Страх и социальное взаимодействие

Предисловие переводчика:

Это перевод статьи из научно-популярного журнала о нейронауках, психологических исследованиях, о роботах в медицине, нейротехнологиях и прочих чудесных новостях с научного фронта.


Нужно бы было разместить этот перевод в разделе естествознание или хотя бы литературные переводы, но я назову миниатюры, поскольку попытаюсь сделать резюме статьи, еще более короткое, чем пишут сами авторы, которые и так изо всех сил избегают подробностей собственно научной работы. Вся статья приведена ниже, а еще ниже весь английский текст для особых ценителей.


Итак, опыты на мышах с изучением клеток части мозга, называемой гиппокампом, провели ученые Бостонского университета.

Мышь, которая когда-то в прошлом пережила стресс и испытывала страх, потом долго жила хорошо и свой страх забыла. Тут ученые, не спросясь разрешение у мыши, посадили ее в одну клетку с другой мышью, которая только что пережила землетрясение, или нападение кошек, или бомбежку, во время которой долго сидела в подвале.

Что же первая мышь? А она, оказывается, способна вспомнить свой собственный страх, но только если не напрямую общается с новой соседкой. Вот если напрямую, лицом к лицу, можно лапку пожать или за ухо укусить, тогда никакой страх и никакие старые воспоминания ей не страшны. А если, скажем, ей эту мышь тайно показывают через тайное зеркало, или вообще предоставят только звуки или запахи несчастной мыши в полном стрессе, то тогда реакция бывает очень сильной — память о собственном страхе возвращается к этой первой особи, уже давно вроде бы свой страх позабывшей.

Можно показать на пальцах, то есть на телевизоре. Например, когда господин Соловьев с экрана изображает дикий стресс и дико орет, любая мышь, то есть любой человек у телевизора вспомнит все свои страхи от самого рождения. А если тот же Соловьев придет в вашу квартиру и начнет так же дико орать, вы ничего не почувствуете, никаких признаков древних всплывающих из далекой памяти страхов. Просто дадите ему поджопник и спустите с лестницы как нежелательного гостя. И останетесь довольны собой, наверное, не знаю точно.  Такой поясняющий пример.

Зачем эти эксперименты? И так понятно, что стресс окружающим как-то передается. Эффект толпы и прочее подобное. Но ученым надо знать, как например лечить болезнь альцгемера, как предотвратить деменцию, за какие нейроны надо подергать, чтобы мозг вел себя по человечески,  а не как свинья в огороде. Или как лучше помочь человеку с пост-травматическим синдромом. Особенно после войны такой синдром у каждого второго, если не у каждого первого. Для этих людей живой контакт важен, тогда плохое не помнится, забывается. И ученые это доказали на мышах через свои микроскопы.


Или таблетки придумать, чтобы за нейроны не дергать, что вполне разумно. Это в позапрошлом 18-19 веке доктора черепушки вскрывали и что-то там пытались починить лоботомией, никому из больных это не помогало, только докторам было спокойней.

Сейчас времена другие, есть МРТ с электронными микроскопами, и прочая чудесная техника.
Вот вкратце содержание, а теперь можете саму статью почитать, хоть на русском, хоть на английском. Я бы и на украинском написала, жаль не владею этим прекрасным языком.



Neuroscience News, 17 марта 2022 г.

Как социальные взаимодействия вызывают в мозгу воспоминания и эмоциональные реакции?


Резюме:
Исследователи раскрывают, как воспоминания и реакции страха могут передаваться через социальные взаимодействия.

Автор: Молли Глюк
Источник: Бостонский университет.


Песня когда-нибудь напоминала вам о прошлом и неожиданно всплывающих эмоциях, связанных с этим конкретным опытом или человеком из вашей памяти? Напоминает ли поход в Staples поход за покупками в школу, даже спустя годы после выпуска? Или вас когда-нибудь знакомили с новым сотрудником, и когда вы обмениваетесь именами и обмениваетесь рукопожатиями, вы не можете не вспомнить свой первый рабочий день?


Опыт может разблокировать яркие воспоминания, перенося нас назад во времени и вызывая эмоциональные реакции. Доктор Стив Рамирес, доцент кафедры психологии и наук о мозге в Бостонском университете, является главным исследователем The Ramirez Group, где он возглавляет исследование того, как работает память и как использовать ее для лечения заболеваний мозга.


Его последнее исследование, опубликованное в PNAS, раскрывает, как воспоминания и реакции страха могут передаваться через социальные взаимодействия. Как именно его команда сделала это открытие и каковы будущие последствия? Читайте ниже вопросы и ответы с Рамиресом и ведущим автором Эбби Финкельштейн, чтобы узнать о мотивах этой работы, о результатах и том, что команда надеется изучить дальше.


