Naukowcy odkryli unikalny sygnał neuronalny depresji

Nagrody w znaczący sposób kształtują zachowania ludzi i zwierząt – jest to koncepcja szeroko badana w neuronauce, ale z ograniczonym zrozumieniem leżących u jej podstaw procesów neuronowych. Nowe badanie wskazało, że aktywność neuronowa o częstotliwości beta w przedniej części kory obręczy ma kluczowe znaczenie w rozpoznawaniu nagrody i podejmowaniu decyzji, co pozwala na zrozumienie i potencjalne leczenie anhedonii w depresji. Badanie to, wspierane przez inicjatywę NIH BRAIN, wprowadza potencjalny biomarker anhedonii i bada zmianę aktywności mózgu jako strategię leczenia.

Jak mogą poświadczyć rodzice, nauczyciele i właściciele zwierząt domowych, nagrody odgrywają znaczącą rolę w kształtowaniu zachowań zarówno u ludzi, jak i zwierząt. Nagrody, czy to w formie jadalnych smakołyków, prezentów, słów uznania, pochwał, sławy czy korzyści pieniężnych, służą jako pozytywne wzmocnienie powiązanych zachowań. Ta korelacja między nagrodami a przyszłymi wyborami jest od ponad stu lat ugruntowanym paradygmatem w badaniach neuronaukowych. Jednak procesy neuronowe leżące u podstaw tego zjawiska – w szczególności sposób, w jaki mózg koduje, zapamiętuje i przekłada sygnały nagrody na pożądane przyszłe zachowania – pozostają w dużej mierze nieznane.

Niedawne badanie prowadzone przez dr Sameera Shetha, profesora i wiceprzewodniczącego ds. badań na Wydziale Neurochirurgii w Baylor College of Medicine, dyrektora laboratoriów Fundacji Badań nad Neurologią Dziecięcą Gordona i Mary Cainów oraz badacza w Instytucie Badań Neurologicznych Jana i Dana Duncanów (Duncan NRI) w Texas Children's Hospital zidentyfikowali aktywność neuronalną o częstotliwości beta w przedniej części kory obręczy (ACC) płata czołowego mózgu jako kluczową sygnaturę neuronową leżącą u podstaw procesów związanych z rozpoznawaniem nagród i określaniem późniejszych wyborów, a tym samym kształtowaniem przyszłych zachowań.

Co więcej, badanie opublikowane w Nature Communications donosi, że sygnatura neuronowa ulega zmianie u pacjentów z depresją, co otwiera ekscytującą możliwość wykorzystania tych sygnałów neuronowych jako nowego biomarkera i potencjalnej innowacyjnej ścieżki terapii.

Istoty ludzkie czerpią przyjemność poprzez różne czynności fizyczne lub umysłowe, doświadczenia zmysłowe oraz interakcje z rodziną i przyjaciółmi. Jednakże osoby cierpiące na depresję często doświadczają uczucia beznadziejności, smutku lub rozpaczy przez dłuższy czas z powodu braku zaangażowania i anhedonii – termin medyczny oznaczający utratę zdolności odczuwania radości i zadowolenia z czynności i rzeczy, które wcześniej sprawiały im przyjemność, a które ma głęboko negatywny wpływ na jakość ich życia.

Anhedonia jest również powiązana z innymi zaburzeniami psychicznymi i neurologicznymi, takimi jak schizofrenia i choroba afektywna dwubiegunowa, zaburzenia związane z nadużywaniem substancji psychoaktywnych, stany lękowe i choroba Parkinsona. Tradycyjne leki przeciwdepresyjne i standardowe metody leczenia często nie łagodzą odpowiednio tego objawu u osób z ciężką depresją oporną na leczenie i innymi schorzeniami. Lepsze zrozumienie anhedonii może pomóc w opracowaniu ukierunkowanych i skuteczniejszych metod leczenia depresji i schorzeń pokrewnych.

Aby zidentyfikować podłoże nerwowe anhedonii, Sheth i zespół zarejestrowali i przeanalizowali aktywność neuronalną czterech obszarów mózgu 15 pacjentów z padaczką oporną na leki, których poddano inwazyjnemu monitorowaniu w celu zlokalizowania strefy, z której pochodziły ich napady.

Podczas monitorowania aktywności mózgu pacjenci ci wykonywali zadanie dyskryminacji percepcyjnej zwane probabilistycznym zadaniem nagrody (PRT), dobrze potwierdzonym zadaniem behawioralnym, które obiektywnie mierzy anhedonię poprzez obserwację subtelnych zmian w zachowaniu związanych z nagrodą.

„Odkryliśmy, że nierówne przypisanie nagrody pomiędzy dwiema prawidłowymi odpowiedziami w tym zadaniu spowodowało przesunięcie reakcji w stronę częściej nagradzanego bodźca” – powiedział główny autor, dr Jiayang Xiao, który przeprowadził to badanie jako absolwent w laboratorium Sheth. „Odkryliśmy, że na podstawie opinii większość osób modyfikowała swoje kolejne odpowiedzi, aby dokonywać wyborów, które z dużym prawdopodobieństwem zostaną nagrodzone, niezależnie od trafności ich odpowiedzi”.

Co więcej, odkryli specyficzny sygnał – oscylacje nerwowe w zakresie częstotliwości beta – pochodzący z przedniej kory obręczy (ACC) w płacie czołowym mózgu, wykazywał niezmiennie silną i dodatnią korelację z zachowaniem skłonności do nagrody i był ściśle śledzony z otrzymania nagród i ich wartości. Co więcej, odkryli, że ten konkretny obszar mózgu był zaangażowany w ocenę zarówno bodźców, jak i wyników związanych z nagrodą, potencjalnie pełniąc rolę węzła krytycznego ze wspólnym mechanizmem oceny nagrody.