뇌 속의 공포 처리

뇌가 자극을 어떻게 해석하고 동물이 어떻게 공포 반응을 일으키는지 알아내기 위해 많은 실험을 해왔다. 그 감정, 공포는 개인의 생존에 있어서 그것의 중요한 역할 때문에 거의 모든 개인에게 직결되어 왔다. 연구원들은 무의식적으로 공포가 성립되고 편도체가 공포 조절과 관련되어 있다는 것을 발견했다.

개인 내에서의 공포가 어떻게 전개되는가를 이해함으로써 불안, 공포증, 외상 후 스트레스 장애와 같은 인간의 정신 질환을 치료하는 것이 가능할 수 있다.

신경 공포 경로

공포 조건화에서 관여하는 주요 회로는 조건화 및 조건화 자극을 처리하는 감각 영역, 학습 중 가소성(또는 장기적 전위)을 겪는 편도체의 특정 영역, 특정 조건화 반응의 표현에 영향을 미치는 영역이다. 이 길들은 측면 편도체로 수렴된다. 조건부 자극에 대한 횡방향 편도 신경세포의 반응을 강화하는 장기 편도선(LTP)과 시냅스 가소성이 횡방향 편도선에서 발생한다. 그 결과 조건부 자극은 횡방향 편도체에서 편도체의 중심핵으로 흐를 수 있다. 편도체의 기저질 및 중간질량은 편도체의 중심핵과 직접적, 간접적으로 횡편도체를 연결한다. 편도체의 중심핵에서 하류 영역으로의 경로는 방어 행동(동결)과 자율 및 내분비 반응을 제어한다. 최근의 연구들은 아마도 기저부와 편도체의 중심핵과의 연결에 의해 공포표현에서도 예비성피질을 포함하고 있다.^[1]

행동 기반

두려움이 행동 변화에 기여할 수 있다는 것이 관찰되었다.^[2] 이러한 현상이 연구된 한 가지 방법은 캠프 RM 외 (다른 것들 중)에 의해 수행된 반복적인 스트레스 모델에 기초한다. 특히 이번 연구에서는 반복적인 스트레스 패러다임에서 동물(피셔쥐)의 행동을 변화시키는 데 기여 공포 조절이 큰 역할을 할 수 있다는 연구 결과가 나왔다. 흔히 우울증 같은 행동이라고 하는 행동 변화는 이 시험 모델에서 비롯되었다. 제어장치와 유효한 실험 설계를 설정한 후, 피셔 쥐는 복잡한 환경에서 매일 다른 스트레스 요인에 노출되었다. 스트레스 요인 노출 4일 후, 탐색적 행동과 사회적 상호작용은 동일한 환경이나 새로운 환경에서 5일차에 시험되었다. 쥐들은 대조군 쥐에 비해 다른 맥락에서 시험했을 때 탐험과 사회적 상호작용이 훨씬 감소하는 것을 보여주었다.^[3] 생화학(아래 언급된 바와 같이)과 더욱 상관관계를 맺기 위해 프로프라놀놀올(베타-아드레날린 수용체 길항제)의 만성 주입은 반복적인 스트레스 요인 노출에 따른 행동 변화를 방지하여 장기적 전위성을 정지시켰다. 스트레스에 노출된 동물에서 관찰된 체중 증가와 부신 비대증의 감소 등 생리학적 변화도 일어났다. 전반적으로 조건화된 공포 반응은 반복적인 스트레스 패러다임의 행동 변화에 기여할 수 있다. 이것은 다른 동물들과도 상관관계가 있지만 반응의 정도는 다를 수 있다.^[3]

분자기준

조절의 행동 표현과 직접 연결되었던 분자 메커니즘은 측면 편도 회로의 전기적 또는 화학적 자극에 의해 시냅스적 가소성이 유도되는 장기적 전위제(LTP)의 기초가 되는 메커니즘과는 반대로 임상 환경에서 연구하기 더 쉽다. LTP는 신경회로의 시냅스를 강화시키기 때문에 공포처리에 중요하다.^[4] 이렇게 강화된 시냅스는 장기기억이 어떻게 발달하고 공포가 어떻게 발달되는가 하는 것이다.^[5]

