軽度外傷性脳損傷の隠れた影響
mTBIが個人の気分や行動に与える影響を調査中。
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軽度外傷性脳損傷(MTBI)はアメリカで深刻な健康問題で、死亡や長期的な障害を引き起こすことが多いんだ。ほとんどのmTBIケースは一時的な意識の変化を伴う。このタイプの脳損傷は、思考、気分、社会的つながり、リスキーな行動に関する持続的な問題のリスクを高めるから、個人や社会に大きな負担をかけることになる。
気分や行動への影響
mTBIを患っている人は、さまざまなメンタルヘルスの課題に直面するかもしれない。うつ病や不安感、感情や社会インタラクションの管理が難しいことなどが含まれることが多い。こうした影響を受けた人は、イライラしたり、攻撃的になったり、引きこもったりすることがある。中には、PTSDの症状を経験することもあって、これには不安感の高まりや特定の状況を避けることが含まれる。
mTBIの特定のタイプである脳震盪は、外部の力が頭を打つことで脳に機械的エネルギーが伝わるときに起こる。特に脳震盪は脳の構造に目に見える損傷がなくても起こることがある。mTBIのエピソードが繰り返されると、特に接触スポーツのアスリートや軍人、家庭内暴力の被害者のようなグループにおいて、メンタルヘルスの問題がさらに増えるリスクが高まる。
mTBIの結果における性別の違い
研究によると、女性は男性よりもmTBIからの気分の結果が悪化する傾向がある、特に35歳から50歳の間に。この理由は、女性の体が脳機能を保護するのに役立つエストロゲンやプロゲステロンといった特定のホルモンをあまり生産しないからかもしれない。このライフステージでは、環境ストレスが女性にとってより大きな影響を持つこともある。
新しい研究では、モチベーションや意思決定に関連する脳の部位である外側ハベヌラ(LHb)の役割を調べて、mTBI後の気分の問題にどう関わるのかを理解しようとしている。LHbは脳の報酬反応を抑える信号を送ると考えられていて、うつ病や他の気分の障害の症状に寄与している可能性がある。
外側ハベヌラ(LHb)の役割
LHbは、負の経験や感情を処理するために他のいくつかの脳領域とコミュニケーションをとっている。LHbが過活動になると、不幸感、モチベーションの欠如、社会的引きこもりにつながることがある。過去10年の間に、うつ病の新しい治療法のターゲットとしてLHbを深く研究する動きがあった。
でも、この焦点にもかかわらず、LHbの問題がmTBIを患った人の気分の問題にどう寄与しているのかについては、まだ明確な理解がない。この知識のギャップは重要で、mTBI後の多くのメンタルヘルスの状態は治療が難しいから。標準的な治療の抗うつ薬は一部の人には効くけど、最近の研究では、mTBI関連のうつ病のすべての患者に有効ではないかもしれないことが示されている。
さらなる研究の必要性
mTBIの影響を女性の被験者で探る前臨床研究が大きく不足している。男女両方のmTBI後の報酬関連脳回路の機能を理解することが、治療に抵抗するメンタルヘルスの問題に対処する手助けになるかもしれない。
私たちの研究では、繰り返し閉じた頭部外傷を用いてマウスのmTBIモデルを開発した。このモデルが、自己グルーミングの減少や社会的インタラクションの変化、LHbの持続的な過活動といった行動の問題を引き起こすことがわかった。私たちは、LHbの過活動とmTBIモデルにおける自己グルーミング行動の減少との関連を確立し、この脳の領域の変化がモチベーションや自己ケアに直接影響を与える可能性があることを示した。
mTBI後の神経内分泌機能不全
mTBIはストレスに関連するホルモンバランスにも影響を与えることがある。特に、ストレス反応を管理する上で重要な視床下部-下垂体-副腎(HPA)軸が影響を受ける。HPA軸が乱れると、mTBI後に顕著な気分の問題が起こることがある。
以前の研究では、LHbがストレスホルモンであるコルチコトロピン放出因子(CRF)に対して重要な反応を示すことがわかっている。私たちの以前の発見では、CRFがLHbの活動に影響を与え、その興奮性に影響を及ぼすことが示されている。しかし、mTBIがこのCRFのLHbへの作用をどう変化させ、LHbの過活動に寄与するのかは明らかではなかった。
私たちのモデルからの主要な発見
私たちの研究では、mTBIモデルの結果、オスとメスのマウスがLHbの興奮性やストレスに対する行動反応に似た変化を示した。ただし、mTBIへの反応に関しては性別ごとに違いが見られた。
実験中、動物福祉は最優先の懸念事項だった。研究において行ったすべての行動は、苦痛を最小限に抑え、使用する動物の数を減らすための厳格なガイドラインに従った。
マウスと実験手順
C57BL/6のオスのマウスを使用し、実験を始める前に環境に慣れさせた。マウスは管理された明暗サイクルのもと、標準的な飼育条件で飼育され、食事と水にアクセスできるようにした。
mTBIモデルのために、マウスに繰り返し閉じた頭部外傷を与えるデバイスを使用した。これらの手続き中、マウスは安全のために麻酔されていた。シャム群は類似の条件下に置かれたが、衝撃は与えられなかった。手術後、マウスの身体的回復を評価するためにモニタリングした。
行動評価
mTBI後の行動のさまざまな側面を評価するために、一連のテストを実施した。スクローススプラッシュテストでは、モチベーションを測るためのグルーミング行動を評価した。社会的相互作用テストでは、マウスが他のマウスと交流する意欲を観察した。
高所ゼロ迷路テストを使用して、不安とリスクを取る行動を研究した。ここでは、マウスが開放されたエリアや囲まれたエリアを探検することができ、その行動が記録されて好みを判断した。
最後に、急接近する影のテストを使用して防御行動を調べ、マウスが潜在的な脅威にどう反応するかを分析した。
結果と観察
私たちの発見では、mTBIを持つマウスは自己グルーミングや社会的相互作用の面で課題に直面していることが示された。オスとメスのマウス両方が、スクローステスト後にグルーミング行動を始めるのが難しかったが、特にオスのマウスは社会的相互作用が減少していた。
興味深いことに、mTBI後、メスのマウスはオスのマウスほど社会的な欠陥を示さなかった。この違いは、性別によってmTBIの影響に対する感受性が異なることを示唆しているかもしれない。
グルーミングや社会的行動を超えて、mTBIは近づく脅威に対する防御反応にも大きな影響を与えた。オスとメスのマウスは、逃げる代わりに「アクションロック」、つまりフリーズ行動を示した。メスのマウスは脅威から逃げるのに遅れが見られたが、オスのマウスには同じような遅れは見られなかった。
結論と今後の方向性
私たちの研究は、mTBIが気分、モチベーション、行動に与える深刻な影響を強調し、脳損傷に対する反応における性別に基づく違いの可能性を示している。LHbの過活動は、これらの行動の変化において重要な要素のようだ。
mTBI後のLHb機能不全に関与するメカニズムを理解することは、このタイプの脳損傷に関連する気分障害のより効果的な治療法につながるかもしれない。今後の研究では、こうした神経過程を探求し、性別によってどのように異なるかを考慮しながら、mTBIに苦しむ人々のメンタルヘルスの結果を改善するための洞察を提供するべきだ。
mTBIへの理解が深まるにつれて、その即時の影響だけでなく、メンタルヘルスに対する長期的な影響を考慮することが重要だ。継続的な研究によって、これらの怪我の影響を受けた人々を治療するためのより良い戦略が見つかることを期待している。
タイトル: Effects of Repetitive Mild Traumatic Brain Injury on Corticotropin-Releasing Factor Modulation of Lateral Habenula Excitability and Motivated Behavior
