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 grundläggande designen som används i våra studier humana rädsla konditione på att störa återpackning ingår testning över olika faser över tre dagar i följd. På dag 1 – rädslan anskaffningsfasen fördelas friska deltagare utsätts för en serie av bildpresentationer. En bild stimulus (CS1 +) upprepade gånger paras med en aversiv elektrisk stimulus (US), vilket resulterade i förvärvet av en rädsla association, medan en annan bild stimulus (CS2-) aldrig följt av en amerikanska. Dag 2 – minnesreaktivefasen, deltagarna åter utsätts för betingat stimulus utan USA (CS1-), som vanligtvis utlöser en betingad rädsla svar. När minnesreaktive vi administrera en oral dos på 40 mg propranolol HCl, en β-adrenerg receptorantagonist som indirekt riktar proteinsyntes krävs för återpackning genom att hämma noradrenalin-stimulerade CREB fosforylering. På dag 3 – testfasen, participants åter utsätts för oarmerade betingade stimuli (CS1- och CS2-) för att mäta rädslan minskande effekt manipulation. Denna retentionstest följs av ett utdöende förfarandet och presentationen av situations triggers för att testa för returen av rädsla. Potentiering av ögat blinkskrämselreflex mäts som ett index för konditionerad rädsla svara. Deklarativ kunskap om rädslan föreningen mäts via online amerikanska förväntade betyg under varje CS presentation. I motsats till utrotning lärande, störa återpackning riktar den ursprungliga rädslan minnet därigenom förhindra återkomst av rädsla. Även om kliniska tillämpningar är fortfarande i sin linda, störa återpackning av rädsla minne verkar vara en lovande ny teknik med utsikten att envist dämpa uttrycket av rädsla minne hos patienter som lider av ångest och andra psykiska störningar.
Våra hjärnor är programmerade att lära. Människan är välutrustade med förmågan att lära sig de potentiella faror i livet och kanske ännu viktigare att lära sig prediktorer för fara. Pavlovian aversiv conditioning är ett utmärkt verktyg för att studera associativ rädsla lär inte bara hos människor utan också inom ett brett spektrum av organismer 1,2. Detta förfarande innebär att presentera en ofarlig biologiskt neutralt betingad stimulus (CS, t.ex. en ton eller bild) med en farligt eller skadligt obetingat stimulus (US), vanligtvis en mild elektrisk stöt. Om CS blir en tillförlitlig prediktor för USA, kommer CS framkalla arttypisk betingade beteendemässiga reaktioner (t.ex., frysning hos råttor och potentierad skrämselreflex hos människor), som konceptualiseras som uttryck för rädsla (se 3 för kritiska kommentarer om denna terminologi). Inte bara aversiv konditione forskning lägga till en bättre förståelse av molekylära och celluläraprocesser av associativ rädsla inlärning och minne 4 men det ger också en grund för att förstå etiologin och förlopp ångestsyndrom 5. Även om det bär nämna att ångest inte nödvändigtvis resultatet av direkta konditione upplevelser såsom traumatiska händelser. De kan också vara resultatet av indirekta eller ställ rädsla erfarenheter av lärande 6. Men oavsett inlärningshistoria, associativa rädsla minne ligger i kärnan av ångestsyndrom. Den Pavlovsk beting paradigm har inte bara visat sin användbarhet för att förstå ursprunget till ångest, det är också en utmärkt translationell modell för att utveckla och avancera behandling för ångestsyndrom 5.
I laboratoriet de två mest omfattande studerade rutiner för att minska lärt rädsla är (1) utrotning och (2) störningar i återpackning. Även om utrotning utbildning – dvs upprepade oförstärkta återexponeringCS 7,8 – är ett effektivt ångestdämpande strategi, djur- och människo rädsla konditione studier visar tillförlitligt att rade rädslan svaret lätt kan återgå genom att åter exponering för unsignaled USs (dvs återanställning), en kontext förändring (dvs, förnyelse), eller tidens gång (dvs spontan återhämtning) 7,9,10. Konsensus har byggt denna utrotning lärande raderas inte den ursprungliga rädslan minnet utan återspeglar bildandet av en ny hämmande minne. Som en konsekvens kan rädslan minnet resurface vilket resulterar i en avkastning på rädsla även efter ursprungligen lyckad rädsla utrotning. De olika källorna till återfall är fortfarande en stor utmaning för klinisk praxis.
