliniske applikationer er stadig i deres vorden, forstyrre pakning af frygt hukommelse synes at være en lovende ny teknik med udsigten til vedvarende dæmpe udtryk for frygt hukommelse i patienter, der lider af angst og andre psykiatriske lidelser.
Vores hjerner er programmeret til at lære. Mennesker er godt udstyret med evnen til at lære de potentielle farer i livet og måske endnu mere vigtigt at lære de prædiktorer for fare. Pavlovsk afskrækningsmiddel condition er et fremragende værktøj til at studere associative frygt læring ikke kun hos mennesker, men også på tværs af en bred vifte af organismer 1,2. Denne procedure indebærer at præsentere en uskadelig biologisk neutral betinget stimulus (CS, fx en tone eller billede) med et farligt eller skadeligt ubetinget stimulus (US), typisk en mild elektrisk stød. Hvis CS bliver en pålidelig indikator for USA, vil CS fremkalde arter-typiske betingede adfærdsmæssige reaktioner (f.eks, frysning i rotter og forstærket startle refleks hos mennesker), der begrebsliggøres som udtryk for frygt (se 3 til kritiske kommentarer til dette terminologi). Ikke alene aversiv konditionering forskning føje til en bedre forståelse af det molekylære og cellulæreprocesser associativ frygt indlæring og hukommelse 4, men det giver også et grundlag for at forstå ætiologien og forløbet af angstlidelser 5. Selv om det bærer nævne, at angst ikke nødvendigvis skyldes direkte conditioning oplevelser som traumatiske begivenheder. De kan også følge af indirekte eller stedfortrædende frygt læringserfaringer 6. Men uanset læring historie, associativ frygt hukommelse er kernen af angstlidelser. Den Pavlovian conditioning paradigme har ikke kun bevist sin anvendelighed i forståelsen af oprindelsen af angst, er det også en glimrende translationel model til at udvikle og fremme behandling for angst 5.
I laboratoriet de to mest omfattende undersøgt procedurer til afkortning lært frygt er (1) udryddelse, og (2) forstyrrelser i efterpakning. Selvom udslettelse uddannelse – dvs gentagne uarmeret re-eksponering forCS 7,8 – er et effektivt angstdæmpende strategi, dyrs og menneskers frygt conditioning undersøgelser viser pålideligt at den betingede frygt reaktion nemt kan vende tilbage ved at re-eksponering for unsignaled USS (dvs. genindsættelse), en kontekst ændring (dvs. fornyelse), eller tiden (dvs. spontan helbredelse) 7,9,10. En konsensus har bygget at uddø læring sletter ikke den oprindelige frygt hukommelse, men i stedet afspejler dannelsen af en ny hæmmende hukommelse. Som følge heraf kan frygten hukommelse dukke op igen resulterer i en tilbagevenden af frygt, selv efter oprindeligt vellykket frygt udryddelse. De forskellige kilder til tilbagefald er stadig en stor udfordring for klinisk praksis.
En alternativ fremgangsmåde til at mindske betinget frygt reagerer er det for nylig (gen) opdaget procedure forstyrre hukommelse pakning af farmakologiske midler. Denne procedure er meget lovende, da det ikke kun formindsker conditioned frygt reagerer men det endnu synes at slette associativ frygt hukommelse, som med tiden vil kunne løse problemet med tilbagefald.
Memory genpakning refererer til en tofaset proces, der tidligere konsoliderede memories overføres til en forbigående destabiliseret tilstand ved hentning og kræver en tidsafhængig restabilization at vare 14-18. Gene transkription, protein og RNA-syntese er nødvendige for denne restabilization og tilbyde et vindue af muligheder for amnestiske agenter til at påvirke frygten hukommelse. Amnesia for lært frygt er blevet påvist i dyr ved lægemidler (f.eks anisomycin) rettet mod krævede proteinsyntese 14,19,20 eller frigivelse af neurotransmittere 21,22. Proteinsyntese kan også blive forstyrret af noradrenerge beta-blokker propranolol, som formodes at inhibere noradrenalin-stimulerede CREB phosphorylering 23-25. Frygten reducerende virkninger af propranolol er blevet påvist idyr og mennesker 26-32. I en række diskriminerende frygt-conditioning studier konsekvent påvist vi, at propranolol (40 mg) indgivet før eller efter hukommelsen reaktivering effektivt reducerede konditionerede startle frygt reaktion og forhindrede tilbagelevering af frygt hos raske deltagere.