概要: Mild traumatic brain injury (mTBI) is a significant health burden due to mTBI-related chronic debilitating cognitive and psychiatric morbidities. Recent evidence from our laboratory suggests a possible dysregulation within reward/motivational circuit function at the level of a subcortical structure, the lateral habenula (LHb), where we demonstrated a causal role for hyperactive LHb in mTBI-induced motivational deficits in self-care grooming behavior in young adult male mice when exposed to mTBI injury during late adolescence (at [~]8 weeks old). Here we extended this observation by further characterizing neurobehavioral effects of this repetitive closed head injury model of mTBI in both young adult male and female mice on LHb excitability, corticotropin releasing factor (CRF) modulation of LHb activity, and behavioral responses of motivation to self-care behavior, and approach versus avoidance behavior in the presence of a social- or threat-related stimulus. We show that mTBI increases LHb spontaneous tonic activity in female mice similar to what we previously observed in male mice as well as promoting LHb neuronal hyperexcitability and hyperpolarization-induced LHb bursting in both male and female mice. Interestingly, mTBI only increases LHb intrinsic excitability in male mice coincident with higher levels of the hyperpolarization-activated cation currents (HCN/Ih) and reduces levels of the M-type potassium currents while potentiating M-currents without altering intrinsic excitability in LHb neurons of female mice. Since persistent dysregulation of brain CRF systems is suggested to contribute to chronic psychiatric morbidities and that LHb neurons are highly responsive to CRF, we then tested whether LHb CRF subsystem becomes engaged following mTBI. We found that in vitro inhibition of CRF receptor type 1 (CRFR1) within the LHb normalizes mTBI-induced enhancement of LHb tonic activity and hyperexcitability in both sexes, suggesting that an augmented intra-LHb CRF-CRFR1-mediated signaling contributes to the overall LHb hyperactivity following mTBI. Behaviorally, mTBI diminishes motivation for self-care grooming in female mice as in male mice. mTBI also alters defensive behaviors in the looming shadow task by shifting the innate defensive behaviors towards more passive action-locking rather than escape behaviors in response to an aerial threat in both male and female mice as well as prolonging the latency to escape responses in female mice. While, this model of mTBI reduces social preference in male mice, it induces higher social novelty seeking during the novel social encounters in both male and female mice. Overall, our study provides further translational validity for the use of this preclinical model of mTBI for investigation of mTBI-related reward circuit dysfunction and mood/motivation-related behavioral deficits in both sexes while uncovering a few sexually dimorphic neurobehavioral effects of this model that may differentially affect young males and females when exposed to this type of mTBI injury during late adolescence.
著者: Fereshteh S Nugent, W. J. Flerlage, S. C. Simmons, E. H. Thomas, S. Gouty, M. C. Tsuda, T. J. Wu, R. S. Armstrong, B. M. Cox
最終更新: 2024-05-14 00:00:00
言語: English
ソースURL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.04.16.589760
ソースPDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.04.16.589760.full.pdf
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変更点: この要約はAIの助けを借りて作成されており、不正確な場合があります。正確な情報については、ここにリンクされている元のソース文書を参照してください。
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