Iowa researchers identify neural circuit linked with stress response

At one time or another, we've all felt paralyzed by a threat or danger.

University of Iowa researchers have traced where that reaction to a threat arises. In a new study, the researchers confirmed a neural circuit linking two separate regions in the brain governs how animals, including humans, react to a stressful situation. Through experiments, the researchers showed how rats responded to a threat either passively or actively-;and linked each reaction to a specific pathway in the brain.

In another test, the researchers successfully manipulated the neural circuit, so that rats overcame what would have been a paralyzing response to a danger and instead responded aggressively to the threat.

The neural circuit identified with stress response connects the caudal medial prefrontal cortex to the midbrain dorsolateral periaqueductal gray. Clinching the connection, and how it regulates stress, is important, due to the known physical- and mental-health impacts of chronic stress.

Previous research has identified the caudal medial prefrontal cortex-midbrain dorsolateral periaqueductal gray as a key pathway governing how animals respond to stress. Radley's team confirmed the pathway's importance by inactivating it, then observing how the rats responded to a threat. The rats could respond in two basic ways: One is passively, meaning in essence they did not move in response to the threat. The other is actively, through a range of behaviors, such as burying the threat (a shock probe, in the experiments), rearing up on hind legs, or seeking an escape route.

The researchers learned that when they inactivated the rats' stress neural circuit, the animals responded passively, meaning they did not directly respond to the threat.

"That shows this pathway is necessary for active coping behavior," Radley says.

Next, the researchers forced the rats to respond passively, by removing the bedding in their cage, which prevents them from trying to bury the threat mechanism. When the team activated the neural pathway, the rats switched their behavior, and responded actively to the threat. The active response occurred even though the animals were left without their bedding, which should have triggered a passive reply. Moreover, blood samples taken before and after the rats' neural circuits had been activated showed their stress hormone levels did not spike when confronted with the threat.

"What that means is by activating the pathway, we saw broad stress-buffering effects," Radley says. "It not only revived the rats' active coping behaviors, it also restored them and greatly decreased stress hormone release."

Investigadores de Iowa identifican un circuito neuronal relacionado con la respuesta al estrés

En un momento u otro, todos nos hemos sentido paralizados por una amenaza o peligro.

Investigadores de la Universidad de Iowa han rastreado dónde surge esa reacción ante una amenaza. En un nuevo estudio, los investigadores confirmaron que un circuito neuronal que une dos regiones distintas del cerebro gobierna el modo en que los animales, incluidos los humanos, reaccionan ante una situación de estrés. Mediante experimentos, los investigadores mostraron cómo las ratas respondían a una amenaza de forma pasiva o activa, y vincularon cada reacción a una vía específica en el cerebro.

En otra prueba, los investigadores manipularon con éxito el circuito neuronal, de modo que las ratas superaron lo que habría sido una respuesta paralizante ante un peligro y, en cambio, respondieron agresivamente a la amenaza.

El circuito neuronal identificado con la respuesta al estrés conecta el córtex prefrontal medial caudal con el gris periacueductal dorsolateral del cerebro medio. Es importante conocer esta conexión y cómo regula el estrés, debido a las conocidas repercusiones del estrés crónico en la salud física y mental.

Investigaciones anteriores habían identificado la relación entre el córtex prefrontal medial caudal y el gris periacueductal dorsolateral como una vía clave que regula la respuesta de los animales al estrés. El equipo de Radley confirmó la importancia de esta vía inactivándola y observando cómo respondían las ratas a una amenaza. Las ratas podían responder de dos formas básicas: Una es pasiva, es decir, en esencia no se movían en respuesta a la amenaza. La otra es activa, mediante una serie de comportamientos, como enterrar la amenaza (una sonda de choque, en los experimentos), levantarse sobre las patas traseras o buscar una ruta de escape.

Los investigadores descubrieron que cuando inactivaban el circuito neural del estrés de las ratas, los animales respondían de forma pasiva, es decir, no respondían directamente a la amenaza.