Bevis for Princip
Det grundlæggende design, der anvendes i vores menneskelige frygt-conditioning undersøgelser forstyrre pakning omfatter test over forskellige faser på tværs af tre på hinanden følgende dage adskilt af mindst 24 timer for at (1) støtte (gen) konsolidering af minderne og (2) gøre det muligt for lægemidlet at vaske ud før testning. På dag 1 – frygten erhvervelse fase, raske deltagere udsat for en række af billede præsentationer. Et billede stimulus (CS1 +) gentagne gange parret med et afskrækningsmiddel elektrisk stimulus (US), hvilket resulterer i erhvervelse af en frygt forening, mens et andet billede stimulus (CS2-) er aldrig efterfulgt af en amerikansk. På dag 2 – hukommelsen reaktivering fase, re-eksponering for uarmeret betinget stimulus (CS1-) typisk udløser en betinget frygt reaktion. I denne fase, vi systemisk administrere 40 mg propranolol HCI, en β-adrenerg receptorantagonist, der indirekte er rettet mod proteinsyntese kræves til pakning 25. I betragtning af den maksimale plasmakoncentration af propranolol 33, vi administreret en oral dosis af propranolol 90 min før reaktivering af frygt hukommelse i vores første forsøg. Men for en mere optimal test af efterpakning, den amnestisk Præparatet skal administreres efter hukommelsen reaktivering. Derfor, i vores sidste forsøg vi altid administreret propranolol efter hukommelse reaktivering med meget lignende resultater. På dag 3 – testfasen, er tilbageholdelsen af frygten hukommelse testet 24 timer efter interventionen (dvs. første test forsøg dag 3), efterfulgt afen udslettelse procedure og situationsbestemt udløsere til at teste for tilbagelevering af frygt (dvs. genindsættelse, fornyelse, spontan helbredelse, hurtig generhvervelse). For at afgøre, om effekten af propranolol kræver aktiv søgning af frygt hukommelse, bør lægemidlet gives til en anden frygt aircondition gruppe uden reaktivering af hukommelsen (dvs. propranolol ingen reaktivering tilstand) 27,28. Vi brugte potensering af startle refleks som et mål for konditioneret frygt reagere og online amerikanske forventede ratings som et indeks for uforudsete læring. Den potensering af startle refleks er tænkt som en specifik og pålidelig indeks af frygt 34, subserved af amygdala 35. Den mest almindeligt anvendte startle-fremkalde stimulus er "startle sonde", en kraftig støj, der præsenteres via hovedtelefoner under en stimulus eller i intervallet mellem to stimulus præsentationer (dvs. interforsøgsinterval intervaller) <sup> 36. Stærkere forskrækkelseskasser svar til kraftig støj under frygt betinget stimulus (CS1 +) sammenlignet med kontrolgruppen stimulus (CS2-) afspejler bange tilstand deltageren fremkaldt af den frygtede stimulus (CS1 +).