Что вы стремились изучить в своем исследовании? Что побудило вас заняться изучением этого вопроса?


Наше исследование изучает, как память выглядит в мозгу (т. е. ее физическую основу), а также то, как искусственно манипулировать воспоминаниями для восстановления мозга. Память — один из самых фундаментальных процессов мозга, и мы можем даже искусственно воздействовать на мозг, чтобы восстанавливать воспоминания, улучшать положительные воспоминания или подавлять отрицательные. Наша работа однажды может быть использована для будущих терапевтических методов лечения различных состояний, включая депрессию, тревогу и посттравматическое стрессовое расстройство (ПТСР).


В этом исследовании мы специально хотели изучить, как модулируются ранее приобретенные воспоминания при социализации животных. В частности, мы хотели изучить, как социальные взаимодействия могут вызывать воспоминания о прошлом. Как люди, мы делаем это все время — мы рассказываем истории (то есть «вспоминаем, когда…»), мы поднимаем некоторые из наших самых дорогих моментов прошлого и учимся на некоторых из самых тяжелых переживаний посредством этого процесса воспоминаний. Грызуны также социально взаимодействуют друг с другом, и мы хотели изучить, как социализация затрагивает и запускает ранее приобретенные воспоминания в их мозгу.


Расскажите нам о своих экспериментах. Что выявили выводы?


В наших экспериментах изучалось влияние различного социального и несоциального опыта на память о прошлом негативном событии. Этот социальный опыт может включать взаимодействие животного, которого мы называем «наблюдателем» или «особью, пережившей стресс в прошлом», со своими товарищами по клетке либо напрямую, либо через непрозрачную стену, либо с помощью зеркала, прозрачного только для наблюдателя (как в комнате для допросов).


Несоциальные переживания могут включать в себя доступ к самой непрозрачной стене без товарища по клетке с другой стороны. Поведенческие эксперименты показали, что два типа социально передающихся стрессоров усиливали память о страхе, в то время как несоциально передаваемые стрессоры и наш контрольный опыт не влияли на силу памяти о страхе.


Мы предполагаем, что это усиление было связано с возобновлением активности нейронов, кодирующих память о страхе, при социально-стимулированном стрессе, и показали, что такие ансамбли нейронов действительно реактивировались только социальными стрессорами в области мозга, называемой гиппокампом.


Затем мы предположили, что если нейроны памяти о страхе реактивируются во время социального опыта, то пометка этих нейронов как активных во время социального опыта, а затем их искусственное включение в нейтральном контексте вызовет поведение, вызывающее страх, только у тех  мышей, у которых также была память о страхе в прошлом, независимо приобретенном опыте.


Другими словами, у животного, которое ранее приобрело память о страхе, эта память может быть непреднамеренно активирована при определенных условиях, когда в клетке находился находящийся в состоянии стресса товарищ по клетке. Если это так, то искусственная реактивация этих клеток также должна вызывать реакцию страха.


Это именно то, что показал наш оптогенетический эксперимент, подтверждая наше предположение о том, что социальный стресс реактивирует гиппокампальные следы воспоминаний о страхе и, таким образом, усиливает воспоминания о страхе.


Что было самым удивительным открытием?


Мы были удивлены открытием, противоречащим здравому смыслу. Мы обнаружили, что прямое физическое взаимодействие с наблюдателем не вызывало у мышей эффекта воспоминания о страхе, в то время как опосредованное восприятие внешних сигналов стресса (например, через их вокализацию и запахи) от наблюдателя вызывало значительное усиливающее действие на память о страхе у мышей.


Команда провела мозговой штурм возможных объяснений и проверила гипотезу о том, что это явление может сущестовать благодаря физическому взаимодействию, влияющему не только на товарищей по клетке, но и фактически уменьшающим сигналы бедствия, издаваемые наблюдателем.


Мы поместили мышь с «социальной буферизацией» к той же стороне стены, что и мышь в состоянии стресса, и смогли показать, что это прямое взаимодействие действительно блокировало сигналы, усиливающие память о страхе, и, следовательно, блокировало эффект воспоминания о страхе во всей группе.


Каково значение этих находок?


Мы показываем, что индивидуально приобретенные воспоминания могут быть усилены стрессом другого животного в большей степени, чем собственным, открывая новое пересечение индивидуальной истории и социальной жизни.