"Esto demuestra que esta vía es necesaria para el comportamiento de afrontamiento activo", afirma Radley.

A continuación, los investigadores obligaron a las ratas a responder de forma pasiva, retirando la ropa de cama de su jaula, lo que les impide intentar enterrar el mecanismo de la amenaza. Cuando el equipo activó la vía neural, las ratas cambiaron su comportamiento y respondieron activamente a la amenaza. La respuesta activa se produjo a pesar de que los animales se quedaron sin su ropa de cama, lo que debería haber desencadenado una respuesta pasiva. Además, las muestras de sangre tomadas antes y después de la activación de los circuitos neuronales de las ratas mostraron que sus niveles de hormonas del estrés no se dispararon cuando se enfrentaron a la amenaza.

"Lo que esto significa es que, al activar la vía, vimos amplios efectos de amortiguación del estrés", dice Radley. "No sólo revivió los comportamientos de afrontamiento activo de las ratas, sino que los restauró y disminuyó en gran medida la liberación de la hormona del estrés".

Investigadores de Iowa identifican un circuito neuronal relacionado con la respuesta al estrés

En un momento u otro, todos nos hemos sentido paralizados por una amenaza o un peligro.

Los investigadores de la Universidad de Iowa han rastreado dónde surge esa reacción ante una amenaza. En un nuevo estudio, los investigadores confirmaron que un circuito neuronal que une dos regiones distintas del cerebro gobierna la forma en que los animales, incluidos los humanos, reaccionan ante una situación de estrés. Mediante experimentos, los investigadores mostraron cómo las ratas respondían a una amenaza de forma pasiva o activa, y vincularon cada reacción a una vía específica en el cerebro.

En otra prueba, los investigadores manipularon con éxito el circuito neuronal, de modo que las ratas superaron lo que habría sido una respuesta paralizante ante un peligro y, en cambio, respondieron agresivamente a la amenaza.

El circuito neural identificado con la respuesta al estrés conecta el córtex prefrontal medial caudal con el gris periacueductal dorsolateral del cerebro medio. Es importante conocer la conexión y el modo en que se regula el estrés, debido a las conocidas repercusiones en la salud física y mental del estrés crónico.

Investigaciones anteriores han identificado el córtex prefrontal medial caudal y el gris periacueductal dorsolateral como una vía clave que rige la respuesta de los animales al estrés. El equipo de Radley confirmó la importancia de la vía inactivándola y observando después cómo respondían las ratas a una amenaza. Las ratas podían responder de dos formas básicas: Una es de forma pasiva, lo que significa en esencia que no se movieron en respuesta a la amenaza. La otra es activa, a través de una serie de comportamientos, como enterrar la amenaza (una sonda de choque, en los experimentos), levantarse sobre las patas traseras o buscar una vía de escape.

Los investigadores descubrieron que cuando inactivaban el circuito neuronal del estrés de las ratas, los animales respondían de forma pasiva, es decir, no respondían directamente a la amenaza.

"Eso demuestra que esta vía es necesaria para el comportamiento de afrontamiento activo", dice Radley.

A continuación, los investigadores obligaron a las ratas a responder de forma pasiva, retirando el lecho de su jaula, lo que les impide intentar enterrar el mecanismo de amenaza. Cuando el equipo activó la vía neural, las ratas cambiaron su comportamiento y respondieron activamente a la amenaza. La respuesta activa se produjo a pesar de que los animales se quedaron sin su cama, lo que debería haber provocado una respuesta pasiva. Además, las muestras de sangre tomadas antes y después de la activación de los circuitos neuronales de las ratas mostraron que sus niveles de hormonas del estrés no se dispararon cuando se enfrentaron a la amenaza.

"Lo que esto significa es que al activar la vía, vimos amplios efectos de amortiguación del estrés", dice Radley. "No sólo revivió los comportamientos de afrontamiento activo de las ratas, sino que los restauró y disminuyó en gran medida la liberación de la hormona del estrés".