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.
Den grunnleggende design som brukes i våre menneskelige frykt-condition studier på å forstyrre reconsolidation inkluderer testing over ulike faser over tre påfølgende dager. På dag 1 – frykten innsamlingsfasen blir friske forsøkspersoner utsatt for en serie av bildepresentasjoner. Ett bilde stimulus (CS1 +) er gjentatte ganger koblet sammen med en motvilje elektrisk stimulus (US), noe som resulterer i kjøp av en frykt forening, mens et annet bilde stimulus (CS2-) blir aldri etterfulgt av en USA. På dag 2 – minnet reaktivefasen, deltakerne er re-eksponeres for den betinget stimulus uten USA (CS1-), som vanligvis utløser en betinget frykt respons. Når minnereaktive administrere vi en oral dose på 40 mg propranolol-HCl, et β-adrenerg reseptor-antagonist som indirekte er rettet mot proteinsyntese er nødvendig for reconsolidation ved inhibering av noradrenalin-stimulert CREB fosforylering. På dag 3 – testfasen, participants blir igjen utsatt for uarmerte betingede stimuli (CS1- og CS2-) for å måle frykten reduserende effekten av manipulasjon. Dette oppbevaring test er etterfulgt av en utryddelse prosedyre og presentasjonen av situasjons triggere for å teste for retur av frykt. Potensering av øyet blink skremme refleks måles som en indeks for betinget frykt svare. Deklarativ kunnskap om frykt foreningen måles gjennom elektroniske amerikanske alderen karakterer i løpet av hver CS presentasjon. I motsetning til utryddelse læring, forstyrre reconsolidation rettet mot den opprinnelige frykten minne dermed hindre retur av frykt. Selv om de kliniske applikasjoner er fortsatt i sin barndom, forstyrre reconsolidation av frykt minne synes å være en lovende ny teknikk med utsikter til stadig på nytt å dempe uttrykk for frykt minne hos pasienter som lider av angstlidelser og andre psykiske lidelser.
Våre hjerner er programmert til å lære. Mennesker er godt utstyrt med evnen til å lære de potensielle farene i livet og kanskje enda mer viktig å lære de prediktorer for fare. Pavlovian aversive conditioning er et utmerket verktøy for å studere assosiative frykt læring ikke bare hos mennesker, men også på tvers av et bredt spekter av organismer 1,2. Denne prosedyren innebærer å presentere en ufarlige biologisk nøytral betinget stimulus (CS, f.eks, en tone eller bilde) med en skadelig eller skadelig ubetinget stimulus (US), vanligvis en mild elektrisk støt. Dersom CS blir en pålitelig prediktor for USA, vil CS lokke fram artstypisk betingede atferdsmessige reaksjoner (f.eks, frysing hos rotter og forsterkes skremme refleks hos mennesker), som er begrepsfestet som uttrykk for frykt (se 3 for kritiske kommentarer til dette terminologi). Ikke bare aversive conditioning forskning legge til en bedre forståelse av molekylære og cellulæreprosesser av assosiative frykt læring og hukommelse 4, men det gir også et grunnlag for å forstå etiologi og forløp av angstlidelser 5. Selv om det bærer nevne at angstlidelser ikke nødvendigvis et resultat av direkte condition opplevelser som traumatiske hendelser. De kan også skyldes indirekte eller vikarierende frykt læringsopplevelser 6. Men uavhengig av lærings historie, ligger assosiativ hukommelse frykt i kjernen av angstlidelser. Pavlovian conditioning paradigmet har ikke bare bevist sin nytteverdi i å forstå opprinnelsen til angstlidelser, er det også en utmerket translasjonsforskning modell for å utvikle og avansere behandling for angstlidelser 5.
I laboratoriet de to mest omfattende studert prosedyrer for å redusere lært frykt er (1) utryddelse og (2) forstyrrelse av reconsolidation. Selv om utryddelse trening – det vil si, den gjentatte uarmert senere eksponering forCS 7,8 – er en effektiv angstdempende strategi, dyr og menneskers frykt condition studier pålitelig viser at den betingede frykt respons lett kan gå tilbake ved å re-eksponering for unsignaled USS (dvs. oppreisning), en sammenheng endring (dvs. fornyelse), eller tidens gang (dvs. spontan recovery) 7,9,10. En konsensus har vært å bygge at utryddelse læring ikke slette det opprinnelige frykt minne, men i stedet gjenspeiler dannelsen av en ny hemmende minne. Som en konsekvens kan frykt minnet igjen til overflaten som resulterer i en retur av frykt selv etter opprinnelig vellykket utryddelse frykt. De ulike kildene til tilbakefall er fortsatt en stor utfordring for klinisk praksis.
