Neurale Mechanismen van de Verschuiving van Freeze naar Fight

Wanneer een organisme een dreiging waarneemt komt die in een immobiele toestand
waarin de aandacht gericht is op de dreiging: "freeze". Freeze is gekoppeld aan
verschillende overlevingsdoeleinden: voorkomen dat je door je te bewegen de
aandacht trekt van een roofdier of een aanval opwekt; de fight/flight respons
voorbereiden; en informatie verzamelen over de situatie. Tijdens freeze wordt
het parasympathisch systeem geactiveerd: de hartslag daalt bijvoorbeeld.
Wanneer een organisme vanuit freeze een fight/flight reactie ingaat, moet er
een shift komen van parasympathische naar symapathische activatie, om de snelle
inspanning van vechten of vluchten te ondersteunen. De shift van freeze naar
fight/flight is dus cruciaal voor de overleving.

Er is nog weinig bekend over deze shift bij mensen, maar het lijkt
waarschijnlijk interacvties tussen amygdala en stratum hierbij een centrale rol
spelen. In ratten is bekend dat de amygdala betrokken is bij defensieve
reacties en de transitie tussen deze reacties (LeDoux, 1988). Freeze gebruikt
projecties vanuit de amygdala naar de hersenstam, vooral de periaqueductal gray
(PAG), terwijl de actieve reacties fight of flight afhangen van
amygdala-striatum projecties. De invloed van testosteron op freeze-fight
transities zou gemedieerd kunnen worden door dopaminerge amygdala-stratum
projecties (De Souza et al., 2009; Hermans et al., 2010). Anterieure
prefrontale cortex oefent controle uit over de amygdala-striatum interacties
(Volman et al., 2011). De studie van hersengebieden die met defensieve reacties
te maken hebben is technisch complex bij mensen. De grootte en locatie van de
PAG is een probleem voor veel traditionele fMRI protocollen, o.a. wegens
signaalartefacten door de invloed van het pompen van bloed door nabijgelegen
bloedvaten. In een recente pilot studie is echter aangetoond dat deze
artefacten gecorrigeerd kunnen worden, waardoor neurale correlaten van
freeze-gerelateerde responsen gemeten kunnen worden. PAG activatie en
amygdala-hersenstam connectiviteit bleek daarbij betrokken te zijn. Deze
bevindingen bieden een basis voor het verder onderzoek naar de neurale
mechanismen van freeze bij mensen en in het bijzonder naar de transitie van
freeze naar fight/flight.

Primaire doel: Het bepalen van de neurale activatie dat betrokken is bij de
transitie van freeze naar fight, in gezonde deelnemers.

Secundaire doelen: Het meten van de connectiviteit tijdens freeze en
actie-preparatie; correlaties tussen hersenresponsen en andere physiologische
maten, zoals lichaamsbeweging en hartslag, meten; het helpen bepalen van een
optimale freeze-fight/flight taak voor toekomstig longitudinaal onderzoek.

De design is een within-subject full factorial analyse, met gezonde volwassen
deelnemers. Proefpersonen voeren een Schiettaak uit, buiten en in een MRI
scanner, tijdens een sessie van in totaal twee uur. Deze taak bevat twee
experimentale manipulaties: de inductie van freeze of niet, en de mogelijkheid
tot reageren (om een negatieve stimulus te vermijden) of niet. De studie zal
naar verwachting binnen zes maand worden voltooid en zal op het Donders Centre
for Cognitive Neuroimaging worden uitgevoerd.

Proefpersonen ondergaan de volgende meetprocedure. Proefpersonen ontvangen een
informatiebrochure en worden na het tekenen van een informed consent formulier
gescreend of zij aan fMRI onderzoek kunnen deelnemen. Zo ja worden ze
uitgenodigd bij het lab. In het lab vullen zij enige standaardvragenlijsten in.
Zij voeren dan de Schiettaak uit, buiten de scanner, terwijl ze op een balance
board staan om hun lichaamsbeweging te meten. Vervolgens begint de scansessie,
waarin een anatomische scan en een functionele scan tijdens het uitvoeren van
de Schiettaak worden gemaakt. Wanneer tijdens de Scheittaak de proefpersoon
wordt "beschoten" krijgen ze een milde aversieve stimulus. Buiten de scanner is
dat een korte harde geluid, en in de scanner is dat een milde electrische
schok. Deze stimuli zijn vervelend maar niet pijnlijk of gevaarlijk.

Vanwege de secundaire doel van het onderzoek om een optimale taak te helpen
vinden voor een toekomstige studie, worden drie versies van de taak
uitgeprobeerd.

De belasting bestaat uit de tijd om aan de sessies mee te doen, en de
onprettige aversieve stimuli. Er zijn geen significante risicos of voordelen
voor proefpersonen.