Biologiczne podstawy zachowania

Biologiczne podstawy
zachowania
WYKŁAD 12
Emocje negatywne
Prof. dr hab. Krzysztof Turlejski
WBNS
Uniwersytet Kardynała Stefana Wyszyńskiego
Układ nerwowy i emocje
Już w drugiej połowie XIX wieku zauważono, że
są pewne struktury mózgu, których
uszkodzenie wywołuje u chorych zmiany
emocjonalne.
Były to zarówno struktury podkorowe, jak i
korowe. Natomiast uszkodzenia innych
struktur mózgu nie wywoływały zmian
emocjonalnych.
Nasunęło to myśl o istnieniu układu
generującego i kontrolującego emocje.
Mechanizmy niektórych procesów
psychicznych są bardzo podobne u
ludzi i zwierząt
1.
2.
3.
4.
Wiele mechanizmów percepcji, emocji i regulacji
zachowania, a więc mechanizmów psychicznych, jest
bardzo podobnych u ludzi i zwierząt, zwłaszcza ssaków.
Bardzo podobne są mechanizmy mózgowe i fizjologiczne
związane z odczuwaniem strachu i agresji (n.p. rola układu
adrenergicznego i cholinergicznego, jąder pnia mózgu, ciała
migdałowatego).
Zarówno u ludzi i zwierząt, jedna z projekcji
dopaminergicznych (do jądra półleżącego) jest związana z
odczuwaniem euforii. Stan ten motywuje zwierzęta (i
człowieka) do wykonywania niezmiernie biologicznie
ważnych zachowań.
Także aktywacja bocznego podwzgórza jest zawsze
związana z odczuwaniem stanów przyjemnych.
Układ limbiczny
Pojęcie to zostało
wprowadzone przez
Paula Broca
w roku 1878.
kora zakrętu obręczy
kora śród- i
okołowęchowa
 wzgórze
 podwzgórze
 hipokamp
 przegroda i sklepienie
 ciała suteczkowate
podwzgórza
 jądra migdałowate


Widok przyśrodkowej części
przodomózgowia człowieka
5 – zakręt parahipokampalny; 6 – zawój brzeżny; 7- zawój obręczy
Układ nerwowy i emocje





W 1937roku James Papez (neurofizjolog z USA)
sformułował szczegółową hipotezę, mówiącą, że w
mózgu istnieje zamknięta pętla obiegu informacji, która
jest niezbędna do zaistnienia i prawidłowego wyrażania
emocji. Później nazwano ją kręgiem Papeza.
Elementy tej zamkniętej pętli są: hipokamp – ciało
suteczkowate podwzgórza - sklepienie – jądra przednie
wzgórza - zakręt obręczy, którego aktywność ponownie
pobudza hipokamp.
Hipoteza ta po raz pierwszy zakładała istnienie
zamkniętego obwodu pobudzeń sprawiającego, że
emocje utrzymują się pomimo braku pobudzenia z
zewnątrz.
Podwzgórze i hipokamp są tu strukturami kluczowymi.
Papez nie zauważył roli jednego z jąder
przodomózgowia, ciała migdałowatego.
Wkład MacLeana



W 1952 Paul MacLean rozszerzył koncepcję Papeza,
wprowadzając koncepcję układu limbicznego
(rąbkowego, brzeżnego) = krąg Papeza + kora
przedczołowa i ciało migdałowate.
Ta koncepcja po raz pierwszy połączyła niektóre
struktury podkorowe, oraz struktury starej i nowej kory,
wyodrębniając jeden układ funkcjonalny, kontrolujący
emocje.
W jeszcze szerszej koncepcji Mac Leana („Trójjedyny
mózg”) system ten został uznany za drugą warstwę
mózgu ssaków (1- mózg gadzi; 2 – stary mózg ssaków;
3 – nowy mózg ssaków). Hipoteza ta straciła aktualność.
Doświadczenia z drażnieniem
struktur mózgu

