Grey Matter in Brain's Control Center gekoppel aan die vermoë om beloning te verwerk; Struktuurfunksiestoornisse waargeneem by mense wat verslaaf is aan kokaïen (2011)

Science Daily (Nov. 29, 2011) - Hoe meer grysstof u het in die besluitnemings- en gedagteverwerkingsgedeelte van u brein, hoe beter is u vermoë om belonings en gevolge te evalueer. Dit mag na 'n voor die hand liggende gevolgtrekking lyk, maar 'n nuwe studie wat by die Amerikaanse departement van energie se Brookhaven National Laboratory uitgevoer is, is die eerste wat hierdie verband toon tussen struktuur en funksie by gesonde mense - en die aantasting van struktuur en funksie by mense wat verslaaf is aan kokaïen. .

Die studie verskyn in die Tydskrif van Kognitiewe Neurowetenskap.

"Hierdie studie dokumenteer vir die eerste keer die belangrikheid om die verwerking van grysstof strukturele integriteit te beloon in die dele van die brein se prefrontale korteks wat betrokke is by 'n hoër-orde uitvoerende funksie, insluitend selfbeheersing en besluitneming," het Muhammad Parvaz gesê, 'n post-doktorale genoot by Brookhaven Lab en 'n mede-hoofskrywer op die referaat.

"Vorige studies wat op Brookhaven en elders gedoen is, het die strukturele integriteit van die prefrontale korteks in dwelmverslawing en die funksionele komponente van beloningverwerking ondersoek, maar hierdie studies is afsonderlik uitgevoer," het Parvaz gesê. 'Ons wou weet of die spesifieke funksie van beloningverwerking op die onderliggende breinstruktuur' gekarteer 'kan word - of en hoe hierdie twee verband hou,' het hy bygevoeg.

Verskille in grysstofvolume - die hoeveelheid breinmateriaal wat bestaan ​​uit senuweeselle, in teenstelling met die "witstof" -aksone wat die verbindings tussen selle vorm - is waargeneem in 'n reeks neuropsigiatriese siektes in vergelyking met gesonde toestande. Anna Konova, die ander mede-hoofskrywer op die blad. "Ons wou meer weet oor wat hierdie verskille funksioneel beteken by gesonde individue en dwelmverslaafdes," het sy gesê.

Om hierdie struktuur-funksie-verhouding te ondersoek, het wetenskaplikes breinskandering met magnetiese resonansbeelding (MRI) gedoen om breinvolume te meet by 17 gesonde mense en 22 kokaïengebruikers. Die skanderings versamel strukturele metings vir die hele brein en kan voxel-vir-voxel - die ekwivalent van driedimensionele pixels - ontleed word om gedetailleerde metings vir individuele breinstreke te kry.

Binne 'n kort tydperk van die MRI-skanderings het die wetenskaplikes ook elektrodes wat op die kopvelle van die navorsingspersone geplaas is, gebruik om 'n spesifieke elektriese sein, P300, te meet ('n potensiaal wat verband hou met gebeurtenisse, afgelei van 'n voortdurende elektro-enkeogram, of EEG, dit is tyd- vir 'n spesifieke gebeurtenis gesluit). Hierdie spesifieke maatstaf kan breinaktiwiteit indekseer wat verband hou met die verwerking van belonings. Tydens hierdie elektriese opnames het die proefpersone 'n tydige sielkundige taak uitgevoer (druk op knoppies volgens 'n spesifieke stel reëls) met die vooruitsig om verskillende vlakke van geldelike beloning te verdien, van geen geld tot 45 sent vir elke korrekte reaksie met 'n totale potensiële beloning van $ 50.

Vorige studies deur die navorsingspan het getoon dat, in gesonde vakke, die P300 sein in grootte vergroot met die hoeveelheid monetêre beloning wat aangebied word. Kokaïenverslaafde individue vertoon egter nie hierdie differensiële respons in die P300-mate van breinaktiwiteit nie, hoewel hulle, soos die gesonde vakke, die taak as interessant en opwindend beskou as die potensiële beloning groter is.

Die huidige studie het hierdie resultate uitgebrei deur hulle vir die eerste keer met die strukturele metings te koppel.

Die wetenskaplikes het statistiese metodes gebruik om te kyk na korrelasies tussen die verskil in breinaktiwiteit wat waargeneem is in die hoë beloning- en geen beloningstoestande - hoeveel die brein se P300-reaksie verander met toenemende beloning - en die grysstofvolume in verskillende dele van die brein soos gemeet voxel-vir-voxel in die MRI-skanderings.

In die gesonde vakke was die grootte van verandering in die P300 sein met toenemende beloning sterkste gekorreleer met die volume grys materie in drie streke van die prefrontale korteks.

"Hoe hoër die grysstofvolume in daardie spesifieke streke is, hoe meer breinaktiwiteit het toegeneem vir die hoogste geldelike beloning in vergelyking met die nie-beloningstoestand," het Konova gesê.

Die kokaïenverslaafde individue het die grysstofvolume in hierdie streke verlaag in vergelyking met die gesonde proefpersone, en geen waarneembare verskille tussen die beloningstoestande in die P300-maatstaf van breinaktiwiteit nie. Daar was ook geen beduidende korrelasies tussen eersgenoemde en laasgenoemde - struktuur en funksiemaatreëls - in die kokaïenverslaafde proefpersone nie.

"Hierdie bevindings dui daarop dat verswakte beloningverwerking toegeskryf kan word aan tekorte in die strukturele integriteit van die brein, veral in voorfrontale kortikale streke wat by hoër orde kognitiewe en emosionele funksies betrokke is," het Parvaz gesê. "Hierdie studie valideer dus die gebruik van die strukturele maatreëls wat deur MRI verkry word as 'n aanduiding van funksionele tekorte."

Die implikasies is belangrik vir die begrip van die verlies aan beheer en nadelige besluitneming wat kan voorkom by mense wat aan dwelmverslawing ly, het Konova verduidelik: “Hierdie struktuurfunksietekorte kan in die werklike wêreld vertaal in wanfunksionele gedrag. In die besonder kan die verswakte vermoë om belonings te vergelyk, en verminderde grysstof in die prefrontale korteks, uitloop op die vermoë om plesier te ervaar en gedrag te beheer, veral in hoërisiko-situasies - byvoorbeeld wanneer u drang of onder spanning is - wat individue lei tot dwelms gebruik ten spyte van katastrofiese gevolge. ”

Die outeurs erken dat daar steeds vrae is of hierdie veranderinge in breinstruktuur en -funksie 'n oorsaak of gevolg van verslawing is. Maar die gebruik van multimodale beeldtegnieke, soos geïllustreer deur hierdie studie, kan nuwe maniere oopmaak om hierdie en ander vrae wat relevant is vir die verstaan ​​van menslike motivering in beide gesondheids- en siektetoestande, met spesifieke relevansie vir die behandeling van dwelmverslawing.

Hierdie navorsing is by Brookhaven Lab uitgevoer onder leiding van Rita Goldstein, direkteur van Brookhaven Lab's Neuropsychoimaging Group en die ooreenstemmende skrywer op die koerant. Dardo Tomasi van die National Institute for Alcohol Abuse and Alcoholism, wat die MRI-instelling van Brookhaven bestuur, en Nora Volkow, direkteur van die National Institute for Drug Abuse (NIDA), was medeskrywers. Die navorsing is gefinansier deur 'n toekenning aan Goldstein van die National Institutes of Health en deur die General Clinical Research Centre van die Stony Brook Universiteit.