Ett alternativt tillvägagångssätt för att minska betingad rädsla svarar är mer nyligen (åter) upptäckt förfarande att störa minnesåterpackning med farmakologiska medel. Detta förfarande är mycket lovande eftersom det inte bara minskar conditioned rädsla svara men det verkar även att radera associativ rädsla minne, som så småningom skulle kunna lösa problemet med återfall.
Minnesåterpackning avser en två-fas process genom vilken tidigare konsoliderade minnen överföra till en transient destabiliserad tillstånd vid hämtning och kräver en tidsberoende restabilization kvarstå 14-18. Gene transkription, protein och RNA-syntes är nödvändiga för detta restabilization och erbjuder ett gyllene tillfälle för amnestiska agenter att påverka rädslan minnet. Amnesia för lärt rädsla har visats i djur med läkemedel (t.ex. anisomycin) riktar erforderlig proteinsyntesen 14,19,20 eller frisättningen av neurotransmittorer 21,22. Proteinsyntes kan också störas av noradrenerga betablockerare propranolol, som är tänkt att hämma noradrenalinstimulerade CREB fosforylering 23-25. Rädslan minska effekterna av propranolol har visats idjur och människor 26-32. I en serie diskriminerande studier rädsla konditione, konsekvent visade vi att propranolol (40 mg) administreras före eller efter minnesreaktive effektivt reducerade rade spritta rädslan respons och förhindrade återkomst rädsla hos friska deltagare.
Proof of Principle
Den grundläggande designen som används i våra studier humana rädsla konditione på att störa återpackning ingår testning över olika faser över tre dagar i följd åtskilda av minst 24 timmar för att (1) stöd (re) konsolidering av minnen och (2) låta drogen att tvätta ur före testning. På dag 1 – rädslan anskaffningsfasen fördelas friska deltagare utsätts för en serie av bildpresentationer. En bild stimulus (CS1 +) upprepade gånger paras med en aversiv elektrisk stimulus (US), vilket resulterade i förvärvet av en rädsla association, medan en annan bild stimulus (CS2-) aldrig följt av en amerikanska. Dag 2 – minnesreaktivefasen, åter exponering för oförstärkt betingad stimulus (CS1-) utlöser normalt en betingad rädsla svar. I denna fas, vi systemiskt administrera 40 mg propranolol HCl, en β-adrenerg receptorantagonist som indirekt riktar proteinsyntes krävs för återpackning 25. Mot bakgrund av de maximala plasmakoncentrationerna av propranolol 33, vi administrerade en oral dos av propranolol 90 min före reaktivering av rädslan minne i våra första experimenten. Men för en mer optimal test av återpackning, den amnestisk medlet ska administreras efter minnesreaktive. Därför, i våra senare experiment vi alltid administrerat propranolol efter minnesreaktive med mycket liknande resultat. På dag 3 – testfasen, är bibehållandet av rädsla minne testade 24 timmar efter interventionen (dvs. första testet rättegång dag 3), följt aven släcknings förfarande och situations triggers för att testa för returen av rädsla (dvs återanställning, förnyelse, spontan återhämtning, snabb återförvärv). För att bestämma huruvida effekten av propranolol kräver aktiv hämtning av rädslan minne, bör läkemedlet ges till en annan rädsla konditionerade grupp utan reaktivering av minnet (dvs, propranolol ingen reaktivetillstånd) 27,28. Vi använde potentiering av spritta reflex som en åtgärd för kondition rädsla svara och online amerikanska förväntad betyg som ett index för beredskaps lärande. Den förstärkning av den skrämselreflexen är tänkt som en specifik och pålitlig index av rädsla 34, subserved av amygdala 35. Den vanligaste spritta-framkallande stimulans är "spritta sond", ett högt ljud som presenteras via hörlurar under en retning eller i intervallet mellan två stimulans presentationer (dvs intertrial intervall) <sup> 36. Starkare skrämma svar på högt ljud under rädslan rade stimulus (CS1 +) jämfört med kontroll stimulus (CS2-) återspeglar rädda tillståndet för deltagaren som framkallas av den fruktade stimulus (CS1 +).
