Activity in a prefrontal-periaqueductal gray circuit overcomes behavioral and endocrine features of the passive coping stress response

Abstract

The question of how the brain links behavioral and biological features of defensive responses has remained elusive. The importance of this problem is underscored by the observation that behavioral passivity in stress coping is associated with elevations in glucocorticoid hormones, and each may carry risks for susceptibility to a host of stress-related diseases. Past work implicates the medial prefrontal cortex (mPFC) in the top-down regulation of stress-related behaviors; however, it is unknown whether such changes have the capacity to buffer against the longer-lasting biological consequences associated with aversive experiences. Using the shock probe defensive burying test in rats to naturalistically measure behavioral and endocrine features of coping, we observed that the active behavioral component of stress coping is associated with increases in activity along a circuit involving the caudal mPFC and midbrain dorsolateral periaqueductal gray (PAG). Optogenetic manipulations of the caudal mPFC-to-dorsolateral PAG pathway bidirectionally modulated active (escape and defensive burying) behaviors, distinct from a rostral mPFC–ventrolateral PAG circuit that instead limited passive (immobility) behavior. Strikingly, under conditions that biased rats toward a passive coping response set, including exaggerated stress hormonal output and increased immobility, excitation of the caudal mPFC–dorsolateral PAG projection significantly attenuated each of these features. These results lend insight into how the brain coordinates response features to overcome passive coping and may be of importance for understanding how activated neural systems promote stress resilience.

Resilience to Pain-Related Depression in σ1 Receptor Knockout Mice Is Associated with the Reversal of Pain-Induced Brain Changes in Affect-Related Genes

“…PAG is one of the major centers of the descending pain inhibitory system, but it also projects rostrally to limbic midbrain structures including the VTA. , Activation of PAG has also been involved in stress resilience . In our study, the statistical analysis between naïve and PSNL showed significant differences in DAT ( P = 0.0252), Th ( P = 0.0424), BDNF ( P = 0.0084), μ opioid receptor ( P = 0.0004), and σ 1 R ( P = 0.0252) mRNA in the PAG (Figure ).…”

Влияние Стресса На Зубочелюстную Систему

“…Однако, несмотря на неспецифичность реакций организма на стрессогенное воздействие, в современной литературе уделяется большое внимание индивидуальнотипологическим особенностям реакций организма в условиях стресса, как личностным, психологическим [3], так и физиологическим и биохимическим, происходящим на разных уровнях функционирования организма, тканевом, клеточном, молекулярном [2,4]. При этом, учитывая современный уровень развития научных технологий, механизмы стресса сейчас изучаются на более глубоких уровнях структурно-функциональной организации организмаклеточном, молекулярном, что позволяет наиболее глубоко раскрывать процессы, вызванные стрессогенными факторами [5].…”

“…Однако САС находится в тесной взаимосвязи с другими гормональными системами организма, поэтому стресс -это генерализованная реакция организма [7]. САС входит вместе с гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системой (ГГНС) в комплекс систем, объединенных в понятие «стресс-системы», активирующей и координирующей изменения при адаптивной реакции [4,5].…”

“…Проведенные исследования показали, что изменения электролитного баланса, содержания кортизола и активности амилазы слюны положительно коррелируют с уровнем мобилизации психофизиологических функций при психоэмоциональном стрессе. Использование этих показателей в качестве биомаркеров стресса в смешанной слюне позволяет существенно дополнить представление о характере реагирования на напряженную ситуацию и (или) уровень хронического стресса [3,5,7].…”

“…Особо важной функцией фолатов является их участие в реакции метилирование ДНКэто процесс регуляции экспрессии генов в геноме. [5]…”