Forskare har avslöjat en unik neural signatur för depression.

Belöningar formar avsevärt människors och djurs beteenden, ett koncept som utforskas flitigt inom neurovetenskap men med begränsad förståelse för de underliggande neurala processerna. En ny studie har pekat ut beta-frekvens neural aktivitet i den främre cingulate cortex som avgörande för erkännande av belöning och beslutsfattande, en upptäckt som sträcker sig till att förstå och potentiellt behandla anhedoni vid depression. Denna forskning, med stöd av NIH BRAIN Initiative, introducerar en potentiell biomarkör för anhedoni och utforskar förändring av hjärnaktivitet som en behandlingsstrategi.

Som föräldrar, lärare och husdjursägare kan intyga, spelar belöningar en viktig roll för att forma beteenden hos både människor och djur. Belöningar, oavsett om det är i form av ätbara godsaker, gåvor, uppskattningsord, beröm, berömmelse eller monetära förmåner, fungerar som positiv förstärkning för associerade beteenden. Denna korrelation mellan belöningar och framtida val har varit ett väletablerat paradigm inom neurovetenskaplig forskning i över ett sekel. Men de neurala processer som ligger bakom detta fenomen - specifikt hur hjärnan kodar, minns och översätter belöningssignaler till önskade framtida beteenden - förblir i stort sett okända.

En nyligen genomförd studie ledd av Dr Sameer Sheth, professor och vice ordförande för forskning vid institutionen för neurokirurgi vid Baylor College of Medicine, chef för Gordon and Mary Cain Pediatric Neurology Research Foundation Laboratories och utredare vid Jan och Dan Duncan Neurological Research Institute (Duncan NRI) vid Texas Children's Hospital, identifierade beta-frekvens neural aktivitet i den främre cingulate cortex (ACC) i hjärnans frontallob som den centrala neurala signaturen underliggande processer förknippade med att känna igen belöningar och bestämma efterföljande val och därmed forma framtida beteenden.

Dessutom rapporterar studien, publicerad i Nature Communications, att denna neurala signatur har förändrats hos patienter med depression, vilket öppnar en spännande möjlighet att använda dessa neurala signaler som en ny biomarkör och en potentiell innovativ väg för terapi.

Människor får njutning genom olika fysiska eller mentala aktiviteter, sensoriska upplevelser och interaktioner med familj och vänner. Men individer med depression upplever ofta känslor av hopplöshet, sorg eller förtvivlan under långa perioder på grund av urkoppling och anhedoni – en medicinsk term som betyder förlust av förmågan att känna glädje eller tillfredsställelse i aktiviteter och saker som de en gång fann njutbara, allt som har en djupgående negativ inverkan på deras livskvalitet.

Anhedoni är också förknippat med andra psykiatriska och neurologiska störningar som schizofreni och bipolär sjukdom, missbruksstörning, ångest och Parkinsons sjukdom. Traditionella antidepressiva medel och standardbehandlingar misslyckas ofta med att behandla detta symptom på ett adekvat sätt hos individer med svår behandlingsresistent depression och andra tillstånd. En bättre förståelse av anhedoni kan vägleda utvecklingen av riktade och mer effektiva behandlingar för depression och relaterade tillstånd.

För att identifiera den underliggande neurala grunden för anhedoni, registrerade och analyserade Sheth och team neural aktivitet från fyra hjärnregioner av 15 patienter med läkemedelsresistent epilepsi som genomgick invasiv övervakning för att lokalisera zonen där deras anfall kom.

När deras hjärnaktivitet övervakades utförde dessa patienter en perceptuell diskrimineringsuppgift som kallas probabilistic reward task (PRT), en välvaliderad beteendeuppgift som objektivt mäter anhedoni genom att observera subtila förändringar i beteende relaterat till belöning.

"Vi fann att den ojämlika fördelningen av belöning mellan två korrekta svar i den här uppgiften skapade en svarsbias mot den mer frekvent belönade stimulansen", säger huvudförfattaren Dr Jiayang Xiao, som genomförde denna studie som doktorand i Sheth-labbet. "Vi fann att baserat på feedback, modifierade de flesta individer sina efterföljande svar för att göra val som sannolikt skulle bli belönade, oavsett hur korrekta deras svar var."

Dessutom fann de en specifik signal - neurala svängningar i betafrekvensområdet - som härrörde från den främre cingulate cortex (ACC) i hjärnans frontallob, visade en konsekvent stark och positiv korrelation med belöningsbiasbeteendet och följde noga med mottagandet av belöningar och deras värde. Vidare fann de att denna specifika hjärnregion var engagerad i att utvärdera både belöningsstimuli och resultat, vilket potentiellt fungerade som en kritisk nod med en gemensam mekanism för belöningsbedömning.