Данные свидетельствуют о том, что социально передаваемые сигналы стресса сами по себе могут иметь более мощный доступ к определенным воспоминаниям, в то время как полное физическое взаимодействие с другой особью может либо оставить воспоминания нетронутыми, либо, возможно, даже в некоторых случаях смягчить их негатив. Нечто в косвенных сигналах стресса склоняет чашу весов в пользу воспроизведения и улучшения воспоминаний о страхе, но как только мы добавим физическое взаимодействие в измерении социализации, мы не увидим этих эффектов.


Эти результаты интересны для нас, потому что они указывают на социальное измерение как на механизм, с помощью которого у животных можно улучшить память.


Может ли это новое понимание социально передаваемых воспоминаний о страхе повлиять на подходы к лечению отдельных лиц/групп, переживающих травму или посттравматическое стрессовое расстройство?


Наша работа предполагает, что в дополнение к социальной передаче памяти о страхе, обнаруженной в последние годы, воздействие людей в состоянии стресса может усилить собственные, независимо приобретенные воспоминания о страхе. Это довольно неожиданное открытие подчеркивает важность сосредоточения внимания на социальной среде человека, выздоравливающего от травмы или посттравматического стрессового расстройства, поскольку наша работа на мышах показывает, что даже легкие социальные стрессоры могут реактивировать и усилить память о страхе.


Фото:
Гиппокамп и нейроны. Социальная передача памяти. Предоставлено: Лаборатория Рамиреса.


Будущая работа на людях будет необходима, чтобы определить переносимость этого недавно открытого эффекта. Однако, если он распространяется на социальные виды, то это может означать, что времяпрепровождение с другими людьми, также восстанавливающихся после травмы или справляющееся со стрессом, может иногда иметь контрпродуктивный эффект, за исключением групп поддержки, где присутствует специалист по психическому здоровью, поскольку воспоминания о страхе и реакции активируются в группе других людей со стрессом. 


Кроме того, наша работа подчеркивает роль социального взаимодействия в укреплении ранее существовавших воспоминаний способами, которые не обязательно являются патологическими — например, почему богатая социальная среда может защищать память стареющих людей.


Что вы надеетесь изучить дальше?


Мы хотели бы изучить, как воспоминания передаются грызунам в социальном плане — в частности, какие образы, звуки и запахи являются наиболее важными для запуска и использования ранее сохраненных воспоминаний? Более того, единой памяти не существует в одной точке координат X-Y-Z в мозгу; скорее, он распределен по всему мозгу в трех измерениях (из которых гиппокамп является лишь одной ключевой областью). Имея это в виду, мы также надеемся начертить эту трехмерную диаграмму воспоминаний в мозгу.


Память не существует в вакууме, а существует среди океана воспоминаний, которые постоянно взаимодействуют друг с другом, а также обновляют и модулируют друг друга. С этой целью мы планируем изучить, как множественные воспоминания проявляются в мозгу и как социальные взаимодействия и сигналы животных могут физически влиять на отдельные воспоминания.


Долгосрочные возможности здесь безграничны: как присутствие человека, находящегося в состоянии стресса, влияет на наши ранее приобретенные воспоминания, которые варьируются от негативных до позитивных? Меняет ли уровень близости с контактирующим человеком — например, совершенно незнакомым человеком по сравнению с братом или сестрой — шкалу того, вызываются, усиливаются или буферизуются определенные воспоминания? И как это влияет на нас, когда мы стареем или когда мозг начинает ухудшаться? Мы в восторге от этих будущих экспериментов, и теперь наша работа открывает двери для изучения.


В конечном счете, мы хотели бы измерить, как физическая основа памяти эволюционирует с течением времени или дегенерирует, что, как мы надеемся, укажет на ключевые механизмы и пути восстановления активности памяти.



Дополнительно:


Оригинальное исследование: открытый доступ. «Социальная реактивация инграмм страха улучшает память», Стив Рамирес и др. ПНАС

“Social reactivation of fear engrams enhances memory recall” by Steve Ramirez et al. PNAS
https://www.pnas.org/doi/full/10.1073/pnas.2114230119

Резюме

Социальная реактивация инграмм страха улучшает память Животным, живущим в группе, социальная среда дает важный опыт, который может ослабить или усилить такие аспекты познания, как воспоминание. Хотя клеточные субстраты индивидуально приобретенных воспоминаний о страхе в зубчатой извилине (DG) и базолатеральной миндалине (BLA) были хорошо изучены, а недавняя работа выявила механизмы, лежащие в основе кодирования социального опыта, процессы, посредством которых социальный опыт взаимодействует с воспоминаниями человека, чтобы изменить воспоминание, остаются неизвестными.