I en serie på 10 på hinanden følgende forsøg på uafhængige stikprøver 27-32,37-39 vi konsekvent replikeres vores oprindelige fund hvor forstyrre pakning af frygt hukommelse ved en beta-adrenerg blokker propranolol HCI effektivt reducerede betinget startle refleks og forhindrede tilbagelevering af frygt 27 . Observationerne, at eksponering for primære forstærkere (dvs. genindtrædelsespræmie), en ændring i kontekst (dvs. fornyelse) eller simpelt tiden (dvs. spontan helbredelse) ikke føre til genopståen af konditioneret frygt reagerer som det generelt observeres efter udslettelse uddannelse, støtte overlegenhed forstyrre pakning løbet udslettelse læring. Ud over dissehentning teknikker, havde generhvervelse læring ikke afsløre eventuelle besparelser i tidligere lært frygt reaktion. Alt i alt, disse resultater tyder på, at forstyrre pakning af associativ frygt hukommelse ved propranolol effektivt reducerede følelsesmæssige udtryk af frygt hukommelse.
Desuden testede vi flere grænse og nødvendige betingelser for at forstyrre pakning: (1) hukommelse reaktivering session synes proceduremæssigt ligner udslettelse uddannelse (dvs. uarmeret eksponering), men det bør involvere mindre uarmerede forsøg end udslettelse uddannelse, fordi noradrenerge betablokkere (dvs. kan propranolol) også påvirke dannelsen af udryddelse hukommelse i stedet for at målrette den oprindelige frygt hukommelse 40,41; (2) Hukommelse hentning ikke er tilstrækkelig til hukommelse pakning 18,31,42,43. Propranolol kun reduceret den betingede frygt svare, når der var noget, der skal læres i løbet af hentning session 31,32. En uoverensstemmelse mellem det, de allerede har lært, og hvad der kan læres på en given hentning session (dvs. forudsigelse fejl) synes at være nødvendig for at fremkalde pakning af associativ frygt hukommelse 32. Resultaterne indikerer, at forekomsten af en forudsigelse fejl er en nødvendig betingelse for efterpakning og give et nyttigt instrument til at udvikle og optimere pakning-baserede behandlinger for patienter, der lider af angst.
I en række undersøgelser vi konsekvent viser, at uanset køn, 40 mg af det noradrenerge betablokkere propranolol enten administreret før eller efter hukommelsen reaktivering effektivt neutraliserede den betingede frygt reagere (dvs. defensiv startle response). Ingen af de fire mekanismer tilbagefald – genindtrædelsespræmie, fornyelse, spontan helbredelse og hurtig generhvervelse – blev observeret efter forstyrre pakning med propranolol 27-32,37-39. Det er bemærkelsesværdigt, at frygten-neutraliserende effekt kun blev observeret for den defensive startle response, men hverken for den forventede trusselsvurdering eller for huden ledningsevne. Data for electrodermal conditioning er ikke rapporteret her som de generelle mønstre for SCR ikke afviger væsentligt fra de forventede ratings. I humant frygt conditioning forskning, flere indekser af konditioneret reagere (fx US-forventede, SCR, startle response er elev dilatation, neural aktivitet) sædvanligvis opnået på grund af krydsvalidering 48. Men er der nu overbevisende dokumentation for, at disse forskellige respons niveauer ikke nødvendigvis handle i fællesskab og kan endda tage afstand fra hinanden 3,27-32,34,37,49. Bemærk, at startle response er en automatisk defensiv refleks, som forstærkes som respons på en CS, der er forbundet med en amerikansk negativ valens og kan generelt ikke iagttages med USS neutral eller positiv valens 49,50 (f.eks vibrotactile stimulering eller reaktionstid opgave). Derfor potensering af den defensive startle refleks er en pålidelig og specifik indeks afskrækningsmiddel condition 34. I modsætning hertil kan SCR conditioning forekomme uanset valensen af USA 49,50. Da affektive valens USA ikke ændrer SCR, electrodermal condition er en ikke-specifik foranstaltning af foregribende ophidselse. Vi mener derfor, at SCR er mindre suited som adfærdsmæssige foranstaltning i human afskrækningsmiddel condition forskning.
