Odkryto sygnały w obwodach mózgu regulujących depresję

Zrozumienie i leczenie depresji, potencjalnie wyniszczającej choroby psychicznej, która dotyka miliony ludzi na całym świecie, pozostaje priorytetem wśród badaczy neurologii. Na przykład, duże zaburzenie depresyjne (MDD) dotyka około 33 milionów ludzi, czyli około 5% światowej populacji dorosłych.

Regulacja emocji jest ważną funkcją mózgu, która pomaga tłumić emocje i depresję, i uważa się, że jest to mechanizm ochronny w MDD. Jednak mechanizmy neurobiologiczne leżące u podstaw tego, jak mózg reguluje depresję, są nadal niejasne.

Aby zbadać tę kwestię, niedawne badanie przeprowadzone przez Satoko Amemori i Ken-ichi Amemori, którego wyniki opublikowano w czasopiśmie Nature Communications, skupiło się na tym, w jaki sposób określone obwody mózgowe regulują reakcje emocjonalne. Wyniki te dostarczają nowych spostrzeżeń na temat neuronalnych podstaw depresji.

W tym badaniu naukowcy skupili się na grzbietowo-bocznej korze przedczołowej (dlPFC), która od dawna odgrywa rolę w regulacji emocji. Naukowcy zbadali, jak sygnał dlPFC zmienia się w depresji i wyjaśnili mechanizm, za pomocą którego dlPFC reguluje sieć cingulostriatalną.

Odkrycie mechanizmów neuronalnych leżących u podstaw zachowań depresyjnych u naczelnych może stanowić podstawę do opracowania nowych podejść terapeutycznych, ukierunkowanych na konkretne obwody mózgowe.

Badanie dotyczyło tzw. „odgórnego wpływu” dlPFC na sieć cingulostriatalną, która jest związana z depresją, w kontekście regulacji emocjonalnej. Naukowcy zbadali również, w jaki sposób te obwody wpływają na podejmowanie decyzji i reakcje emocjonalne.

Wykorzystując techniki mikrostymulacji, naukowcy zmodyfikowali aktywność neuronalną w podkolanowej przedniej korze obręczy (sgACC) u makaków rezus (Macaca mulatta) i byli w stanie eksperymentalnie wywołać pesymistyczne podejmowanie decyzji oraz stany depresyjne.

Podczas tych eksperymentów stymulacyjnych naukowcy rejestrowali również lokalne potencjały polowe (LFP), aby przeanalizować odgórny wpływ dlPFC na sieć obręczy i prążkowia.

Stwierdzono, że eksperymentalnie wywołane pesymistyczne podejmowanie decyzji wiązało się ze zmniejszeniem odgórnego przekazu sygnału dlPFC do obszarów zakrętu obręczy i prążkowia.

Wyniki te wskazują, że zakłócenie przekazu sygnału z góry na dół, od poznania do emocji, może prowadzić do pesymistycznego podejmowania decyzji, co jest charakterystyczną cechą MDD.

Jednym z kluczowych ustaleń badania była rola oscylacji beta w obwodach czołowo-prążkowiowych. Oscylacje beta od dawna są powiązane z kontrolą motoryczną i uwagą, a ostatnio powiązano je również z funkcjami poznawczymi, takimi jak pamięć robocza.

W tym nowym badaniu skuteczna mikrostymulacja zakrętu kory nadnerczy (sgACC), która wywołuje stan depresyjny, zmniejsza wielkość oscylacji beta kodujących zmienne pozytywne związane z podejmowaniem decyzji.

Stim: mikrostymulacja, dlPFC: grzbietowo-boczna kora przedczołowa, pACC: przednia przednia kora zakrętu obręczy, sgACC: podkolanowa przednia kora zakrętu obręczy.
Źródło: Nature Communications (2024). DOI: 10.1038/s41467-024-48375-1

To zmniejszenie oscylacji beta jest istotne, ponieważ wskazuje na związek między aktywnością sgACC a negatywnymi uprzedzeniami w podejmowaniu decyzji, dostarczając potencjalnego mechanizmu przetwarzania przez mózg wartości dodatnich i ujemnych.

Badanie zbadało również interakcje między regionami w sieci czołowo-obręczowo-prążkowiowej. Badając czynniki takie jak spójność i przyczynowość Grangera (test statystyczny służący do określenia, czy zmienną można sensownie opisać jako zmienną zależną), naukowcy odkryli, że skuteczna mikrostymulacja sgACC zmienia te interakcje, odzwierciedlając zaangażowanie sieci w podejmowanie decyzji.

Odkryli, że „odgórny wpływ” dlPFC na sieć obręczowo-prążkowiową był kodowany przez oscylacje beta LFP, a zmniejszony odgórny wpływ był związany z depresją wywołaną eksperymentalnie.

Wyniki te podkreślają istotną rolę tej sieci w regulacji emocji i podejmowaniu decyzji oraz to, jak jej dysfunkcja może prowadzić do zachowań depresyjnych.

Badanie to dostarcza cennych spostrzeżeń na temat neuronalnych podstaw depresji, podkreślając rolę określonych obwodów mózgowych w regulacji reakcji emocjonalnych. Co ważne, badanie stworzyło model depresji u naczelnych i wykazało, że obwody czołowo-obręczowo-prążkowiowe biorą udział w regulacji układu limbicznego poprzez oscylacje beta.

Co ważne, badacze byli w stanie wykazać, że małpy wykazują zachowania depresyjne w przypadku braku tej regulacji. Odkrywając mechanizmy leżące u podstaw zachowań depresyjnych u naczelnych, badanie to otwiera nowe możliwości opracowywania skuteczniejszych metod leczenia MDD.