Здесь мы показываем, что стрессовые социальные переживания усиливают припоминание ранее приобретенных воспоминаний о страхе у самцов, но не у самок мышей, и что социальная буферизация дистресса сородичей блокирует это усиление. Изучение помеченныех клеткок в DG во время обучения страху, в зависимости от активности, показало, что эти ансамбли эндогенно реактивировались во время социального опыта у мужчин, даже после угасания.

Было показано, что эти реактивированные клетки являются функциональными компонентами инграмм, поскольку оптогенетической стимуляции клеток, активных во время социального опыта у ранее обусловленных страхом и не наивных животных, было достаточно, чтобы вызвать поведение, связанное со страхом.

Взятые вместе, наши результаты показывают, что социальный опыт может повторно активировать ранее существовавшие инграммы, тем самым усиливая дискретные воспоминания.






How Do Social Interactions Conjure Up Memories and Emotional Responses in the Brain?
FeaturedNeurosciencePsychology·March 17, 2022
Summary: Researchers reveal how memories and fear responses can be transmitted through social interactions.

Source: Boston University

Has a song ever reminded you of the past, and unexpectedly surfaced emotions associated with that specific experience or person from your memory? Does walking into Staples remind you of back-to-school shopping, even years after graduating? Or, have you ever been introduced to a new employee, and as you exchange names and shake hands, you can’t help but think back to your first day on the job?

Experiences can unlock vivid memories—transporting us back in time and triggering emotional responses. Dr. Steve Ramirez, Assistant Professor of Psychological & Brain Sciences at Boston University, is the principal investigator of The Ramirez Group, where he leads research on how memory works and how to hijack it to treat disorders of the brain.

His latest research, published in PNAS, uncovers how memories and fear-responses can be transmitted through social interactions. How exactly did his team make this discovery, and what are the future implications? Read below for a Q&A with Ramirez and lead author Abby Finkelstein to learn about the motivation behind this work, the findings, and what the team hopes to study next.

What did you aim to study with your research? What made you want to examine this issue?

Our research studies what memory looks like in the brain (i.e. its physical basis) as well as how to artificially manipulate memories to restore the brain. Memory is one of the most fundamental processes of the brain and we can even artificially tinker with the brain to restore memories, enhance positive memories or suppress negative ones. Our work could one day be harnessed for future therapeutic techniques to treat a variety of conditions including depression, anxiety, and post-traumatic stress disorder (PTSD).



In this study, we specifically wanted to examine how previously acquired memories were modulated when animals socialized. More specifically, we wanted to study how social interactions can conjure up memories of the past. As humans, we do this all the time—we tell stories (i.e. “remember when…”), we visit some of our most cherished moments of the past, and we learn from some of the hardest experiences through this process of recollection. Rodents also socially interact with one another—and we wanted to study how socialization tapped into and triggered previously acquired memories within their brains as well.

Walk us through your experiments. What did the findings reveal?

Our experiments examined the effect of different social and non-social experiences on an individual’s memory of a past negative event. These social experiences can include having an animal, which we call the “observer” or “stressed familiar individual,” interact with its cage mates either directly, behind an opaque wall, or behind a one-way mirror.

The non-social experiences can include access to the opaque wall itself without a cage-mate on the other side. The behavioral experiments revealed that two types of socially-transmitted stressors enhanced fear memory, while non-socially transmitted stressors and our control experiences had no effect on fear memory strength.



We hypothesize that this enhancement was due to socially-stimulated stress reactivating neurons encoding the fear memory, and showed that such neuronal ensembles were indeed reactivated only by the social stressors in a brain region called the hippocampus.

Next, we hypothesized that if fear memory neurons were being reactivated during the social experience, tagging these neurons as active during the social experience and then artificially turning them on in a neutral context would cause fearful behaviors only in mice that also had the fear memory from a past, independently learned experience.

In other words, an animal that had previously acquired a fear memory may have this memory inadvertently activated under certain conditions when a stressed cage mate was present. If so, then reactivating these cells artificially should also produce the fear responses.

This is exactly what our optogenetic experiment showed, bolstering our proposal that social stress reactivates hippocampal traces of fear memories and thus amplifies fear recall.

What was the most surprising finding?

We were surprised by the counterintuitive finding that direct physical interaction with a stressed familiar individual did not have a fear recall effect on the mice—while experiencing ambient stress cues indirectly (presumably through their vocalizations and scents, for instance) from the stressed familiar individual had such a strong enhancing effect on fear memory in the mice.