En alternativ tilnærming for å redusere kondisjonert frykt reagerer er mer nylig (re) oppdaget fremgangsmåte for å forstyrre minne reconsolidation av farmakologiske midler. Denne prosedyren er svært lovende som det ikke bare reduserer conditioned frykt reagerer, men det synes også å viske assosiative frykt minne, noe som kan til slutt løse problemet med tilbakefall.
Minne reconsolidation refererer til en tofase-prosessen som tidligere er konsolidert minner overføre til en transient ustabil tilstand ved henting og krever en tidsavhengig restabilization å vedvare 14-18. Gentranskripsjon, protein og RNA-syntese er nødvendig for denne restabilization og gir en mulighet for amnestiske midler for å påvirke frykt minne. Hukommelsestap for lært frykt er påvist hos dyr av legemidler (f.eks anisomycin) rettet mot den nødvendige proteinsyntese 14,19,20 eller frigjøring av nevrotransmittere 21,22. Protein-syntese kan også bli forstyrret av noradrenerge beta-blokker propranolol, som er ment for å hemme noradrenalin-stimulert fosforylering CREB 23-25. Frykten redusere effektene av propranolol er påvist idyr og mennesker 26-32. I en rekke diskriminerende frykt-condition studier, vi konsekvent vist at propranolol (40 mg) gitt før eller etter minne reaktive effektivt redusert den betingede skremme frykt respons og forhindret retur av frykt hos friske deltakere.
Proof of Principle
Den grunnleggende design som brukes i våre menneskelige frykt-condition studier på å forstyrre reconsolidation inkluderer testing over ulike faser over tre påfølgende dager atskilt med minst 24 timer for å (1) støtte (re) konsolidering av minnene og (2) at stoffet å vaske ut før testing. På dag 1 – frykten innsamlingsfasen blir friske forsøkspersoner utsatt for en serie av bildepresentasjoner. Ett bilde stimulus (CS1 +) er gjentatte ganger koblet sammen med en motvilje elektrisk stimulus (US), noe som resulterer i kjøp av en frykt forening, mens et annet bilde stimulus (CS2-) aldri er etterfulgt av en USA. På dag 2 – minnet reaktive fase, re-eksponering for uarmert betinget stimulus (CS1-) utløser vanligvis en betinget frykt respons. I denne fasen, systemisk administrere vi 40 mg propranolol-HCl, et β-adrenerg reseptor-antagonist som indirekte er rettet mot proteinsyntese er nødvendig for reconsolidation 25. I lys av de høyeste plasmakonsentrasjoner av propranolol 33, vi administreres en oral dose propranolol 90 min før reaktivering av frykt minne i våre første forsøk. Men for en mer optimal test av reconsolidation, den amnestic agent skal administreres etter minnet reaktive. Derfor, i våre siste forsøkene vi alltid administreres propranolol etter minne reaktive med svært like resultater. På dag 3 – testfasen, er retensjonen av frykt minne testet 24 timer etter inngrepet (dvs. første testprøve dag 3), etterfulgt aven utryddelse prosedyre og situasjons triggere for å teste for retur av frykt (dvs. oppreisning, fornyelse, spontan bedring, rask reacquisition). For å bestemme hvorvidt effekten av propranolol krever aktiv opphenting av frykt minne, bør medikamentet administreres til en annen frykt kondisjone gruppe uten reaktivering av minnet (dvs. propranolol no-reaktive tilstand) 27,28. Vi brukte den potensering av skremme refleks som et mål for betinget frykt reagerer og online amerikanske alderen rangeringer som en indeks for beredskaps læring. Den potensering av skremme refleks er oppfattet som en konkret og pålitelig indeks av frykt 34, subserved av amygdala 35. Den mest brukte skremme-fremlokkende stimulus er "skremme probe", en høy lyd som er presentert gjennom hodetelefoner under en stimulus eller i intervallet mellom to stimulans presentasjoner (dvs. intertrial intervaller) <sup> 36. Sterkere skremme svar på høyt støynivå under frykten betinget stimulus (CS1 +) sammenlignet med kontrollgruppen stimulus (CS2-) reflekterer engstelig tilstand av deltakeren utløst av den fryktede stimulus (CS1 +).