Delgado i inni neurofizjolodzy w latach 1950-tych
wykonywali eksperymenty na zwierzętach, a następnie
na ludziach, którym montowano elektrody dla
opanowania ich ataków padaczkowych.
 Delgado stwierdził, że, „Stymulacja różnych punktów
ciała migdałowatego i podwzgórza u czterech pacjentów
spowodowała u nich całe spektrum stanów
emocjonalnych, takich jak uczucie przyjemności,
uniesienia, głęboką koncentrację na pewnej myśli,
poczucie dziwności sytuacji, całkowite zrelaksowanie,
kolorowe wizje i inne efekty.„
 Doświadczenia Delgado pokazały, że aktywność
pewnych struktur podkorowych może wywołać
równocześnie obiektywne objawy i subiektywne odczucia
emocji, że zatem są to struktury które generują emocje.
Delgado miał nadzieję, że otwiera to drogę do kontroli
ludzkich emocji.
Główne struktury mózgu
kontrolujące emocje:

Badanie skutków uszkodzenia lub drażnienia
różnych struktur mózgu wykazało, że
najważniejszymi strukturami anatomicznymi
generującymi emocje są:







Pień mózgu
Podwzgórze
Ciało migdałowate
Struktury podstawy przodomózgowia (jadro
półleżące, jądra przegrody)
Struktury hipokampa
Jądra przednie i przyśrodkowe wzgórza.
Kora zakrętu obręczy i kora przedczołowa
Pień mózgu




W pniu mózgu, oprócz jader ruchowych i czuciowych
znajdują się najstarsze ośrodki związane z kontrolą
pobudzenia oraz emocji i zachowań obronnych i
agresywnych.
Układ siatkowaty pnia mózgu generuje ogólny stan
pobudzenia i kontroluje rytm snu i czuwania.
Istota szara okołowodociagowa zawiera podłużne pasma
komórek zawiadujących reakcjami obronnymi.
Podrażnienie jednego z tych pasów powoduje
niekontrolowaną agresję, a sąsiedniego – zamieranie lub
panikę i ucieczkę. Jest to neurologiczne podłoże reakcji
obronnych typu „walcz lub uciekaj”.
Pacjenci z uszkodzeniami pnia mózgu mogą mieć
niekontrolowane napady agresji, smutku, płaczu, strachu.
Często napady te, pomimo zewnętrznych objawów
emocji nie są świadomie odczuwane jako związane z
emocjami. Widoczna jest tu dysocjacja zachowania i
subiektywnego odczucia emocji.
Reakcje obronne – zależność od
istoty szarej pnia mózgu
Pobudzenie dolnej części
– pasywne reakcje na
zagrożenie
(znieruchomienie,
zwolnienie akcji serca,
obniżenie ciśnienia)
 Pobudzenie górnej części
– reakcje aktywne.
Podniesienie ciśnienia
krwi i częstotliwości pracy
serca. Pobudzenie tylnej
części – ucieczka.
Pobudzenie przedniej
części – atak obronny.

Podwzgórzowe mechanizmy agresji
Jose M.R. Delgado i byk




W 1965 roku amerykański
neurofizjolog, Jose Delgado
wprowadził w Sewilli elektrody do
ciała migdałowatego i bocznego
obszaru podwzgórza byka i
połączył je z odbiornikiem fal
radiowych i stymulatorem.
Delgado wszedł na arenę i gdy
byk go zaatakował, nacisnął
jeden z guzików radionadajnika,
co spowodowało podrażnienie
ciała migdałowatego.
Byk zatrzymał się, a potem
odwrócił i uciekł z objawami
strachu.
Wówczas Delgado podrażnił
podwzgórze i byk ponownie
zaatakował go z furią.

