Fear and the brain: A very timely issue

Politicians know it. Advertising executives also. So do sexual predators.

Fear is our most powerful emotion and triggering it can paralyze victims into submission.

Brain scientist Joseph LeDoux explains just how the fear response works, in this excerpt from my new book, Healing the Brain: Stress, Trauma and Development.

The Power of  Emotions    

By Joseph E. LeDoux, Ph.D.   
(Book excerpt.) New York University neuroscientist Joseph LeDoux,  Ph.D., and other neuroscientists have begun to examine the way the brain shapes our experience
—and our memories—to generate the varied repertoire of human emotions. Specifically, as 
Dr. LeDoux explains, he chose to begin his inquiry by examining an emotion that is common to all  living creatures: fear.   

Mice serve researchers well as animal models. These very distant relatives possess
well over 90 per cent of the same genes as humans.

Years of research by many workers have given us extensive knowledge of the neural pathways
involved in processing acoustic information, which is an excellent starting point
for examining the neurological foundations of fear. The natural flow of auditory information\—the way you hear music, speech, or anything else—is that the sound comes into the ear,
enters the brain, goes up to a region called the auditory midbrain, then to the auditory
thalamus, and ultimately to the auditory cortex. Thus, in the  auditory pathway, as in other sensory systems, the cortex is the highest  level of processing.    

So the first question we asked when we began these studies of the fear  system was: Does the sound have to go all the way to the auditory cortex in  order for the rat to learn that the sound paired with the shock is  dangerous? When we made lesions in the auditory cortex, we found that  the animal could still make the association between the sound and the  shock, and would still react with fear behavior to the sound alone. Since  information from all our senses is processed in the cortex—which  ultimately allows us to become conscious of seeing the predator or hearing  the sound—the fact that the cortex didn’t seem to be necessary to fear  conditioning was both intriguing and mystifying. We wanted to understand  how something as important as the emotion of fear could be mediated by  the brain if it wasn’t going into the cortex, where all the higher processes  occur.     Some other area or areas of the brain  must receive information from the  thalamus and establish memories about  experiences that stimulate a fear  response.     So we next made lesions in the auditory thalamus and then in the auditory  midbrain. The midbrain supplies the major sensory input to the thalamus,  which in turn supplies the major sensory input to the cortex. What we  found was that lesions in either of these subcortical areas completely  eliminated the rat’s susceptibility to fear conditioning. If the lesions were  made in an unconditioned rat, the animal could not learn to make the  association between sound and shock, and if the lesions were made on a rat  that had already been conditioned to fear the sound, it would no longer  react to the sound. But if the stimulus didn’t have to reach the cortex,  where was it going from the thalamus?    

Some other area or areas of the brain must receive information from the  thalamus and establish memories about experiences that stimulate a fear  response. To find out, we made a tracer injection in the auditory thalamus  (the part of the thalamus that processes sounds) and found that some cells  in this structure projected axons into the amygdala. This is key, because  the amygdala has for many years been known to be important in emotional
responses. So it appeared that information went to the amygdala from the  thalamus without going to the neocortex. We then did experiments with  rats that had amygdala lesions, measuring freezing and blood pressure  responses elicited by the sound after conditioning. We found that the  amygdala lesion prevented conditioning from taking place. In fact, the  responses are very similar to those of unconditioned animals that hear the  sound for the first time, without getting the shock. So the amygdala is  critical to this pathway.    It receives information about the outside world directly from the thalamus,  and immediately sets in motion a variety of bodily responses. We call this  thalamo­amygdala pathway the low road because it’s not taking advantage  of all of the higher­level information processing that occurs in the  neocortex, which also communicates with the amygdala. 

(Excerpted from  ​States of Mind: New Discoveries About How Our Brains  Make Us Who We Are, ​ Roberta Conlan, editor. Dana Press and John  Wiley & Sons, Inc., New York, 1999.) 

Get a closer look at fear and human relations. CLICK HERE.