I en serie på 10 sammenhengende eksperimenter i uavhengige utvalg 27-32,37-39 vi konsekvent replikert vår opprinnelige funn hvor forstyrre reconsolidation av frykt minne av en beta-adrenerge blocker propranolol HCl effektivt redusert den betingede skremme refleks og hindret tilbakeføring av frykt 27 . Observasjonene at eksponering for primære forsterkere (dvs. gjenopptakelses), en endring i kontekst (dvs. fornyelse) eller enkel passering av tid (dvs. spontan recovery) ikke fører til en ny fremvekst av betinget frykt reagerer som er generelt observert etter utryddelse opplæring, støtte overlegenhet forstyrre reconsolidation løpet utryddelse læring. I tillegg til dissehenteteknikker, reacquisition læring avdekket ingen besparelse på den tidligere lært frykt respons. I sum er disse funnene tyder på at forstyrre reconsolidation av assosiativ frykt minne ved propranolol effektivt redusert den emosjonelle uttrykk for frykt minne.
Videre testet vi flere grense og nødvendige vilkår for å forstyrre reconsolidation: (1) Minnereaktive sesjon synes prosedyre lik utryddelse trening (dvs. uarmert eksponering), men det bør innebære mindre uarmerte prøvelser enn utryddelse trening fordi noradrenerge betablokkere (dvs. , propranolol) kan også forstyrre dannelsen av utryddelse minne i stedet for å målrette den opprinnelige frykten minne 40,41; (2) Memory henting er ikke tilstrekkelig for minne reconsolidation 18,31,42,43. Propranolol bare redusert betinget frykt svare når det var noe som skal læres under henting session 31,32. Et avvik mellom det som allerede er lært og hva kan læres på en gitt henting sesjon (dvs. prediksjonsfeil) ser ut til å være nødvendig for å indusere reconsolidation av assosiativ frykt minne 32. Resultatene tyder på at forekomsten av en prediksjonsfeil er en nødvendig betingelse for reconsolidation og gi et nyttig redskap for å utvikle og å optimalisere reconsolidation-baserte behandlinger for pasienter som lider av angst lidelser.
I en rekke studier vi konsekvent vise at, uavhengig av kjønn, 40 mg av noradrenerg beta-blocker propranolol enten administrert før eller etter minne reaktive effektivt nøytralisert den betingede frykt svare (dvs. defensiv skremmeeffekt). Ingen av de fire mekanismene for tilbakefall – gjenopptakelses, fornyelse, spontan bedring og rask reacquisition – ble observert etter forstyrre reconsolidation med propranolol 27-32,37-39. Det er bemerkelsesverdig at frykt-nøytraliserende effekter ble kun observert for defensiv skremmeeffekt, men verken for trusselen forventet vurdering heller ikke for hudledningsevnen. Dataene for elektrodermal condition er ikke rapportert her som de generelle mønstre for SCR ikke avviker vesentlig fra alderen rangeringer. I menneskelig frykt condition forskning, flere indekser av betinget respons (f.eks USA-forventning, SCR, skremme response, er elev dilatasjon, nevrale aktiviteten) vanligvis oppnås på grunn av kryssvalidering 48. Men det er nå overbevisende bevis for at disse ulike responsnivået ikke nødvendigvis handle i konserten og kan selv ta avstand fra hverandre 3,27-32,34,37,49. Legg merke til at skremmeresponsen er en automatisk bane refleks, som forsterkes i respons til en CS som er forbundet med en amerikansk av negativ valens, og kan generelt ikke bli observert med USS av nøytral eller positiv valens 49,50 (f.eks vibrotactile stimulering eller Reaksjonstiden oppgaven). Derfor er potensering av den defensive skremme refleks en pålitelig og bestemt indeks over aversive conditioning 34. I motsetning til dette, kan SCR kondisjonering forekomme uavhengig av valensen av US 49,50. Gitt at affektive valens USA ikke endre SCR, er elektroder condition en uspesifikk mål på gripe opphisselse. Vi mener derfor at SCR er mindre suited som atferdsregulerende tiltak i menneskets motvilje conditioning forskning.
Hvis vi spekulerer på å oversette disse funnene i klinisk praksis, flere problemer og mulige begrensninger er å bli vurdert. For det første kan det stilles spørsmål ved om en farmakologisk manipulasjon av noradrenerg betablokker er virkelig nødvendig å forstyrre prosessen med reconsolidation eller om en atferds prosedyre mål å forstyrre reconsolidation ville gi en lignende nøytraliserende effekt. Selv om en ett-sesjon behandling av en lav dose av propranolol er tydelig ikke-toksiske, er en helt atferds fremgangsmåte alltid å foretrekke fremfor en farmakologisk intervensjon. Det er faktisk en alternativ metode hvor utryddelse trening presenteres innenfor vinduet i reconsolidation 51. Flere studier mislyktes imidlertid å gjenskape disse originale funn av Schiller et al. 29,52-54 men se 55,56. I tillegg til disse motstridende resultater, enannen potensiell begrensning av utryddelse i reaktiveringsprosedyre vil være at i klinisk praksis frykten respons er generelt ikke slukket i en ett-sesjon eksponeringsbehandling. For eksempel, tradisjonelt tar imaginær eksponering for pasienter med PTSD ti økter før frykten avtar 57. Dermed selv å anerkjenne de åpenbare ulempene ved en enkel farmakologisk behandling i forhold til et helt atferds intervensjon, mener vi at den noradrenerg manipulering av minne reconsolidation synes å være mer gjennomførbart enn utdøing innen den reconsolidation vinduet.