I en serie av 10 på varandra följande experiment oberoende urval 27-32,37-39 vi konsekvent replik vår ursprungliga slutsats där störa återpackning av rädsla minne genom en beta-adrenerga blockerare propranolol HCl reducerade effektivt rade spritta reflex och förhindrade återkomst rädsla 27 . Observationerna att exponering för primära förstärkare (dvs, återinsättande), en förändring i sitt sammanhang (dvs, förnyelse) eller enkelt tidens gång (dvs spontan återhämtning) inte ledde till återuppstår kondition rädsla svarar som observeras i allmänhet efter utrotning utbildning, stödja överlägsenhet störa återpackning över utrotning lärande. Förutom dessahämtning tekniker, gjorde återförvärv lärande inte några besparingar i tidigare lärt rädsla svar. Sammanfattningsvis tyder dessa fynd att störa återpackning av associativa rädsla minne genom propranolol reduceras effektivt emotionella uttryck för rädsla minne.
Dessutom testade vi flera gränsen och nödvändiga villkor för att störa återpackning: (1) Minnesreaktive session verkar förfarande liknar utrotning utbildning (dvs, oarmerad exponering), men det bör innebära mindre oarmerade prövningar än utrotning utbildning eftersom noradrenerga betablockerare (dvs. , propranolol) kan också störa bildandet av utrotning minnet istället för att rikta den ursprungliga rädslan minnet 40,41; (2) Minne hämtning är inte tillräckligt för minnesåterpackning 18,31,42,43. Propranolol bara minskat rade rädslan svara när det var något att lära under hämtning sessjon 31,32. En diskrepans mellan vad som redan har lärt sig och vad man kan lära på en viss hämtning session (dvs predikteringsfelet) verkar vara nödvändig för att inducera återpackning av associativa rädsla minne 32. Resultaten tyder på att förekomsten av en förutsägelse fel är en nödvändig förutsättning för återpackning och ge ett användbart instrument för att utveckla och optimera återpackning baserade behandlingar för patienter som lider av ångest.
I en serie studier vi konsekvent visa att, oavsett kön, 40 mg av den noradrenerga betablockerare propranolol antingen administreras före eller efter minnesreaktive effektivt neutraliserade rade rädslan svara (dvs, defensiv reaktion på plötsliga). Ingen av de fyra mekanismer för återfall – återställnings, förnyelse, spontan återhämtning och snabb återförvärv – observerades efter att störa återpackning med propranolol 27-32,37-39. Det är anmärkningsvärt att rädslan neutraliserande effekter endast observerades för defensiv reaktion på plötsliga, men varken för förväntade hotklassificering heller för huden konduktans. Uppgifterna för elektrodermal konditione redovisas inte här som de generella mönster för SCR inte väsentligt avvika från den förväntade betyg. I människans rädsla konditione forskning, flera index av kondition svara (t.ex. US-förväntad, SCR, spritta response, elev dilatation, neural aktivitet) erhålls vanligen på grund av korsvalidering 48. Det finns dock numera övertygande bevis för att dessa olika svarsnivåer inte nödvändigtvis agerar i samförstånd och kan även ta avstånd från varandra 3,27-32,34,37,49. Observera att spritta svar är en automatisk defensiv reflex, som potentieras som svar på en CS som är associerad med en amerikansk av negativ valens och kan i allmänhet inte observeras med USs av neutral eller positiv valens 49,50 (t.ex. vibrotaktila stimulering eller reaktionstid uppgift). Därför är potentiering av den defensiva spritta reflex en pålitlig och specifik index för aversiv konditione 34. I motsats härtill kan SCR konditionering uppträder oberoende av valensen av US 49,50. Med tanke på att affektiva valens av USA inte ändrar SCR är elektrodermal konditione en icke-specifik åtgärd av föregripande upphetsning. Vi tror därför att SCR är mindre suited som beteende åtgärd människans aversiv konditioneforskning.
Om vi spekulera i att översätta dessa resultat i klinisk praxis, flera frågor och potentiella begränsningar är att betrakta. Först kan det ifrågasättas om en farmakologisk manipulation av noradrenerga betablockerare verkligen är nödvändigt att störa processen med återpackning eller om en beteende förfarande som syftar till att störa återpackning skulle ge en liknande neutraliserande effekt. Även om en en-sessionsbehandling av en låg dos av propranolol är klart giftfritt, är en helt beteende förfarande alltid att föredra över en farmakologisk intervention. Det är verkligen en alternativ metod där utrotning utbildning presenteras inom fönstret för återpackning 51. Flera studier misslyckats dock att replikera dessa ursprungliga slutsatser från Schiller et al. 29,52-54 men se 55,56. Utöver dessa motstridiga resultat, enandra potentiella begränsning av utrotning inom reaktive förfarande skulle vara att i klinisk praxis är rädslan svar allmänhet inte släckt i en en-sessionsexponeringsbehandling. Till exempel, imaginär exponering för patienter med PTSD tar traditionellt tio sessioner innan rädslan avtar 57. Även erkänna de uppenbara nackdelar med en enkel farmakologisk behandling i jämförelse med ett helt beteende ingripande, anser vi att den noradrenerga manipulation av minnesåterpackning verkar vara mer genomförbart än utrotning inom återpackning fönstret.