헤비안 시냅스 가소성

시냅스 입력은 시냅스 전 뉴런의 활동이 시냅스 후 뉴런의 탈분극화와 함께 발생할 때 강화될 수 있다. 이것은 헤비안 시냅스 가소성으로 알려져 있다. 이 가설은 특히 공포 조건화에서 일어나는 것과 같은 단순한 연상 학습이 어떻게 일어날 수 있는지에 대한 설명으로서 매력적이다. 이 공포 조건화 모델에서 자극에 의해 도출된 측면 편도체의 강한 탈극화는 동일한 뉴런에 대한 일시적이고 공간적으로 상대적인 조건화된 자극 입력(공동적)의 강화로 이어진다. 실험 데이터는 측면 편도체의 가소성과 공포 기억 형성이 지역 뉴런의 무의식적인 자극 유도 활성화에 의해 촉발된다는 생각을 뒷받침하는 것으로 나타났다.^[1] 따라서 조건부 자극 유발 탈극화는 조건부 자극 쌍화 및 조건부 자극과 조건부 자극이 측면 편도체의 피라미드형 뉴런의 직접 탈극화 쌍화 후 이 부위에서 조건부 자극 유발 신경 반응의 향상에 필요하다.g. 또한 측면 편도체에 대한 조건부 자극 입력 경로에서의 시냅스 가소성은 두려움 조절과 함께 발생한다는 것도 명백하다.^[1]

NMDA형 이온성 글루탐산염 수용체

헤비안 가소성은 N-메틸-아스파테이트 수용체(NMDAR)를 수반하는 것으로 보이며, 측방 편도체의 시냅스 후 뉴런에 위치한다. NMDAR은 시냅스 전 활성과 시냅스 후 탈분극의 우연의 일치 검출기로 알려져 있다. 청각적 입력은 측면 편도체의 NMDAR이며, 글루탐산물을 송신기로 사용한다.^[6] 또한 청각적 입력을 받은 지역의 뉴런도 조건 없는 자극 입력을 받았을 때 측면 편도체의 광범위한 스펙트럼 NMDAR 길항제들이 공포 학습의 습득에 지장을 초래하였음을 시험하였다. 그러므로 이러한 수용체들은 공포의 지각에 대한 처리와 도출의 대사 경로에 결정적이다.^[7]

모노아민 신경전달 메커니즘

감정적인 상황에서 분비되는 노레피네페린, 도파민 등의 모노아민 전송기는 글루타마테라메터제 전달과 헤비안 가소성을 조절하는 기능을 하는 것으로 생각된다. 모든 다른 유형의 가소성의 변조를 이성합성 가소성이라고 한다. 헤비안 가소성으로만 구성된 호모시냅스 가소성 또한 널리 퍼져 있다. 다양한 모델 시스템에서, 모노아민은 공포의 고조된 지각과 같은 기억 형성에 기초하는 가소성을 변조하는 것으로 나타났다.^[8] 신경 조절기도 공포 조절에 기여한다.^[9] 헤비안 메커니즘은 측면 편도체의 가소성에 기여하고 학습을 두려워한다. 헤비안 메커니즘 외에 다른 조절 장치로는 세로토닌, 아세틸콜린, 엔도카나비노이드, 다양한 펩타이드(가스트린 방출 펩타이드, NPY, 아편산염, 옥시토신 등)가 있지만 이들 화합물의 역할은 완전히 파악되지 않고 있다.