Doświadczenie to było tylko
spektakularnym zastosowaniem
wcześniej zdobytej wiedzy o
regulacji emocji przez podwzgórze.
Podwzgórze
Podwzgórze jest niewielką
strukturą (u człowieka 3,5 cm3)
leżącą u podstawy mózgu. Nad
nią leży wzgórze, od dołu
związana jest z nim przysadka.
Jest to najważniejszy ośrodek
mózgu integrujące wydzielanie
hormonów, reakcje układu
wegetatywnego i emocje.
Skutki pobudzenia podwzgórza
 Pobudzenie
bocznej części podwzgórza
wywołuje uczucia nieprzyjemne lubi agresję.
Jednak pobudzenie innych miejsc tej części
podwzgórza powoduje stany przyjemności,
nasycenia, rozkoszy.
 Drażnienie większości jąder przyśrodkowej
części podwzgórza wywołuje uczucie głodu,
pragnienia, pożądania seksualnego.
 Pobudzenie najbardziej wewnętrznej części
podwzgórza uruchamia reakcje stresowe.
Skutki pobudzenia podwzgórza
Podrażnienie określonych części podwzgórza silnie
motywuje zwierzę do wykonywania czynności
związanych z osiąganiem stanu przyjemności lub
ich zaniechania, gdy potrzeby są zaspokojone, lub
gdy działanie skutkuje odczuciem nieprzyjemnych
emocji.
 Po takim doświadczeniu zwierzę uczy się też
reakcji na kontekst: podąża do miejsc, gdzie
odczuwało reakcje pozytywne i ucieka od miejsc,
gdzie odczuwało reakcje negatywne.
 W ten sposób zwierzę (i człowiek też) uczy się
reagować emocjonalnie na samo miejsce w którym
coś się stało lub na podobną sytuację. Jest to
ważny mechanizm biologiczny.

Neurologiczny mechanizm agresji

Struktury wyzwalające agresję leżą w pniu
mózgu i podwzgórzu.

Ciało migdałowate tłumi agresję.

Poziom agresji kontroluje również kora
czołowa.

Ponadto na poziom agresji wpływa
skomplikowana interakcja wpływów
neurotransmiterów i hormonów.
Testosteron i agresja

Bardzo ważną rolę w wyzwalaniu agresji grają
androgeny (hormony męskie), w tym głównie
testosteron.

To dlatego tzw. nadmężczyźni - czyli tacy
mężczyźni, który zamiast jednego chromosomu
Y od ojca mają dwa takie chromosomy (w
sumie XYY) - są z reguły więksi, bardziej
agresywni, mają ostry trądzik, najczęściej
obniżone IQ i są nadreprezentowani w
więzieniach.
Agresja – męska specjalność
 Na
całym świecie ponad 90% napastników
i ofiar agresji stanowią mężczyźni w wieku
od 17-18 do około 30 lat.
 Jedna
trzecia zabójstw bierze się z
powodów błahych. Ofiara nieuprzejmie się
odezwała, potrąciła, obraziła, popchnęła.
Neuromodulatory i agresja
Do tego dochodzą neuromodulatory - dopamina,
noradrenalina i serotonina. Wiadomo, że osoby
bardziej agresywne mają trochę inne receptory
odbierające te substancje.
 U osób, które mają niski poziom MAO
(monoaminooksydazy, enzymu, który rozkłada
neuromodulatory) dopamina, noradrenalina i
serotonina działają w mózgu dłużej.
 Osoby te są bardziej pobudliwe.

Tylko niektórzy stają się agresywni
w wyniku złego traktowania
 Dorośli,
którzy byli maltretowani jako
dzieci nie muszą być ponadprzeciętnie
agresywni.
 Złe traktowanie w dzieciństwie zwiększa
agresję tylko z tych, którzy mają naturalnie
niski poziom enzymu MAO
(monoaminooksydaza), a więc zwiększony
poziom serotoniny i noradrenaliny).
Powszechnie stosowane leki
zwiększające poziom agresji
prowadzącej do przemocy







1. Varenicline (Chantix) 18-krotnie zwiększa częstotliwość
zachowań agresywnych. Stosowany w terapii przeciwnikotynowej,
działa na nikotynowe receptory acetylocholiny.
2. Fluoxetyna (Prozac), paroksetyna. 10-11x. Antydepresanty,
podnoszą poziom serotoniny i dopaminy.
3. Amfetaminy (różne) 10x. Używane w leczeniu ADHD, wpływają
na poziom dopaminy i noradrenaliny.
4. Atomoxetine (Strattera) 9x. Używane w leczeniu ADHD,
wpływają na poziom noradrenaliny.
5. Triazolam (Halcion) 9x. Benzodiazepiny używane w leczeniu
bezsenności. Mogą uzależniać.
6. Fluvoxamine (Luvox) 8x. Antydepresant, w pływa na poziom
serotoniny.
7. Venlafaxine (Effexor), a także podobny do nich Pristiq. 8x.
Wpływją na poziom serotoniny i noradrenaliny. Używane w leczeniu
depresji i stanów lękowych.
Społeczne uwarunkowania agresji
Zimbardo przeprowadził w latach
1970-tych słynny eksperyment, w którym
podzielił zdrowych psychicznie i nigdy nie
karanych studentów na „więźniów” i
„strażników”.
 Po kilku dniach musiał przerwać
eksperyment, bo przemoc w "więzieniu"
wymknęła się spod kontroli.
 Philip
Biologiczne znaczenie agresji