En andra fråga gäller de optimala förutsättningar för att utlösa minnesåterpackning. Det finns växande bevis för att de mekanismer som förmedlar beteende uttryck för rädsla är tydligt skiljas från de mekanismer som förmedlar processen återpackning 31,32,58-62. Till exempel, nya djurstudier avslöjade differential och dissocierbar receptors i basolaterala amygdala medierar uttrycket, destabilisering och restabilization tidigare rade rädsla minnen 63,64. En beteende uttryck för rädsla minne inte bara skiljas från processer som förmedlar minnesreaktive (dvs tillgång till ett minnesspår), verkar det inte heller vara oumbärlig för återpackning inträffa 63. Som sådan, fruktar uttryck under minnesreaktive inte informativ om huruvida minnesspår går in i en labil fas. Med tanke på att minnet destabilisering är en förutsättning för den noradrenerga betablockerare för att störa restabilization processen, är en viktig fråga hur vi kan sluta framgångsrika minnes destabilisering i klinisk praxis. En mängd fynd tyder på att en avgörande faktor för att inducera återpackning och avgränsa återpackning från antingen minnes hämtning eller konsolideringen av en ny minnes 40,65 är graden av predikteringsfelet inducerad under memory hämtning 31,32. Men med tanke på att ingen objektivt kriterium är tillgänglig för att bestämma den optimala graden av prediktionsfelet i klinisk praxis, de nuvarande laboratoriefynd kan inte enkelt översättas till behandlingsprotokoll.
En annan utmaning för att översätta neurovetenskap litteraturen i klinisk praxis gäller ekologiska giltighet paradigm. Bevisen för att störa återpackning har främst visats i djur och människor för relativt nya (en dag gamla) och enkla rädsla minnen (dvs tonen chock; bild chock). Det är inte självklart att störa återpackning av äldre, starkare och bredare minnesnätverk såsom hos patienter med PTSD är lika effektivt som det har visat sig i laboratoriet för cued rädsla konditione. Även med avseende på den beroende variabeln är det fortfarande oklart om de iakttagelser från djur och människor laboratoriestudier generalisera till patienter med ångestsyndrom. Rädslan reducerar effekter hittills främst visats för beteende uttryck av aversiv konditioneringen (dvs, frysning beteende hos gnagare eller defensiv skrämselreflex hos människa), med ett enda undantag, där vi visat att även subjektiva känslor av ångest signifikant neutraliseras genom noradrenerga blockad av minnesåterpackning 37. Det kan ifrågasättas om dessa rädsla minskande effekter i laboratoriet är vägledande för de typiska upplevelser av rädsla och undvikande beteende karakteristisk för patienter med ångestsyndrom. Framtida forskning bör undersöka om de nuvarande fynd faktiskt generalisera till undvikande beteenden, en av de centrala symtomen på ångest.
Sammanfattningsvis fastän Pavlovian aversiv konditioneförfarande är ett utmärkt verktyg för att studera de grundläggande mekanismerna för rädsla inlärning och minne, vi kan inte enkelt översätta laboratorieresultaten i klinisk praxis. De insikter som vi have varit att förvärva den optimala, gränsen och nödvändiga villkor för minnesåterpackning bör endast ses som en utgångspunkt för utvecklingen av återpackning baserade behandlingar. Å andra sidan har den omfattande forskning om utrotning utbildning ledde utrotning baserade exponerings interventioner, som fortfarande tillhör de mest effektiva behandlingarna för ångestsyndrom och andra relaterade sjukdomar. Med tanke på att noradrenerga blockaden av minnesåterpackning överskuggar den ångestdämpande effekten av utrotning lärande, störa återpackning pekar på en lovande ny ingripande för att effektivt minska överdrivna och irrationella rädslor.
The authors have nothing to disclose.
Detta arbete stöds av en VICI bidrag (Merel Kindt) från Nederländerna organisationen för vetenskaplig 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. |