The team brainstormed possible explanations, and tested the hypothesis that this phenomenon might be due to the physical interaction impacting not only the cage-mates, but actually reducing the distress signals put out by the stressed familiar individual.

We put a “social buffering” mouse on the same side of the wall as the stressed mouse and were able to show that this direct interaction did indeed block the fear memory enhancing signals—and therefore blocked the fear memory recall effect on the entire group.

What is the significance of these findings?

We show that individually acquired memories can be enhanced by another animal’s stress more so than by one’s own, revealing a new intersection of individual history and sociality.

The data suggests that socially-transmitted stress signals themselves may more powerfully access particular memories whereas having full on physical interaction with an individual may either leave the memories untouched—or perhaps even buffer their negativity in some instances. Something about the indirect stress cues tilts the scales in favor of fear memory recall and enhancement, but once we add the physical dimension of socialization, we don’t see these effects.

These results are exciting to us because they point to the social dimension as a mechanism by which memories can be enhanced among animals.

Could this new understanding of socially transmitted fear memories inform treatment approaches for individuals/groups experiencing trauma or post-traumatic stress disorder?



Our work suggests that in addition to the social transmission of fear memory discovered in recent years, exposure to stressed individuals can amp up one’s own, independently learned, fearful memories. This rather surprising finding highlights the importance of focusing on the social environment of someone recovering from trauma or PTSD, as our work in mice suggests that even mild social stressors can reactivate and strengthen fear memory.

This shows the hippocampus and neurons
Social transmission of memory. Credit: The Ramirez Lab


Future work in humans will be necessary to determine the translatability of this newly discovered effect. However, if it carries across social species then it could suggest that spending time with others also recovering from trauma or dealing with stress could sometimes have a counterproductive effect, with the exception of support groups where a mental health professional is present as fear memories and responses are being socially activated.

Additionally, our work highlights the role of social interaction in strengthening pre-existing memories in ways that are not necessarily pathological—for example, why a rich social environment may be protective for the memories of aging humans.

See also
This shows a brain scan
FeaturedNeuroscienceNovember 11, 2021
How Salt Affects Blood Flow in the Brain
What do you hope to study next?

We would love to study how memories are socially transmitted among rodents—specifically, which sights and sounds and smells are the most important to trigger and tap into previously held memories? Moreover, a single memory does not exist in a single X-Y-Z coordinate point in a brain; rather, it is distributed throughout the brain in three dimensions (of which the hippocampus is just one key region). With this in mind, we’re excited to map out this three-dimensional diagram of memories in the brain as well.



No memory exists in a vacuum, but rather exists among an ocean of memories that are constantly interacting with each other and updating and modulating each other as well. To that end, we’re excited to study how multiple memories manifest in the brain and how animals’ social interactions and signals can physically influence individual memories.

The long-term possibilities here are endless: How does the presence of a stressed individual affect our previously acquired memories that range from negative to positive? Does our familiarity level with the individual—for instance, a complete stranger compared to a sibling—tilt the scale of whether or not certain memories are recalled, enhanced, or buffered? And, how is this affected as we age or as the brain begins to deteriorate? We’re excited about these future experiments that our work now opens the doors for examining.

Ultimately, we would like to measure how the physical basis of memory evolves both over time and into degeneration—which we hope will point to key mechanisms and hints at ways of restoring memory activity as well.

About this memory research news
Author: Molly Gluck
Source: Boston University
Contact: Molly Gluck – Boston University
Image: The image is credited to Steve Ramirez



Original Research: Open access.
“Social reactivation of fear engrams enhances memory recall” by Steve Ramirez et al. PNAS

Abstract

Social reactivation of fear engrams enhances memory recall

For group-living animals, the social environment provides salient experience that can weaken or strengthen aspects of cognition such as memory recall. Although the cellular substrates of individually acquired fear memories in the dentate gyrus (DG) and basolateral amygdala (BLA) have been well-studied and recent work has revealed circuit mechanisms underlying the encoding of social experience, the processes by which social experience interacts with an individual’s memories to alter recall remain unknown.

Here we show that stressful social experiences enhance the recall of previously acquired fear memories in male but not female mice, and that social buffering of conspecifics’ distress blocks this enhancement.

Activity-dependent tagging of cells in the DG during fear learning revealed that these ensembles were endogenously reactivated during the social experiences in males, even after extinction. These reactivated cells were shown to be functional components of engrams, as optogenetic stimulation of the cells active during the social experience in previously fear-conditioned and not na;ve animals was sufficient to drive fear-related behaviors.

Taken together, our findings suggest that social experiences can reactivate preexisting engrams to thereby strengthen discrete memories.