Agresja jest biologicznie uwarunkowana. Za poziom
agresji w 50% odpowiadają geny, w 10% środowisko, a
reszty czynników nie potrafimy dokładnie określić.
 Agresja pojawia się już u dzieci, które nie skończyły roku.
 Agresja to jeden ze sposobów na wywalczenie sobie
wysokiej pozycji społecznej przekładającej się na dostęp
do różnych pożądanych zasobów.
 Szczególnie biologicznie cenne są pokarm, bezpieczne
schronienie, terytorium, a w przypadku mężczyzn także o
kobiety.
 W ostatecznym rachunku chodzi o przekazanie swoich
genów następnemu pokoleniu i zapewnienie mu środków
do życia.
Biologia, cywilizacja i agresja




Agresja wielokrotnie bywa niezbędna. Gdyby do
populacji, w której zupełnie nie było by przemocy nagle
wkroczył osobnik agresywny, to w szybkim tempie
pokonał by wszystkich konkurentów, zdobył wszystkie
kobiety i rozsiał swoje geny. Następne pokolenie było by
skrajnie agresywne
Choć agresja istnieje w każdym społeczeństwie, to
jednak ryzyko zostania zabitym czy zgwałconym zmienia
się wraz z rozwojem cywilizacji.
W krajach nowoczesnych jest ono dużo niższe niż w
większości pierwotnych społeczeństw zbierackołowieckich.
W dzisiejszej Europie dwudziestokrotnie mniej ludzi
umiera gwałtowną śmiercią niż w Europie
średniowiecznej.
Hierarchia
Choć hierarchii społeczna może narzucać
zachowania sprzeczne z naturalnymi
zachowaniami jednostki, to jest ona niezbędna
do funkcjonowania społeczeństwa.
 Hierarchia stabilizuje sytuację społeczną i
ogranicza rywalizację o władzę, co zmniejsza
poziom przemocy.
 Paradoksalnie więc, przemoc (na ogół nie
kończąca się rozlewem krwi) prowadzi do
pokoju. Gdyby nie hierarchia, to walki o władzę
byłyby znacznie krwawsze.
 Wiedza o sile i agresji „jednostki alfa” tłumi
agresję u znacznej liczby jej konkurentów.

Wojna





Także szympanse prowdzą prawdziwe wojny.
Wojna jest zawsze zbiorową agresją samców jednej
grupy, wobec samców innej grupy.
Chodzi o zdobycie terytorium i wykończenie
samców grupy przeciwnej. Kobiet z reguły się nie
zabija, tylko zagarnia.
Na wojnie gwałty są powszechnością. Żołnierz, z
reguły jest długo odseparowany od swojej partnerki.
Jednocześnie mało ryzykuje, szczególnie, jeśli obca
kobieta nie ma obrońców.
Dodatkowo żołnierze są w silnym stresie, mają
świadomość tego, że w każdej chwili mogą stracić
życie. W takiej sytuacji gwałt daje mężczyźnie
szansę na przekazanie swoich genów.
Przygotowania do wojny: my i oni
 Dzieląc
się na grupy, zarówno
zwierzęta, jak i ludzie automatycznie
tworzą podział "swój - obcy„
 We wszystkich kulturach powszechne
jest mniemanie, że tylko mu jesteśmy
prawdziwymi ludźmi.
 Powszechną konsekwencją jest
dehumanizacja obcego, uznawanie go
za podczłowieka lub zwierzę.
 Pozwala to uniknąć konfliktów
moralnych, gdy się zabija.
Ciało migdałowate
Część korowo-przyśrodkowa
(pobudzająca; generacja lęku)
 Część podstawno-boczna
(hamująca; generacja strachu)
Joseph LeDoux wykazał, że
ciało migdałowate interpretuje
napływające od zmysłów
sygnały. Jest ono rodzajem
systemu alarmowego, który
wyzwala emocje związane z
reakcjami obronnymi i
uruchamia proces wydzielania
się hormonów z podwzgórza,
wywołujących w ciele
przygotowanie do walki lub
ucieczki.



