Objavenie nadväzujúcich signálov v mozgových obvodoch regulujúcich depresiu

Pochopenie a liečba depresie, potenciálne oslabujúceho duševného stavu, ktorý postihuje milióny ľudí na celom svete, zostáva prioritou medzi výskumníkmi v oblasti neurovedy. Napríklad závažná depresívna porucha (MDD) postihuje približne 33 miliónov ľudí, čo predstavuje približne 5 % dospelej svetovej populácie.

Regulácia emócií je dôležitá funkcia mozgu, ktorá pomáha potláčať emócie a depresiu a predpokladá sa, že je ochranným mechanizmom pri veľkej depresii (MDD). Neurobiologické mechanizmy, ktoré sú základom toho, ako mozog reguluje depresiu, však stále nie sú jasné.

Aby sa preskúmala táto problematika, nedávna štúdia pod vedením Satoko Amemori a Ken-ichija Amemoriho, publikovaná v časopise Nature Communications, skúmala, ako špecifické mozgové okruhy regulujú emocionálne reakcie, a poskytla tak nové poznatky o neurálnej podstate depresie.

V tejto štúdii sa výskumníci zamerali na dorsolaterálny prefrontálny kortex (dlPFC), o ktorom je už dlho známe, že zohráva úlohu v regulácii emócií. Výskumníci skúmali, ako sa signál dlPFC mení pri depresii a objasnili mechanizmus, ktorým dlPFC reguluje cingulostriatálnu sieť.

Odhalenie nervových mechanizmov, ktoré sú základom depresívneho správania u primátov, môže položiť základy pre vývoj nových terapeutických prístupov zameraných na špecifické mozgové okruhy.

Štúdia skúmala tzv. „vplyv zhora nadol“ dlPFC na cingulostriatálnu sieť, ktorá je spojená s depresiou, v kontexte emocionálnej regulácie. Vedci tiež skúmali, ako tieto okruhy ovplyvňujú rozhodovanie a emocionálne reakcie.

Pomocou mikrostimulačných techník výskumníci modifikovali nervovú aktivitu v subgenuálnom prednom cingulárnom kortexe (sgACC) u makakov rézus (Macaca mulatta) a dokázali experimentálne vyvolať pesimistické rozhodovanie a depresívne stavy.

Počas týchto stimulačných experimentov výskumníci tiež zaznamenali lokálne poľné potenciály (LFP), aby analyzovali vplyv dlPFC zhora nadol na cingulostriatálnu sieť.

Zistili, že experimentálne vyvolané pesimistické rozhodovanie bolo sprevádzané zníženým vstupom dlPFC zhora nadol do cingulostriatálnych oblastí.

Toto zistenie naznačuje, že narušenie signálu zhora nadol od kognície k emóciám môže viesť k pesimistickému rozhodovaniu, čo je charakteristickým znakom MDD.

Jedným z kľúčových zistení štúdie bola úloha beta oscilácií vo frontostriatálnych obvodoch. Beta oscilácie sa už dlho spájajú s motorickou kontrolou a pozornosťou a v poslednej dobe sa spájajú aj s kognitívnymi funkciami, ako je pracovná pamäť.

V tejto novej štúdii účinná mikrostimulácia sgACC, ktorá vyvoláva depresívny stav, znížila veľkosť beta oscilácií kódujúcich pozitívne premenné súvisiace s rozhodovaním.

Stim: mikrostimulácia, dlPFC: dorsolaterálny prefrontálny kortex, pACC: pregenulárny predný cingulárny kortex, sgACC: subgenulárny predný cingulárny kortex.
Zdroj: Nature Communications (2024). DOI: 10.1038/s41467-024-48375-1

Toto zníženie beta oscilácií je dôležité, pretože naznačuje súvislosť medzi aktivitou sgACC a negativitou pri rozhodovaní, čo poskytuje potenciálny mechanizmus, ako mozog spracováva pozitívne a negatívne hodnoty.

Štúdia skúmala aj interakcie medzi regiónmi v rámci fronto-cingulostriatálnej siete. Skúmaním faktorov, ako je koherencia a Grangerova kauzalita (štatistický test na určenie, či možno premennú zmysluplne opísať ako závislú premennú), výskumníci zistili, že účinná mikrostimulácia sgACC tieto interakcie zmenila, čo odráža zapojenie siete do rozhodovania.

Zistili, že „vplyv zhora nadol“ dlPFC na cingulostriatálnu sieť bol kódovaný beta osciláciami LFP a znížený vplyv zhora nadol bol spojený s experimentálne indukovanou depresiou.

Tieto zistenia zdôrazňujú dôležitú úlohu tejto siete v regulácii emócií a rozhodovaní a ako jej dysfunkcia môže viesť k depresívnemu správaniu.

Táto štúdia poskytuje cenné poznatky o neurálnej podstate depresie a zdôrazňuje úlohu špecifických mozgových okruhov v regulácii emocionálnych reakcií. Dôležité je, že štúdia vytvorila model depresie u primátov a ukázala, že fronto-cingulo-striatálne okruhy sa podieľajú na regulácii limbického systému prostredníctvom beta oscilácií.

Dôležité je, že výskumníci dokázali, že opice prejavujú depresívne správanie aj bez tejto regulácie. Odhalením mechanizmov, ktoré sú základom depresívneho správania u primátov, táto štúdia otvára nové cesty k vývoju účinnejších liečebných postupov pre MDD.