Memoria, emozioni e trauma: neurobiologia dei disturbi d'ansia

L'esperienza dell'emozione

La distinzione tra l'attività cognitiva e l'esperienza emotiva è probabilmente meglio concettualizzata come un gradiente piuttosto che come due sistemi indipendenti che possono interagire l'uno con l'altro. Sebbene gli scienziati siano molto abituati a pensare agli eventi cognitivi (come i pensieri, i ricordi e le convinzioni) come separati dagli eventi emotivi, questa distinzione non sembra essere rispettata dal cervello.

• La funzione dell'emozione è la sopravvivenza
• Approccio:
  • Nutrimento
  • Riproduzione
• Ritirata
  • Pericolo

Emozione: cambiamento fasico concertato, generalmente adattivo, di più sistemi fisiologici in risposta al valore di uno stimolo (da Adolphs, 2002) .

Le emozioni sono reazioni mentali consapevoli (come la rabbia o la paura) sperimentate soggettivamente come sentimenti forti, solitamente diretti verso un oggetto specifico e tipicamente accompagnati da cambiamenti fisiologici e comportamentali nel corpo (adattato da Merriam-Webst). https://www.apa.org/topics/emotions

Hans Hugo Bruno Selye (1907-1982)

Sindrome generale di adattamento: sindrome prodotta da diversi agenti nocivi, 1936. È stato candidato per la prima volta al Premio Nobel per la Fisiologia o la Medicina nel 1949. Sebbene nella sua carriera abbia ricevuto un totale di 17 candidature (1949-1953), non ha mai vinto il premio.

The body's resistance to stress can only Last so long before exhaustion sets in Stress resistance Stressor occurs Phase 1 Alarm reaction (mobilize resources) Phase 2 Resistance (cope with stressor) Phase 3 Exhaustion (reserves depleted) SCN CNS Circadian information Stressors PVN Hypothalamus CRH and AVP release Median- eminence Anterior pituitary Portal vein Corticotroph cells ACTH Adrenocorticotropic Hormone Adrenal Cortex HPA Axis CORT Cortisol Nature Reviews | Neuroscience 65 Adrenal cortex Hypothalamus Negative Feedback CRH Corticotropin Releasing Hormone Anterior Pituitary ACTH release Corticosterone

Omeostasi

- mantenimento dell'ambiente interno a fronte di un ambiente esterno mutevole - le sfide fisiche e psicologiche all'integrità di un organismo provocano risposte per contrastare tali minacce

Livelli di regolazione omeostatica

1. Riflessi interni; gli organi regolano la propria funzione.
2. Sistema nervoso autonomo e sistema endocrino
3. Tronco encefalico e ipotalamo
4. Centri cerebrali superiori; integrano l'attività emotiva, la memoria, la consapevolezza per modulare l'output del #3

Stressors Prefrontal cortex Hypothalamus Pituitary gland HOEFlere F Bone manew -Vagus nerve Dilates pupil, inhibits tears Constricts pupil produces tears Inhibits salivation Stimulates salivation Relaxes airways Constricts airways Lung Speeds heartbeat SloWS heartbeat Stimulates sweating Stimulates glucose release Liver Sympathetic: Constricts blood vessels in skin Pancreas Parasympathetic: Cranial and Sacral Inhibits doestive system Stimulates digestive system Stomach Stimulates secretion of epinephrine and norepinephrine by adrenal medulla Small intestine Large intestine Rectum Contracts bladder Relaxer bladder Parasympathetic: Preganglionic neuron Postganglionic neuron Sympathetic: Stimulates sexual arousal Preganglionic neuron Postganglioninc neurone Stimulates orgasm

Secrezione ormonale durante lo stress

• I fattori di stress evocano l'attività del sistema nervoso simpatico - Le ghiandole surrenali rilasciano
  • Epinefrina: altera il flusso di energia verso i muscoli, il flusso di sangue dal cuore e aumenta la pressione sanguigna.
  • Norepinefrina: viene rilasciata nel cervello durante lo stress
  • Glucocorticoidi: scindono le proteine e i grassi in glucosio, aumentano il flusso sanguigno e stimolano la reattività comportamentale.
• La secrezione di cortisolo è controllata da un fattore di rilascio (CRF) prodotto dal PVN - PVN CRF -- > ipofisi ACTH -- > surreni: secernono glucocorticoidi

Neurobiologia dei disturbi d'ansia e implicazione dei trattamenti

L'area del cervello responsabile dell'acquisizione e dell'espressione del condizionamento della paura è l'amigdala.

L'amigdala è composta da 13 nuclei, tre dei quali, l'amigdala basale (BA), l'amigdala laterale (LA) e i nuclei centrali, sono coinvolti nelle vie di risposta alla paura.

Gli stimoli ricevuti dal talamo sensoriale vengono trasmessi all'LA, per poi essere trasferiti al nucleo centrale (CA) (via "ad anello corto"). Anche il BA funge da collegamento tra il LA e il nucleo centrale.

La via "ad anello lungo" invia segnali al LA dalla corteccia sensoriale, dall'insula e dalla corteccia prefrontale. Da qui, le informazioni vengono proiettate ai siti effettori nel tronco encefalico e nell'ipotalamo, che producono le manifestazioni autonomiche e comportamentali della risposta acuta alla paura.

66 Nucleus tractus solitarus (NTS) Thoracic and Lumbar

È stato dimostrato che il LA è l'area responsabile del consolidamento della memoria e della plasticità nel condizionamento della paura. L'interruzione o la lesione del LA o del CA possono interrompere l'acquisizione della paura condizionata e della memoria contestuale a lungo termine della paura; è dimostrato che le lesioni del BA possono influenzare le risposte alla paura.

