DOI: https://doi.org/10.3389/fnins.2024.1380171
تاريخ النشر: 2024-04-08
المؤلف: Hui Zhang وآخرون
الموضوع الرئيسي: استجابات الإجهاد والكورتيزول
نظرة عامة
يعتبر الرمادي المحيط بالقناة (PAG) هيكلًا حيويًا حاسمًا في الدماغ الأوسط يدمج الإشارات العصبية وينظم مجموعة متنوعة من السلوكيات الفسيولوجية والمرضية، بما في ذلك إدراك الألم، والاستجابات الدفاعية والعدوانية، والقلق، والاكتئاب، ووظائف القلب والأوعية الدموية، والتنفس، ودورات النوم واليقظة. يتم تنظيم PAG في أربعة أعمدة وظيفية، كل منها له اتصالات عصبية تشريحية مميزة وخصائص وظيفية، مما يسمح بتنظيم تآزري للسلوكيات الغريزية عبر مناطقها الفرعية.
تسلط هذه المراجعة الضوء على الآليات العصبية الحيوية التي تؤثر بها مناطق PAG الفرعية المختلفة على الألم، والسلوكيات الدفاعية والعدوانية، والقلق، والاكتئاب، خصوصًا من خلال تعديل الدوائر العصبية الصاعدة والهابطة. بالإضافة إلى ذلك، يناقش المؤلفون التطبيقات السريرية المحتملة لأبحاث PAG، مؤكدين على أهميتها في فهم الآليات الأساسية لمختلف السلوكيات وتوجيه استراتيجيات العلاج المستقبلية. تهدف هذه النظرة الشاملة إلى تعزيز فهمنا للدور المحوري لـ PAG في كل من السياقات الفسيولوجية والمرضية.
مقدمة
يعتبر الرمادي المحيط بالقناة (PAG)، الموجود في الدماغ الأوسط، له دور حاسم في دمج المعلومات المزعجة وتنسيق الاستجابات الدفاعية والعاطفية، والتي تعتبر حيوية لبقاء الثدييات وتكاثرها (Vázquez-León et al., 2023). يتمتع PAG بتنوع وظيفي، يؤثر على السلوكيات المتعلقة بالدفاع، والعدوان، والخوف، والقلق، والألم، بينما ينظم أيضًا الاستجابات القلبية الوعائية (George et al., 2019). يتم تقسيمه تشريحيًا إلى أربعة أعمدة طولية: PAG الظهرية الوسطى (DMPAG)، PAG الظهرية الجانبية (DLPAG)، PAG الجانبي (LPAG)، وPAG البطني الجانبي (VLPAG). يرتبط PAG الظهري بشكل أساسي بالدفاع النشط والسلوكيات العدوانية، بينما يرتبط VLPAG بآليات الدفاع السلبية ومسكنات الألم المعتمدة على الأفيون.
لقد عززت الدراسات الحديثة فهمنا لشبكات الأعصاب المعقدة في PAG وأنظمة الناقلات العصبية، كاشفة عن اتصالاته الواسعة مع مناطق الدماغ المختلفة، بما في ذلك القشرة الجبهية الوسطى واللوزة المركزية (Benarroch, 2012; Faull et al., 2019). يسمح هذا الاتصال لـ PAG بدمج المعلومات الحسية وتسهيل السلوكيات الغريزية مثل تعديل الألم، وتنظيم القلب والأوعية الدموية، والحركات الحركية من خلال إسقاطاته إلى نوى جذع الدماغ والحبل الشوكي (Zare et al., 2019; Schottelkotte and Crone, 2022). يعد البحث المستمر في الخصائص الجزيئية والوظيفية لـ PAG، بما في ذلك تحديد مجموعات فرعية متميزة من الخلايا العصبية، واعدًا بتعميق فهمنا الميكانيكي لدوره في السلوكيات العاطفية والدفاعية (Vaughn et al., 2022).
نقاش
تسلط قسم النقاش في ورقة البحث الضوء على الدور المزدوج للرمادي المحيط بالقناة (PAG) في تعديل الألم وآلياته الكيميائية العصبية المعقدة. يعمل PAG كمركز رئيسي لمعالجة إشارات الألم، ويتفاعل بشكل أساسي مع النخاع البطني الظهري (RVM) لتسهيل كل من تعزيز وكبح إشارات الألم. يتأثر هذا التعديل بعوامل مختلفة، بما في ذلك الحالات العاطفية والفروق الجنسية، حيث تسهم مسارات متميزة داخل PAG في استجابات الألم المختلفة. على سبيل المثال، يتم تنشيط PAG الجانبي (LPAG) وPAG الظهرية الوسطى (DMPAG) بواسطة المحفزات الضارة قصيرة المدى، مما يؤدي إلى تخفيف الألم غير المعتمد على الأفيون، بينما يرتبط PAG البطني الجانبي (VLPAG) بتخفيف الألم المعتمد على الأفيون لفترات طويلة استجابةً للألم العميق أو المتكرر.