Et annet problem gjelder de optimale forhold for å utløse minnet reconsolidation. Det er økende bevis for at mekanismene medierende atferds uttrykk for frykt er tydelig skilt fra mekanismer som medierer prosessen med reconsolidation 31,32,58-62. For eksempel, nyere dyrestudier avdekket differensial og disosierbart receptors i den basolaterale amygdala medier uttrykket, destabilisering og restabilization av tidligere betinget frykt minner 63,64. En atferds uttrykk for frykt minne er ikke bare skilt fra prosesser medier minne reaktivering (dvs. tilgang til en minnespor), synes det heller ikke å være uunnværlig for reconsolidation å skje 63. Som sådan, frykter uttrykk under minnereaktive er ikke informativ om minne spor går inn i en labil fase. Gitt at minnet destabilisering er en forutsetning for den noradrenerg betablokker for å forstyrre restabilization prosessen, er et viktig spørsmål hvordan vi kan antyde vellykket minne destabilisering i klinisk praksis. En rekke funn tyder på at en avgjørende faktor i å indusere reconsolidation og i demarcating reconsolidation fra enten minne henting eller konsolidering av en roman minne 40,65 er graden av prediksjonsfeil kalles mens memory gjenfinning 31,32. Men gitt at ingen objektivt kriterium er tilgjengelig for å bestemme den optimale graden av prediksjonsfeil i klinisk praksis, gjeldende laboratoriefunn kan ikke lett oversettes til behandlingsprotokoller.
En annen utfordring for å oversette den nevrovitenskap litteratur i klinisk praksis gjelder den økologiske validiteten av paradigmet. Bevisene for å forstyrre reconsolidation har i hovedsak vært vist i dyr og mennesker for relativt nye (en dag gamle) og enkle frykt minner (dvs. tone sjokk, bilde støt). Det er ikke selvinnlysende at forstyrre reconsolidation av eldre, sterkere og bredere minne nettverk, for eksempel hos pasienter med PTSD er så effektiv som den har vært vist i laboratoriet for cued frykt condition. Også med hensyn til den avhengige variabelen er det uklart hvorvidt observasjoner fra animalske og menneskelige laboratoriestudier generalisere til pasienter med angstlidelser. Frykten reproduserende effekter er så langt hovedsakelig demonstrert for atferds uttrykk for motvilje condition (dvs. frysing atferd hos gnagere eller defensiv skremme refleks hos mennesker), med kun ett unntak hvor vi viste at også de subjektive følelser av nød ble betydelig nøytralisert ved noradrenerg blokade av minne reconsolidation 37. Det kan stilles spørsmål ved om disse frykt reduserende effekter i laboratoriet er veiledende av de typiske opplevelser av frykt og unngåelsesatferd karakteristisk for pasienter med angstlidelser. Fremtidig forskning bør undersøke om dagens funn faktisk general til unngåelsesatferd, en av de sentrale symptomer på angstlidelser.
I sum, selv om den Pavlovian aversive conditioning prosedyre er et utmerket verktøy for å studere de grunnleggende mekanismene for frykt læring og hukommelse, vi kan ikke lett å oversette laboratoriefunn i klinisk praksis. Innsikt som vi have blitt anskaffe på optimal, grensen og nødvendige vilkår for minne reconsolidation bør bare betraktes som et utgangspunkt for utvikling av reconsolidation baserte behandlinger. På den annen side har den omfattende forskning på utryddelse trening resulterte i utryddelse baserte eksponerings intervensjoner, som fortsatt tilhører de mest effektive behandlinger for angstlidelser og andre relaterte lidelser. Gitt at noradrenerg blokade av minne reconsolidation skygger den angstdempende effekten av utryddelse læring, forstyrre reconsolidation poeng til en lovende ny intervensjon for å effektivt redusere overdreven og irrasjonell frykt.
The authors have nothing to disclose.
Dette arbeidet støttes av en VICI stipend (Merel Kindt) fra nederlandske organisasjonen for Scientific Research.
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. |