Hvis vi spekulere på at omsætte disse resultater til klinisk praksis, er flere problemer og potentielle begrænsninger, der skal overvejes. For det første kan der stilles spørgsmålstegn ved, om en farmakologisk manipulation af den noradrenerge betablokkere er virkelig nødvendigt at forstyrre processen med pakning, eller om en adfærdsmæssig procedure til formål at forstyrre efterpakning ville give en lignende neutraliserende effekt. Selvom en enkelt session behandling af en lav dosis af propranolol er klart ikke-toksisk, et helt adfærdsmæssige procedure er altid at foretrække i løbet af en farmakologisk intervention. Der er faktisk en alternativ metode, hvor udslettelse uddannelse fremlægges inden vinduet i pakning 51. Flere undersøgelser har undladt dog at kopiere de oprindelige afgørelser af Schiller et al. 29,52-54 men se 55,56. Ud over disse modstridende resultater, enanden potentiel begrænsning af udryddelse inden reaktivering procedure ville være, at i klinisk praksis frygtreaktion generelt ikke slukkes i en én-session eksponering behandling. Eksempelvis imaginær eksponering for patienter med PTSD traditionelt tager ti sessioner før frygten aftager 57. Selv anerkender de indlysende ulemper ved en simpel farmakologisk behandling i forhold til en helt adfærdsmæssig intervention, mener vi, at den noradrenerge manipulation af hukommelse efterpakning synes at være mere realistisk end udslettelse i pakning vinduet.
Et andet spørgsmål vedrører de optimale betingelser for at udløse hukommelse pakning. Der er stadig flere tegn på, at de mekanismer, der medierer den adfærdsmæssige udtryk for frygt er klart adskilt fra de mekanismer medierer processen med pakning 31,32,58-62. Eksempelvis nylige dyreforsøg afdækket differential og adskilles receptors i den basolaterale amygdala medierer udtrykket, destabilisering og restabilization af tidligere betingede frygt hukommelser 63,64. En adfærdsmæssige udtryk for frygt hukommelse er ikke kun adskilles fra processer, der medierer hukommelse reaktivering (dvs. adgang til et memory spor), synes heller ikke at være uundværlig for efterpakning at forekomme 63. Som sådan frygter ekspression under hukommelse reaktivering er ikke informativ om hukommelsen spor ind i en labil fase. Da hukommelsen destabilisering er en forudsætning for den noradrenerge betablokkere at interferere med restabilization proces, et vigtigt spørgsmål er, hvordan vi kan udlede en succes hukommelse destabilisering i klinisk praksis. Et væld af resultater viser, at en afgørende faktor for at fremkalde pakning og afgrænse pakning fra enten hukommelse hentning eller konsolideringen af en ny hukommelse 40,65 er graden af forudsigelse fejl fremkaldt under memrisk hentning 31,32. Men i betragtning af, at der ikke objektivt kriterium er tilgængelig til at bestemme den optimale grad af forudsigelse fejl i klinisk praksis, den nuværende laboratorieresultater ikke let kan oversættes til behandlingsprotokoller.
En anden udfordring for oversættelse af neurovidenskab litteratur til klinisk praksis vedrører økologiske gyldigheden af paradigme. Beviserne for at forstyrre efterpakning har primært været vist i dyr og mennesker for relativt nye (én dag gammel) og simple frygt erindringer (dvs. tone chok, billede stød). Det er ikke indlysende, at forstyrre pakning af ældre, stærkere og bredere hukommelse netværk såsom i patienter med PTSD er så effektivt som det er blevet vist i laboratoriet for cued frygt condition. Også med hensyn til den afhængige variabel er det stadig uklart, om observationer fra dyret og laboratorieundersøgelser humane generalisere til patienter med angst. Frygten reduktion virkninger hidtil primært påvist for den adfærdsmæssige udtryk for afskrækningsmiddel conditioning (dvs. frysning adfærd i gnavere eller defensiv startle refleks hos mennesker), med kun én undtagelse, hvor vi viste, at også de subjektive følelser af nød blev væsentligt neutraliseret af noradrenerge blokade af hukommelse pakning 37. Det kan sættes spørgsmålstegn ved, om disse frygt-reducerende virkninger i laboratoriet indikerer de typiske erfaringer frygt og undvigende adfærd karakteristisk for patienter med angstlidelser. Fremtidig forskning bør undersøge, om de nyeste resultater faktisk generalisere til undgåelse adfærd, en af de centrale symptomer på angst.