노레피네프린

노레피네프린은 공포의 기억 형성에 있어서 거대한 선수다. 최근 연구에서는 편도체의 횡핵에 있는 노레피네프린 β-아드레날린 수용체(β-ARs)의 봉쇄가 선행 자극이 주어졌을 때 공포 학습의 획득을 방해하지만, 훈련 후나 기억 회수 전에 적용할 때는 아무런 효과가 없다는 것을 입증했다. β-AR 수용체 봉쇄가 다른 형태의 학습에 미치는 영향과는 대조적으로, 이 효과는 훈련 후 처리나 공포 기억의 표현과는 반대로 획득에만 한정된다.^[10] 횡방향 편도체의 β-AR의 활성화는 편도체의 횡방향 핵에서 뉴런의 연상적 가소성과 공포 학습을 촉발하는 헤비안 과정을 상승적으로 조절한다. 한 이론은 공포 학습의 획득에 β-AR이 관여하는 메커니즘이 GABAergic intereurons에 작용하여 피드-포워드 억제를 억제하고 헤비안 가소성을 강화한다는 것을 암시한다. β-AR은 측면 편도체의 피라미드 세포뿐만 아니라 GABAergic intereuron에서도 발견된다. β-AR의 활성화 과정은 G단백질 신호 캐스케이드에 결합하여 시작되며, 이는 단백질 키나제 A(PKA)를 활성화한다. 이러한 활성화는 시냅스에서 AMPAR 삽입을 용이하게 할 수 있는 GluA1의 ser845 사이트뿐만 아니라 NMDARs의 인산화도 이끌어낼 수 있다.

도파민

편도체의 도파민 수용체 활성화(D1 수용체와 D2 수용체 하위 유형 모두)는 공포 조절의 획득에 기여한다. D1 수용체와 D2 수용체는 각각 G단백질 결합과 아데닐산 사이클라아제 억제(Gi-coupled)와 아데닐산 사이클라아제 자극(Gs-coupled)이다. β-ARs와 마찬가지로 도파민 수용체도 피드-포워드 억제를 감소시켜 헤비안 공정을 직접 변조할 수 있다. 그들은 또한 측면 편도체에 시냅스를 구현하고 각각의 신호 경로를 통해 가소성과 두려움 학습을 촉진하기 위해 헤비안 메커니즘과 병행하여 행동할 수도 있다.^[11] 근거측 편도선의 중간뇌 도파민성 내경이 공포 기억 형성을 촉진한다는 증거가 축적돼 있다.^[12][13][14]

메타보틱스 글루탐산염 수용체 매개 신경전달

또한 가소성과 학습은 메타보틱성 글루탐산 수용체(mGluRs)에 의해 변조될 수 있다. mGluRs 단백질은 조절 기능을 하며 헤비안 과정에 직접 참여하지 않는다. 이러한 수용체들이 시냅스 중의 탈극화에 기여하지 않기 때문이다. 그들은 또한 헤비안 과정에 참여하는 수용기에 의해 활성화되지 않는다. 마지막으로 시냅스 전후 신경 활동을 감지하지 못한다. 그러나 측면 편도체와 기저핵에서 그룹 I mGluRs의 활성화는 칼슘 이온의 유입을 제공함으로써 공포 조절의 획득, 감소, 증폭을 강화한다.

공포 회로

공포인식

연구에 따르면 쌍방 편도체의^[15] 손상은 대부분 공포의 인식에 영향을 미친다고 한다. 앤드류 J. 칼더와 앤드류 W. 영이 실시한 특정 연구에서, 그들은 행복에서 놀라움, 슬픔, 혐오, 분노에 이르는 얼굴표정의 상투적인 이미지를 분류하도록 했다. 대조군 피험자들은 이러한 이미지를 가장 가까운 표현으로 분류했지만, 쌍방향 편도체에 손상을 입은 피험자들은 특히 두려움을 나타내는 얼굴 표정을 인식하는 데 문제가 있었다. 쌍방향 편도체가 손상된 피험자들은 행복과 슬픔을 구분하는 데 문제가 없었지만 분노의 표현과 공포를 구분할 수는 없었다.^[16]

