Pain and Anxiety Impact Breathing on a Cellular Level

Resumo: Os neurônios centrais do núcleo parabraquial lateral se projetam para a amígdala, uma área do cérebro associada ao medo e ao processamento emocional da dor. Neurônios na concha se projetam para o complexo pré-Bötzinger, uma região que gera o ritmo respiratório. Os neurônios do núcleo e da casca influenciam-se mutuamente de acordo com as informações de cada área, aumentando a taxa de respiração quando estamos com dor ou ansiosos.

Fonte: Salk Institute

Você é assustado por um som ameaçador e sua respiração se acelera; você quebra o cotovelo e ofega de dor. Por que a taxa de respiração de uma pessoa aumenta drasticamente quando ela está sofrendo ou ansiosa, não foi compreendido anteriormente.

Agora, uma equipe de cientistas da Salk descobriu uma rede neural no cérebro que coordena o ritmo da respiração com sentimentos de dor e medo.

Junto com as contribuições para os campos de controle da dor, teorias psicológicas da ansiedade e investigações filosóficas sobre a natureza da dor, suas descobertas poderiam levar ao desenvolvimento de um analgésico que evitaria a depressão respiratória induzida por opióides (OIRD), a respiração interrompida que causa mortes por overdose.

No estudo publicado em 17 de dezembro de 2021, em Neurônio, o grupo Salk concentrou-se em um grupo de neurônios no tronco cerebral denominado núcleo parabraquial lateral, que é organizado em uma configuração de núcleo-concha.

Eles descobriram que os neurônios do núcleo se projetam para a amígdala, uma área do cérebro que processa o medo e a experiência emocional da dor. Neurônios na concha se projetam para o complexo pré-Bötzinger, uma região que gera o ritmo respiratório. Os neurônios do núcleo e da casca influenciam-se mutuamente de acordo com as informações dessas áreas, fazendo-nos respirar mais rápido quando sentimos dor ou ansiedade.

“Somos o primeiro grupo a demonstrar como o núcleo parabraquial lateral coordena a respiração e a dor”, disse o autor sênior do artigo, Sung Han, professor assistente dos Laboratórios da Fundação Clayton de Salk para Biologia de Peptídeos.

“Ao compreender os circuitos nesta região do cérebro, podemos separar a regulação da respiração e a regulação da dor para desenvolver um medicamento que inibe a sensação de dor sem reprimir a respiração, como o OIRD.”

No OIRD, os opióides reprimem a respiração e também a dor; é a principal causa de morte por opioides. Em trabalho anterior, o laboratório de Han mostrou que opiáceos como a morfina reprimem a respiração ao disparar receptores específicos, chamados receptores opioides mu (MOR), levando à inibição dos neurônios que os expressam. Eles também mostraram que a reativação das células que expressam MOR pode reverter OIRD.

O trabalho atual sugere abordagens adicionais para a prevenção de OIRD, possivelmente inibindo neurônios no núcleo da região (embotando o medo / ansiedade) enquanto excita neurônios semelhantes na casca (apoiando a respiração).

Para mostrar como esses neurônios coordenam a respiração com a dor e as emoções, os pesquisadores primeiro usaram luz e agentes químicos para provar que a manipulação dos neurônios que expressam MOR no núcleo parabraquial lateral altera a taxa de respiração em camundongos. Eles então usaram marcadores fluorescentes para mapear as entradas e saídas para os neurônios que expressam MOR.

Seus resultados indicaram que os neurônios agrupados no núcleo da região projetam-se para a amígdala central, enquanto os neurônios agrupados na concha circundante projetam-se para o complexo pré-Bötzinger.

Isso mostra neurônios shell
Neurônios concha (verdes) que se projetam para o centro respiratório e neurônios centrais (vermelhos) que se projetam para o centro de dor / emoção. Crédito: Salk Institute

Registros eletrofisiológicos de uma população enquanto estimulavam a outra população revelaram que algumas dessas subpopulações estão conectadas reciprocamente, com uma rede excitatória entre elas. Por meio dessa rede, os sinais de medo e dor foram coordenados com os ritmos respiratórios.

“Encontramos circuitos muito intrincados envolvendo a entrada a montante e a jusante desses neurônios. Ao descobrir esse mecanismo de circuito, podemos explicar melhor por que a respiração muitas vezes pode ser coordenada com dor e ansiedade ”, disse a primeira autora Shijia Liu, uma estudante graduada no laboratório de Han.

Han está ansioso para ver a descoberta da equipe ter uma aplicação translacional. “O maior problema hoje em dia é que os opioides reduzem a dor, mas também reduzem a respiração, então as pessoas morrem”, diz Han, titular da cadeira de desenvolvimento do Fundo Pioneer. “Ao compreender esses dois mecanismos em nossa pesquisa, talvez possamos manipular certas populações de neurônios por intervenção farmacológica para que possamos controlar a dor sem alterar a respiração.”

O grupo de Han está atualmente trabalhando em análises genéticas do núcleo e da população de conchas para identificar marcadores funcionais que regulam especificamente a dor ou a respiração.

Outros autores do estudo são Mao Ye, Gerald M. Pao, Jinho Jhang, Jonghyun Kim, Sukjae Joshua Kang, Dong-Il Kim de Salk; e Samuel Myeongsup Song e Haibei Jiang da Universidade da Califórnia em San Diego.

Sobre estas notícias de pesquisa em neurociência

Autor: Salk Communications
Fonte: Salk Institute
Contato: Salk Communications – Salk Institute
Imagem: A imagem é creditada ao Instituto Salk

Pesquisa original: Acesso fechado.
“Vias opioidérgicas do tronco cerebral divergentes que coordenam a respiração com a dor e as emoções”, de Sung Han et al. Neurônio


Resumo

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Isso mostra os neurônios

Vias opioidérgicas do tronco cerebral divergentes que coordenam a respiração com a dor e as emoções

Destaques

  • PBLOprm1 neurônios regulam a respiração, a dor afetiva e a ansiedade em ratos
  • PBLOprm1 neurônios constituem subpopulações core e shell definidas por projeção
  • PBL de núcleo e shellOprm1 neurônios regulam diferencialmente a respiração, a dor e a ansiedade
  • PBL de núcleo e shellOprm1 neurônios formam uma rede excitatória recorrente local

Resumo

A respiração pode ser fortemente influenciada pela dor ou pelos estados emocionais internos, mas o circuito neural subjacente a essa coordenação rígida é desconhecido. Aqui nós relatamos que Oprm1 Os neurônios que expressam (receptor opioide µ) no núcleo parabraquial lateral (PBL) são cruciais para coordenar a respiração com a dor afetiva em camundongos.

PBL individualOprm1 a atividade neuronal se sincroniza com o ritmo respiratório e responde a estímulos nocivos. Manipulando PBLOprm1 a atividade altera diretamente a frequência respiratória, a percepção afetiva da dor e a ansiedade. Além disso, PBLOprm1 neurônios constituem duas subpopulações distintas em uma configuração de “núcleo-concha” que se projeta de maneira divergente para o prosencéfalo e o rombencéfalo.

Por meio de projeções não sobrepostas para a amígdala central e o complexo pré-Bötzinger, essas duas subpopulações regulam diferencialmente a respiração, a dor afetiva e as emoções negativas. Além disso, esses subconjuntos formam redes excitatórias recorrentes por meio de projeções glutamatérgicas recíprocas.

Juntos, nossos dados definem os circuitos opioidérgicos parabraquiais divergentes como um substrato neural comum que coordena a respiração com várias sensações e comportamentos, como dor e processamento emocional.

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