Wissenschaftler haben eine einzigartige neuronale Signatur für Depressionen enthüllt

Belohnungen beeinflussen das Verhalten von Menschen und Tieren erheblich. Dieses Konzept wurde in der Neurowissenschaft ausführlich untersucht, die zugrundeliegenden neuronalen Prozesse sind jedoch nur begrenzt bekannt. Eine neue Studie hat herausgefunden, dass neuronale Aktivität im Beta-Frequenzbereich des vorderen cingulären Kortex für die Erkennung von Belohnungen und die Entscheidungsfindung entscheidend ist. Diese Entdeckung lässt sich auch auf das Verständnis und die potenzielle Behandlung von Anhedonie bei Depressionen übertragen. Diese von der NIH BRAIN Initiative unterstützte Forschung führt einen potenziellen Biomarker für Anhedonie ein und untersucht die Veränderung der Gehirnaktivität als Behandlungsstrategie.

Wie Eltern, Lehrer und Tierhalter bestätigen können, spielen Belohnungen eine bedeutende Rolle bei der Verhaltensformung von Menschen und Tieren. Belohnungen, ob in Form von Leckereien, Geschenken, anerkennenden Worten, Lob, Ruhm oder Geld, dienen als positive Verstärkung für damit verbundenes Verhalten. Dieser Zusammenhang zwischen Belohnungen und zukünftigen Entscheidungen ist seit über einem Jahrhundert ein gut etabliertes Paradigma in der neurowissenschaftlichen Forschung. Die diesem Phänomen zugrunde liegenden neuronalen Prozesse – insbesondere, wie das Gehirn Belohnungssignale kodiert, speichert und in gewünschtes zukünftiges Verhalten umsetzt – sind jedoch noch weitgehend unbekannt.

Eine aktuelle Studie unter der Leitung von Dr. Sameer Sheth, Professor und stellvertretender Forschungsleiter in der Abteilung für Neurochirurgie am Baylor College of Medicine, Direktor der Labore der Gordon and Mary Cain Pediatric Neurology Research Foundation und Forscher am Jan and Dan Duncan Neurological Research Institute (Duncan NRI) am Texas Children’s Hospital, identifizierte die Betafrequenz-Neuralaktivität im anterioren cingulären Kortex (ACC) des Frontallappens des Gehirns als wichtigste neuronale Signatur, die Prozessen zugrunde liegt, die mit der Erkennung von Belohnungen und der Bestimmung nachfolgender Entscheidungen und damit der Gestaltung zukünftigen Verhaltens verbunden sind.

Darüber hinaus berichtet die in Nature Communications veröffentlichte Studie, dass diese neuronale Signatur bei Patienten mit Depressionen verändert ist, was eine spannende Möglichkeit eröffnet, diese neuronalen Signale als neuen Biomarker und potenziellen innovativen Therapieansatz zu verwenden.

Menschen empfinden Freude durch verschiedene körperliche oder geistige Aktivitäten, Sinneserfahrungen und Interaktionen mit Familie und Freunden. Menschen mit Depressionen erleben jedoch oft über längere Zeiträume Gefühle der Hoffnungslosigkeit, Traurigkeit oder Verzweiflung aufgrund von Desinteresse und Anhedonie – ein medizinischer Begriff, der den Verlust der Fähigkeit bezeichnet, Freude oder Zufriedenheit bei Aktivitäten und Dingen zu empfinden, die ihnen einst Freude bereitet haben, was sich alles zutiefst negativ auf ihre Lebensqualität auswirkt.

Anhedonie wird auch mit anderen psychiatrischen und neurologischen Störungen wie Schizophrenie und bipolarer Störung, Substanzmissbrauchsstörung, Angstzuständen und Parkinson-Krankheit in Verbindung gebracht. Herkömmliche Antidepressiva und Standardbehandlungen können dieses Symptom bei Menschen mit schwerer behandlungsresistenter Depression und anderen Erkrankungen oft nicht ausreichend behandeln. Ein besseres Verständnis der Anhedonie kann die Entwicklung gezielter und wirksamerer Behandlungen für Depressionen und verwandte Erkrankungen vorantreiben. Um die zugrunde liegende neuronale Basis für Anhedonie zu identifizieren, zeichneten Sheth und sein Team die neuronale Aktivität aus vier Gehirnregionen von 15 Patienten mit medikamentenresistenter Epilepsie auf und analysierten sie, die einer invasiven Überwachung unterzogen wurden, um die Zone zu lokalisieren, aus der ihre Anfälle stammten.

Während ihre Gehirnaktivität überwacht wurde, führten diese Patienten eine Wahrnehmungsunterscheidungsaufgabe durch, die als probabilistische Belohnungsaufgabe (PRT) bezeichnet wird. Dabei handelt es sich um eine gut validierte Verhaltensaufgabe, die Anhedonie objektiv misst, indem sie subtile Verhaltensänderungen im Zusammenhang mit Belohnung beobachtet.

„Wir stellten fest, dass die ungleiche Zuteilung der Belohnung zwischen zwei richtigen Antworten in dieser Aufgabe zu einer Reaktionsverzerrung hin zu dem häufiger belohnten Reiz führte“, sagte der Hauptautor Dr. Jiayang Xiao, der diese Studie als Doktorand im Sheth-Labor durchführte. „Wir stellten fest, dass die meisten Personen auf der Grundlage von Feedback ihre nachfolgenden Antworten änderten, um Entscheidungen zu treffen, die wahrscheinlich belohnt wurden, unabhängig von der Genauigkeit ihrer Antworten.“

Darüber hinaus fanden sie ein spezifisches Signal – neuronale Schwingungen im Beta-Frequenzbereich –, das aus dem anterioren cingulären Kortex (ACC) im Frontallappen des Gehirns stammt und eine durchweg starke und positive Korrelation mit dem Belohnungsverhalten zeigte und eng mit dem Erhalt von Belohnungen und deren Wert verknüpft war. Darüber hinaus stellten sie fest, dass diese spezifische Gehirnregion sowohl an der Bewertung von Belohnungsreizen als auch von Ergebnissen beteiligt war und möglicherweise als kritischer Knotenpunkt mit einem gemeinsamen Mechanismus zur Belohnungsbewertung fungierte.