Израильские ученые обнаружили, что у мышей под действием хронического стресса ухудшилось восприятие звуков средней громкости с уровнем звукового давления 50–70 децибел. Оптогенетический анализ показал, что хронический стресс вызывает дисбаланс между процессами возбуждения и торможения в слуховой коре головного мозга и нарушает восприятие звуков. Результаты исследования опубликованы в журнале PLoS Biology.
Острый стресс вызывает временную защитную реакцию, которая исчезает вместе с прекращением стимуляции. А вот состояние повторяющегося или хронического стресса сохраняется даже после того, как перестает действовать триггер. В таком состоянии восприятие внешних стимулов может изменяться: запахи становятся резче, звуки громче, повышается чувствительность к боли и тому подобное. Ранее проведенные исследования указывают на изменение экспрессии c-Fos белка в первичных сенсорных зонах под действием хронического стресса, что говорит о его влиянии на нейрональную активность в этих областях головного мозга.
Израильские ученые из Университета имени Бен-Гуриона под руководством Дженнифер Резник (Jennifer Resnik) сосредоточились на изменении активности нейронов в области слуховой коры под действием повторяющегося или хронического стресса. Выбор зоны исследования ученые объяснили результатами ранее проведенных экспериментов, показавших, что стресс влияет на обработку звука и приводит к снижению слуховых вызванных потенциалов, а нейроны слуховой коры реагируют на страх и повышенную активность лимбической системы, задействованной в реакции на стресс.
Эксперимент проводился на 73 взрослых мышах обоих полов в возрасте от 10 до 16 недель. Животных вводили в состояние стресса путем ограничения подвижности — запирали в пластиковых пробирках объемом 50 миллилитров на полчаса. Анализ экспрессии глюкокортикоидных рецепторов в первичной слуховой коре и измерение акустических стволовых вызванных потенциалов показали, что сам по себе стресс не приводит к периферическому повреждению слуха.
На следующем этапе экспериментов ученые сначала приучали мышей к белому шуму, чтобы создать нейтральный фон, никак не связанный со стрессовыми стимулами, а потом в экспериментальной группе добавляли звуковые сигналы с частотой 12 килогерц длительностью 100 миллисекунд (уровень звукового давления составлял от 20 до 80 децибел с шагом 10 децибел) и регистрировали активность нейронов в слуховой коре с помощью метода двухфотонной кальциевой визуализации. Исследователи обнаружили, что реакция парвальбумин-экспрессирующих клеток и пирамидальных нейронов под действием хронического стресса снижается, а активность соматостатин-экспрессирующих клеток растет, причем более всего эти процессы были выражены при средней интенсивности звука. Исследователи считают, что увеличение активности тормозных соматостатин-экспрессирующих нейронов под действием стресса приводит к снижению реакции парвальбумин-экспрессирующих клеток и пирамидальных нейронов на звук, то есть к дисбалансу между процессами возбуждения и торможения.
Ученые также провели поведенческий тест: при помощи пищевого подкрепления обучили животных различать звуки разной громкости. Оказалось, что мыши в состоянии хронического стресса правильно указывали громкость при крайних показателях звукового сигнала (40–45 и 75–80 децибел), но при проигрывании звуков промежуточной громкости (50–70 децибел) меняли выбор по сравнению с исходными результатами: звуки, которые мыши раньше обозначали как громкие, стали определяться ими как тихие. То есть, пишут исследователи, происходит снижение восприятия громкости, и раз повреждения слуха при хроническом стрессе не происходит, значит это результат нарушения обработки звуковой информации в области слуховой коры.
Ученые считают, что снижение реакции на звуковые стимулы во время хронического стресса может быть адаптивным механизмом, позволяющим сохранять энергетические и когнитивные ресурсы для более неотложных и насущных потребностей. Повторяющийся стресс может повышать бдительность, побуждая мозг избирательно фокусироваться на более актуальных или угрожающих сигналах. Снижение чувствительности к звуковым сигналам средней интенсивности ученые также объясняют экономией энергии и ресурсов внимания, так как предельные по громкости звуки часто указывают на опасные события, и реакция на них критична для выживания.
Ранее ученые показали, что хронический стресс влияет на работу митохондрий у мышей и у людей, а также провоцирует эпигенетические изменения спермы.