Il meccanismo molecolare con cui avviene l'acquisizione della paura nel LA è il potenziamento a lungo termine (LTP).

Amigdala: condizionamento della paura

CS US Tone Footshock Sensory thalamus Ventral striatum Amygdala Central nucleus Lateral nucleus Auditory thalamus Somatosensory thalamus Hypothalamus, midbrain, pons, and medulla Dorsomedial nucleus of thalamus Basolateral nucleus CE Somatosensory cortex Medial nucleus Basal nucleus Periaqueductal gray matter CG LH PVN Main and accessory olfactory bulb Medial basal forebrain and hypothalamus Freezing Hormones pressure

Il laterale/BLA riceve input dalla corteccia e dal talamo (questo è l'input principale) e il nucleo centrale è il principale nucleo di uscita. Il CN proietta a regioni dell'ipotalamo, del mesencefalo, del pons e del midollo allungato che sono responsabili dell'espressione delle varie componenti delle risposte emotive.

neutral stimulus unconditioned stimulus from world Visual Cortex Lateral Prefrontal Cortex M Y Somatosensory Cortex G D Auditor Cortex A Gustatory Cortex Orbital Prefrontal Cortex A Olfactory Cortex to world

Condizionamento della paura dopo un danno all'amigdala

Ledoux et al, 1990 Prestazioni dei controlli normali e dei ratti con lesioni dell'amigdala laterale, della corteccia uditiva o del nucleo genicolato mediale nell'espressione della paura condizionata. A sinistra: andamento temporale delle variazioni della pressione sanguigna dopo l'inizio del CS. A destra: congelamento e cessazione del consumo di alcol durante l'inizio del CS. Questo dimostra che un danno al LA riduce significativamente il condizionamento allo shock.

· CONTROL (6) JL AMYG (6) 120 Г 45 Freezing (sec) 30 C 0 cs 5 10 sec (6) (6) 67 from world affect (emotion) response L A Mean Arterial Pressure (mm Hg) . . LA Auditory cortex Hippocampal formation Sensory cortex

Shock Tone LA Context CE Freezing JCM e Hippocampus Amygdala Figure 2. Fear conditioning circuitry. In auditory fear conditioning, animals learn to fear an innocuous tone. By pairing tone and shock, the tone acquires the capacity to elicit defensive reactions, such as freezing (arrow pointing up). Tone and shock stimuli converge in the lateral amygdala (LA), resulting in associative plasticity in the tone-LA pathway. Subsequent presentations of the tone can now activate LA neurons. The LA then communicates with the central nucleus (CE), which controls the expression of fear by way of connections to specific circuits that mediate freezing behavior. The LA con- nects with CE directly and by way of connections to other amygdala areas, including the intercalated cell masses (ICM), which gate the output, and the basal nucleus (B), which processes contextual information from the hippocampus.

Condizionamento contestuale

Il condizionamento contestuale è il processo in cui un'informazione contestuale viene associata a un altro stimolo.

Condizionamento contestuale della paura, amigdala e ippocampo

Condizionamento contestuale: dopo il condizionamento, quando i topi vengono sostituiti nella camera operatoria, iniziano a bloccarsi prima che venga presentato qualsiasi stimolo.

a b Non-lesioned (n=12) Cortex lesion (n=11) 20 - explicit (CS) 20 Freezing (sec) o-context (pre-CS) 10 10- 0 0 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 acquisition extinction d C Amygdala lesion (n=8) Hippocampus lesion (n=25) 20 20 - Freezing (sec) 10 - 0 0 0 1 2 3 Day 4 5 6 7 0 1 2 4 5 6 7 Day

Le lesioni all'amigdala hanno bloccato il freezing condizionato sia al contesto che al tono. Al contrario, il danno all'HC ha bloccato selettivamente il condizionamento alla paura contestuale, risparmiando il CR al tono.

Organizzazione della memoria

Long-term memory Declarative (relational) Nondeclarative Procedural Priming/ Perceptual Classical Conditioning Nonassociative Learning Facts & Events Emotional Skeletal Responses Muscles Medial Striatum Temporal Lobe Cerebellum Diencephalon Neocortex Reflex Pathways Motor Cortex' Amygdala Cerebellum 68 10

Che cos'è la memoria dichiarativa?

• Memoria come associazione relazionale e non come condizionamento inconscio della prestazione (non dichiarativa).
• La rappresentazione dichiarativa permette di confrontare gli eventi appresi
• È flessibile

TERMINI DA CONOSCERE

• Codifica: apprendimento di nuove informazioni
• Consolidamento: processi attraverso i quali le tracce di memoria delle informazioni appena formate perdurano.
• Recupero: richiamo o riconoscimento di informazioni apprese in precedenza.
• Memoria di lavoro: elaborazione online delle informazioni (memoria a breve termine)
• RICONSOLIDAMENTO

Organization of Memory Long-term memory Declarative (relational) Nondeclarative emotion Procedural Priming/ Perceptual Classical Conditioning Nonassociative Learning Facts & Events emotion Emotional Skeletal Responses Muscles Medial Striatum Temporal Lobe Cerebellum Diencephalon Neocortex Reflex Pathways Motor Cortex Amygdala Cerebellum

L'emozione e la memoria

Che cosa fa l'emozione alla memoria?

• Le emozioni possono migliorare la memoria
• Le emozioni possono compromettere la memoria
• Le variabili di intervento giocano un ruolo fondamentale nella direzione degli effetti delle emozioni sulla memoria: Natura dell'emozione (positiva o negativa); Intensità dell'emozione; Natura del materiale da ricordare.

Emotional event Attention Elaboration Consolidation + Time Encoding effects Post-encoding effects TRENDS in Cognitive Sciences 69