Sygnały czuciowe płyną
najpierw do wzgórza, a
następnie, w sytuacji
zagrożenia dla bytu jednostki
(lub innych) bezpośrednio do
ciała migdałowatego.
Te same sygnały płyną do
kory nowej, umożliwiając ich
obiektywne opracowanie.
Choroby afektywne: fobie

Większość fobii jest związana z hyperaktywnością
ciała migdalowatego, lub niemożnością zahamowania
jego aktywności prez korę czołową.
















akrofobia - lęk wysokości,
aidsofobia, wenerofobia - lęk przed chorobami;
arachnofobia - lęk przed pająkami
antropofobia - lek przed ludźmi
agorafobia - lęk otwartych przestrzeni, to najczęściej spotykana fobia.
brontofobia - lęk przed piorunami;
gefynofobia - lęk przed przekraczaniem mostów;
klaustrofobia - lęk przed zamkniętymi przestrzeniami, przciwieństwo agorafobii.
mykofobia - wstręt do grzybów
nadmierna trema,
strach przed lotem samolotem.
fobię ostrych narzędzi i płynów niespożywczych;
fobia czystości - całe życie w wannie?
basifobia - lęk przed chodzeniem
stasifobia – lęk przed staniem
stasibasifobia – lek przed staniem i chodzeniem
Ciało migdałowate i hipokamp

Ciało migdałowate odpowiada za pamięć emocjonalną i bierze
udział w rozpoznawaniu stresora i przypisywaniu mu znaczenia
emocjonalnego. Pełni główną rolę w zachowaniach warunkowanych
negatywnymi emocjami, zwłaszcza lękiem.

Nadmierna aktywacja ciała migdałowatego, powodowana
powtarzającymi się silnymi stresami lub stresem przewlekłym
prowadzi do zahamowania czynności hipokampa, pełniącego
bardzo ważną funkcję w procesach pamięci.

Pod wpływem kortykoliberyny wydzielanej przez podwzgórze,
hipokamp hamuje reakcje stresowe. Jednak bardzo wysoki poziom
glukokortykoidów powoduje, że hipokamp nie hamuje, a dalej
aktywuje kaskadę glukokortykoidów, co prowadzi do utrzymywania
się reakcji stresowej i jego uszkadzania.

Hipokamp uszkodzony przez działanie silnego stresu nie ma
zdolności hamowania podwzgórza.
Skutki uszkodzenia ciała
migdałowatego:
ślepota psychiczna

Obustronne uszkodzenie ciała
migdałowatego przez chorobę albo uraz
powoduje u ludzi:
 manie, hiperseksualność
 upośledzenie pamięci
 trudności w rozpoznawaniu emocji na
twarzach innych ludzi, zwłaszcza strachu i
gniewu (prozopagnozja)
 niemożność rozpoznawania przedmiotów.
Zespół Klüvera-Bucy'ego
Przy uszkodzeniach ciała migdałowatego u
naczelnych zaobserwowano:
- hiperreaktywność
- utratę lęku (brak reakcji strachu)
- patologiczne formy popędu płciowego
(kopulacja z przedmiotami)
- próby jedzenia obiektów niejadalnych,
zanik wstrętu (część przyśrodkowa)
- zanik reakcji obronnych i agresywnych
Funkcjonalne połączenia ciała
migdałowatego
Syndrom kompulsywno-obsesyjny





Uporczywe, niemożliwe do zahamowania
powtarzanie pewnych czynności nie
prowadzących do celu nazywamy syndromem
kompulsywno-obsesyjnym. (termin angielski:
OCD, obsessive-compulsive disorder).
zachowanie przeniesione,
uporczywe powtarzanie czynności i
niezdecydowanie,
spontaniczne stereotypie
syndrom Tourette‘a (niemożliwe do
zahamowania zachowanie nieprzyzwoite).
Mechanizmy zaburzeń obsesyjnokompulsywnych
Jako przyczynę OCD postuluje się upośledzenie
aktywności ciała migdałowatego, jego zbyt słaby
wpływ na zachowanie.
 Badania na zwierzętach wykazały, że w ważną
rolę w stanach maniakalnych gra
rozregulowanie mechanizmów
serotonergicznych i dopaminergicznych.
 Ostatnio podkreśla się rolę neuroaktywnych
peptydów, takich jak cholecystokinina,
kortykoliberyna, neuropeptyd Y czy tachykininy.