그러나, 랄프 아돌프스가 실시한 실험에서, 그것은 손상된 공포 인식의 메커니즘을 설명하였다. 아돌프스는 드물게 쌍방 편도손상을 입은 그의 주체가 얼굴의 눈 부위를 보지 못했기 때문에 공포표현을 분간할 수 없다는 것을 발견했다. 피실험자에게 얼굴의 눈 부위를 직접 표정으로 보라는 지시를 받았을 때 피실험자는 얼굴의 공포 표현을 인식할 수 있었다.^[17] 편도체는 공포의 인식에 중요한 역할을 하지만, 추가 연구는 기능성 편도체가 없을 때 공포 학습을 지원할 수 있는 대체 경로가 있다는 것을 보여준다.^[18] 카즈마마의 연구도 편도체가 손상될 수 있지만, 환자들이 안전의식과 공포의 차이를 구별하는 것이 여전히 가능하다는 것을 보여준다.^[19]

조건 자극

빛의 섬광과 같은 중성적인 자극이 쥐에게 충격과 짝을 이루는 조건부 자극에 대해 상당한 양의 연구가 이루어졌다. 이 조건부 자극의 결과는 조건부적인 반응인 공포를 자극하는 것이다. 쥐가 공포의 반응을 보일 수 있는지 알아보기 위해 한 때 중립적인 자극을 다시 준다. 그러나 공포 반응에는 많은 행동들이 수반되기 때문에 조건부 자극이 주어졌을 때 어떤 행동을 보이는지가 중요하다.^[2]

시각 및 청각 자극

처음에 시각 자극은 시각적 시상하부에 의해 먼저 받아들여지고 잠재적인 위험을 위해 편도체로 전달된다. 시각적 시상하부는 또한 정보를 시각적 피질에 전달하고 자극이 잠재적 위협을 가하는지 확인하기 위해 처리된다. 만일 그렇다면, 이 정보는 편도체에 전달되고 근육 수축, 심박수 증가와 혈압이 시작되어 교감신경통 통로가 활성화된다. 중립적인 시각 자극의 제시가 오디션과 같은 다른 정보 채널에 의해 유발되는 공포나 긴장감의 인식을 강화시키는 것으로 나타났다.^[20][21] Le Doux의 연구로부터, 그것은 음향 자극이 청각적 시상하부에서 중심핵으로 직접 전달되지 않는다는 것을 보여준다.^[15]

지각

두려움에 대한 인식은 많은 다른 자극에 의해 도출되며 위에서 설명한 과정을 생화학적 용어로 포함한다. 언어와 시각 정보 사이의 상호작용의 신경 상관관계는 Roel Willems 등이 연구했다.^[22] 이 연구는 시각적 정보와 언어적 정보가 감정 인식에서 어떻게 상호작용하는지를 관찰하는 것으로 구성되었다. 중립적인 시각적 장면의 제시가 언어와 같은 다른 정보 채널에 의해 유발되는 공포나 긴장감의 개념을 강화한다는 것을 기술하는 영화 이론의 공통적인 현상을 빌렸다. 이 원리는 공포의 개념이 존재하고 중립적인 시각 자극이 있는 곳에서 증폭되는 방식으로 적용되어 왔다. 주된 아이디어는 시각적 자극이 문맥(문장)에서 설명하는 것을 미묘하게 암시하고 구체화함으로써 자극의 무서운 내용(즉 언어)을 강화한다는 것이다. 오른쪽 전측두엽의 활성화 수준은 선택적으로 증가했으며 시각적, 언어적 정보와 같은 영역을 가로지르는 감정적 정보의 결합 기능 역할을 하는 것으로 생각된다.^[23]

다른 종류의 감정과 흥분 수준에 대한 노출은 또한 용맹-별 상호 작용이라고 알려진 상호작용을 통해 고통에 영향을 미치는 것으로 보인다. 이 반응 동안 흥분 수준이 낮은 개인이 경험하는 부정적인 감정은 통증을 증가시키는 경향이 있는 반면 흥분 수준이 높은 부정적인 발진된 감정은 고통의 인식을 감소시키는 것으로 관찰되었다. 낮은 수준의 흥분은 불안과 같은 반응적인 감정을 포함하고, 반면에 높은 수준의 흥분은 두려움과 같은 감정을 포함한다.^[24]

참조