علاوة على ذلك، يرتبط PAG بالسلوكيات الدفاعية والصيد المفترس، حيث تنظم دوائر عصبية محددة هذه الأفعال. يرتبط DLPAG باستجابات التكيف النشطة، بينما يرتبط VLPAG بالاستجابات السلبية. تلعب الناقلات العصبية مثل الغلوتامات، وGABA، والسيروتونين أدوارًا حاسمة في هذه العمليات، مؤثرة على كل من إدراك الألم والسلوكيات الدفاعية. بالإضافة إلى ذلك، يتم مناقشة مشاركة PAG في القلق والاكتئاب، مع التأكيد على تأثيراته التنظيمية على الجهاز العصبي اللاإرادي والاستجابات القلبية الوعائية. بشكل عام، تؤكد النتائج على الدور المتعدد الأوجه لـ PAG في دمج الألم، والعاطفة، والاستجابات السلوكية، مما يوفر رؤى حول الأهداف العلاجية المحتملة لإدارة الألم والاضطرابات العاطفية.
DOI: https://doi.org/10.3389/fnins.2024.1380171
Publication Date: 2024-04-08
Author(s): Hui Zhang et al.
Primary Topic: Stress Responses and Cortisol
Overview
The Periaqueductal Gray (PAG) is a critical midbrain structure that integrates neuronal signals and regulates a variety of physiological and pathological behaviors, including pain perception, defensive and aggressive responses, anxiety, depression, cardiovascular functions, respiration, and sleep-wake cycles. The PAG is organized into four functional columns, each with distinct neuroanatomical connections and functional characteristics, allowing for a synergistic regulation of instinctual behaviors across its subregions.
This review highlights the neurobiological mechanisms by which different PAG subregions influence pain, defensive and aggressive behaviors, anxiety, and depression, particularly through the modulation of up-down neuronal circuits. Additionally, the authors discuss potential clinical applications of PAG research, emphasizing its importance in understanding the underlying mechanisms of various behaviors and guiding future therapeutic strategies. This comprehensive overview aims to enhance our understanding of the PAG’s pivotal role in both physiological and pathological contexts.
Introduction
The periaqueductal gray (PAG), located in the midbrain, plays a crucial role in integrating aversive information and coordinating defensive and emotional responses, which are vital for mammalian survival and reproduction (Vázquez-León et al., 2023). The PAG is functionally diverse, influencing behaviors related to defense, aggression, fear, anxiety, and pain, while also regulating cardiovascular responses (George et al., 2019). It is anatomically divided into four longitudinal columns: dorsomedial PAG (DMPAG), dorsolateral PAG (DLPAG), lateral PAG (LPAG), and ventrolateral PAG (VLPAG). The dorsal PAG is primarily associated with active defense and aggressive behaviors, while the VLPAG is linked to passive defense mechanisms and opioid-mediated analgesia.
Recent studies have enhanced our understanding of the PAG’s complex neural networks and neurotransmitter systems, revealing its extensive connections with various brain regions, including the medial prefrontal cortex and central amygdala (Benarroch, 2012; Faull et al., 2019). This connectivity allows the PAG to integrate sensory information and mediate instinctive behaviors such as pain modulation, cardiovascular regulation, and motor actions through its projections to brainstem nuclei and the spinal cord (Zare et al., 2019; Schottelkotte and Crone, 2022). The ongoing research into the molecular and functional characteristics of the PAG, including the identification of distinct neuron subpopulations, promises to deepen our mechanistic understanding of its role in emotional and defensive behaviors (Vaughn et al., 2022).
Discussion
The discussion section of the research paper highlights the dual role of the periaqueductal gray (PAG) in pain modulation and its complex neurochemical mechanisms. The PAG serves as a central hub for processing pain signals, interacting primarily with the rostral ventromedial medulla (RVM) to facilitate both the enhancement and suppression of nociceptive signals. This modulation is influenced by various factors, including emotional states and sex differences, with distinct pathways within the PAG contributing to different pain responses. For instance, the lateral PAG (LPAG) and dorsomedial PAG (DMPAG) are activated by short-term noxious stimuli, leading to non-opioid-mediated analgesia, while the ventrolateral PAG (VLPAG) is associated with long-lasting opioid-dependent analgesia in response to deep or repeated pain stimuli.
Furthermore, the PAG is implicated in defensive behaviors and predatory hunting, with specific neuronal circuits regulating these actions. The DLPAG is linked to active coping responses, while the VLPAG is associated with passive responses. Neurotransmitters such as glutamate, GABA, and serotonin play critical roles in these processes, influencing both pain perception and defensive behaviors. Additionally, the PAG’s involvement in anxiety and depression is discussed, emphasizing its regulatory effects on the autonomic nervous system and cardiovascular responses. Overall, the findings underscore the PAG’s multifaceted role in integrating pain, emotion, and behavioral responses, providing insights into potential therapeutic targets for pain management and emotional disorders.