Un nuovo paradigma pavloviano di condizionamento della paura per studiare il congelamento e il comportamento di volo

La paura è una risposta adattiva evolutivamente conservata a una minaccia^{immediata 1,2}. Mentre gli organismi possiedono risposte difensive innate a una minaccia, le associazioni apprese sono cruciali per ottenere risposte difensive appropriate agli stimoli predittivi del pericolo³. La disregolazione nei circuiti cerebrali che controllano le risposte difensive può contribuire a reazioni disadattative associate a molteplici disturbi d’ansia debilitanti, come il disturbo da stress post-traumatico (PTSD), il disturbo di panico⁴e fobie^{specifiche 5,6}. Il tasso di prevalenza negli Stati Uniti per i disturbi d’ansia è del 19,1% per gli adulti e del 31,9% negli adolescenti^7,8. Il peso di queste malattie è estremamente elevato sulla routine quotidiana degli individui e influisce negativamente sulla loro qualità di vita.

Negli ultimi decenni, il condizionamento della paura pavloviano è servito come un potente sistema modello per ottenere una visione straordinaria dei meccanismi neurali alla base dell’apprendimento^{e della memoria legati alla paura 9,10,11}. Il condizionamento della paura pavloviano comporta l’abbinamento di uno stimolo condizionato (CS, come uno stimolo uditivo) con uno stimolo avverso non condizionato (US; ad esempio, un footshock elettrico)¹². Poiché il congelamento è il comportamento dominante evocato e misurato nei paradigmi di condizionamento pavloviano standard, i meccanismi di controllo neurale delle forme attive di comportamento difensivo come le risposte di fuga / volo rimangono in gran parte inesplorate. Studi precedenti mostrano che diverse forme di comportamento difensivo, come il volo, vengono evocate a seconda dell’intensità della minaccia,^{della vicinanza e del contesto 13,14}. Studiare come il cervello controlla diversi tipi di comportamento difensivo può contribuire in modo significativo alla comprensione dei processi neuronali che sono disregolati nei disturbi della paura e dell’ansia.

Per rispondere a questa esigenza critica, abbiamo sviluppato un paradigma di condizionamento pavloviano modificato che suscita salti di volo e fuga, oltre al congelamento¹⁵. In questo paradigma, i topi sono condizionati con uno stimolo composto seriale (SCS) costituito da un tono puro seguito da rumore bianco. Dopo due giorni di accoppiamento della SCS con un forte calzata elettrica, i topi mostrano congelamento in risposta al componente tono e al volo durante il rumore bianco. Gli interruttori comportamentali tra il congelamento condizionato e il comportamento di volo sono rapidi e coerenti. È interessante notare che i topi mostrano un comportamento di volo solo quando il rumore bianco CS è presentato nello stesso contesto di un footshock precedentemente consegnato (il contesto condizionante) ma non in un contesto neutro. Invece, le risposte di congelamento dominano in questo contesto neutro, con livelli significativamente maggiori di congelamento in risposta al rumore bianco rispetto al tono. Ciò è coerente con il ruolo del contesto nella modulazione dell’intensità della risposta difensiva e con il ruolo regolatore dell’informazione contestuale nell’apprendimento e nella memoria legati alla paura che si trovano nei paradigmi^{tradizionali di condizionamento delle minacce 16,17}. Questo modello consente confronti diretti all’interno del soggetto di più comportamenti difensivi in un modo specifico del contesto.