I sum, selv om Pavlov aversiv conditioning procedure er et fremragende værktøj til at studere de grundlæggende mekanismer i frygt indlæring og hukommelse, kan vi ikke nemt oversætte laboratorieresultater til klinisk praksis. Den indsigt, vi have været erhverve den optimale, afgrænsning og nødvendige betingelser for hukommelse pakning må kun betragtes som et udgangspunkt for udviklingen af efterpakning-baserede behandlinger. På den anden side har den omfattende forskning på udryddelse uddannelse resulterede i extinction-baserede eksponering interventioner, som stadig hører til de mest effektive behandlinger for angst og andre relaterede lidelser. Da den noradrenerge blokade hukommelse efterpakning overskygger den angstdæmpende virkning af udryddelse læring, forstyrre efterpakning peger på en lovende ny indgriben til effektivt at reducere overdrevne og irrationel frygt.
The authors have nothing to disclose.
Dette arbejde understøttes af en VICI tilskud (Merel Kindt) fra Holland Organisation for videnskabelig forskning.
Name of Material – Equipment | Company | Catalog Number | Comments – Description |
2 computers with 4 screens | Dell | Optiplex 9010 | Recording and monitoring physiological responses. Presenting the experimental script. |
Amplifier | Developed by B. Molenkamp – University of Amsterdam | Designed around a Burr Brown INA101 amplifier and ISO103 isolation stage. | |
VSSRP98 | Developed by B. Molenkamp – University of Amsterdam | Physiological registration software. Record electromyography – EMG – activity using a bundled pair of electrodes wires connected to a front-end amplifier with an imput resistacne of 10 MΩ and a bandwidth of DC-1500 Hz. Raw EMG signals are integrated in the amplifier. Integrated EMG signals are sampled at 1000 Hz and used for data analysis. | |
MATLAB | MathWorks | Analyzing data. Peak amplitudes are determined by taking the baseline 50 ms before probe onset to peak differences within 30 – 150 ms following probe onset and are recorded in microvolt. | |
Presentation | NeuroBehavioral Systems Inc. – USA | Stimulus presentation. | |
Constant current stimulator | Digitimer – UK | DS7A | Generates electrical stimulation. |
Shock electrodes | Made by B. Molenkamp – University of Amsterdam | Ag electrodes of 20 mm * 25 mm with fixed inter-electrodes mid-distance of 45 mm. | |
Headphones | Sennheiser Electronic GmbH & CO – Germany | HD 25-1 II | Presentation of startle probse and background noises. |
EMG electrodes | Made by B. Molenkamp – University of Amsterdam | Three 7 mm sintered Ag-AgCl electrodes. | |
Double-sided adhesive collars | MedCaT – the Netherlands | 848125 | 13-mm x 5-mm. For attaching the EMG electrodes to the skin. |
Conductive gel | Signa Gel – Parker Laboratories Inc. – USA | 224.550.011 | Facilitates conduction from the skin to both the EMG and shock electrodes. |
Alcohol swabs | Sanadep 0.5 % – Microtek Medical – the Netherlands | 3053800 | For cleaning the skin of the participant. |
Sphygmomanometer | Omron Healthcare Europe B.V. – the Netherlands | M4-I HEM-752-E | Measuring blood pressures and heart rate. |
Cotton salivettes | Sarstedt – Germany | 511.534 | Obtaining salivary samples. |
Curved tip syringe | Monoject – Covidien – USA | 412 | Applies gel to EMG and shock electrodes. |
Propranolol HCl – 40 mg and placebo pills | Huygens Apotheek – the Netherlands | Pills should be identical in exterior. |