Mechanizmy zaburzeń obsesyjnokompulsywnych
Jako przyczynę OCD postuluje się upośledzenie
aktywności ciała migdałowatego, jego zbyt słaby
wpływ na zachowanie. Niska aktywność jąder
migdałowatych wzmaga skłonności
psychopatyczne.
 Zdolność do odczuwania umiarkowanego strachu,
lęku i awersji są konieczne, byśmy byli normalni.



Badania na zwierzętach wykazały, że ważną rolę w stanach
maniakalnych gra również rozregulowanie mechanizmów
serotonergicznych i dopaminergicznych.
Ostatnio podkreśla się rolę neuroaktywnych peptydów,
takich jak cholecystokinina, kortykoliberyna, neuropeptyd Y
czy tachykininy.
Syndrom kompulsywno-obsesyjny
(OCD) i stres
Objawy OCD pojawiają się lub wzmagają w
sytuacji napięcia emocjonalnego lub stresu. Są
wówczas analogiczne do popędowej aktywności
przeniesionej obserwowanej u zwierząt (na
przykład czyszczenie się w sytuacji stresu).
 Zarówno u zwierząt, jak i u osób zdrowych stres
wywołuje zachowania stereotypowe, które
jednak zanikają w miarę przyzwyczajania się do
sytuacji stresującej (habituacji).
 Natomiast u ludzi cierpiących na OCD
powtarzający się stress zawsze wywołuje
zachowania stereotypowe.

Choroby afektywne: fobie

Większość fobii jest związana z
hyperaktywnością ciała migdałowatego, lub
niemożnością zahamowania jego aktywności
przez korę czołową.









akrofobia - lęk wysokości,
wenerofobia - lęk przed zarazkami i chorobami (Michal
Jackson);
arachnofobia - lęk przed pająkami
antropofobia - lek przed ludźmi
agorafobia - lęk otwartych przestrzeni, to najczęściej
spotykana fobia.
klaustrofobia - lęk przed zamkniętymi przestrzeniami,
przciwieństwo agorafobii.
nadmierna trema,
strach przed lotem samolotem.
fobia czystości - całe życie w wannie?
Kora wyspy a ciało migdałowate
Centralna część ciała migdałowatego
połączona jest obustronnie z korą wyspy.
FUNKCJE KORY WYSPY

Drażnienie kory wyspy prowadzi do:





rozszerzenia źrenic,
zmian oddychania,
zmiany pracy serca,
zmian ciśnienia tętniczego,
ruchów kończyn.
Zniszczenie kory wyspy łagodzi reakcje
emocjonalne wywołane bodźcami bólowymi.
Prowadzi jednak również do braku reakcji
emocjonalnych, co przypomina zespół autyzmu.
 W innej części kory wyspy znajduje się korowa
okolica smakowa, ośrodek percepcji smaku.

Funkcje kory wyspy

Kora wyspy gra ważną rolę w analizie bólu, strachu,
wstrętu, złości, smutku i szczęścia.

Jest też kluczową strukturą w tworzeniu poczucia
przymusu wykonania pewnych czynności związanego z
uzależnieniami narkotycznymi, jak i z uczuciem głodu.

Prawdopodobnie jedną z jej ról jest interpretacja zmiany
stanów ciała w wyniku emocji, co pozwala na ich ocenę i
zapamiętanie, uprzytomnienie, świadomość emocji (por.
teorię Williama Jamesa).

Przednia część kory wyspy oraz przednia część kory
zakrętu obręczy (aCC) u człowieka i małp naczelnych
zaangażowane są w procesy poznawczo-emocjonalne
związane z samoświadomością i empatią.
Pytanie na egzamin do wykładu 12

1. Jakie struktury mózgu są związane z generacją emocji
negatywnych (strachu lęku i agresji) i co wiesz o ich roli
biologicznej?