Komentář: První studie, která ukáže přímou korelaci mezi sníženou šedou hmotou frontální kůry (hypofrontalita) a nedostatkem odměn (desenzibilizace)
Šedá hmota v řídicím centru mozku spojená se schopností zpracovat odměnu
Listopad 29th, 2011 v Neuroscience
Čím více šedé hmoty máte v rozhodovací části mozku, která zpracovává myšlenky, tím lepší je vaše schopnost hodnotit odměny a důsledky. To se může zdát jako zřejmý závěr, ale nová studie provedená v Brookhavenské národní laboratoři amerického ministerstva energetiky jako první ukazuje tuto souvislost mezi strukturou a funkcí u zdravých lidí - a narušením struktury i funkce u lidí závislých na kokainu . Studie se objevuje v časopise Journal of Cognitive Neuroscience.
"Tato studie poprvé dokumentuje význam odměny za zpracování strukturální integrity šedé hmoty v částech mozkové prefrontální kůry, které jsou zapojeny do výkonných funkcí vyššího řádu, včetně sebeovládání a rozhodování," řekl Muhammad Parvaz, postdoktorand v Brookhaven Lab a spoluautor článku.
"Předchozí studie prováděné v Brookhavenu a jinde zkoumaly strukturální integritu prefrontální kůry v závislosti na drogách a funkční složky zpracování odměn, ale tyto studie byly prováděny samostatně," uvedl Parvaz. "Chtěli jsme vědět, zda lze specifickou funkci zpracování odměn" mapovat "na základní mozkovou strukturu - zda a jak tyto dva souvisí," dodal.
Rozdíly v objemu šedé hmoty - množství mozkové hmoty složené z těl nervových buněk, na rozdíl od axonů „bílé hmoty“, které tvoří spojení mezi buňkami - byly pozorovány u řady neuropsychiatrických onemocnění ve srovnání se zdravými stavy, vysvětleno Anna Konova, další spoluautorka příspěvku. "Chtěli jsme vědět více o tom, co tyto rozdíly funkčně znamenají u zdravých jedinců a u drogově závislých jedinců," řekla.
Abychom prozkoumali tento vztah mezi strukturou a funkcí, vědci provedli skenování mozku pomocí magnetické rezonance (MRI) k měření objemu mozku u 17 zdravých lidí a 22 uživatelů kokainu. Skeny shromažďují strukturální měření pro celý mozek a mohou být analyzovány voxel-by-voxel - ekvivalent trojrozměrných pixelů - pro získání podrobných měření pro jednotlivé oblasti mozku.
Během krátké doby MRI skenování vědci také použili elektrody umístěné na pokožce hlavy výzkumných subjektů k měření konkrétního elektrického signálu známého jako P300 (potenciál související s událostmi odvozený z probíhajícího elektroencefalogramu neboli EEG, tj. uzamčen pro konkrétní událost). Toto konkrétní opatření může indexovat mozkovou aktivitu související se zpracováním odměn. Během těchto elektrických záznamů subjekty prováděly načasovaný psychologický úkol (stisknutí tlačítek podle konkrétní sady pravidel) s vyhlídkou na výdělek různých úrovní peněžní odměny, od žádných peněz až po 45 centů za každou správnou odpověď s celkovou potenciální odměnou 50 $.
Předchozí studie výzkumného týmu ukázaly, že u zdravých jedinců se signál P300 zvyšuje s nabízenou peněžní odměnou. Jedinci závislí na kokainu však nevykazují tuto rozdílnou odpověď v míře mozkové aktivity P300, i když stejně jako zdraví jedinci hodnotí úkol jako zajímavější a vzrušující, když je potenciální odměna větší.
Současná studie tyto výsledky rozšířila tak, že je poprvé propojila se strukturálními měřeními.
Vědci použili statistické metody k hledání korelací mezi rozdílem v mozkové aktivitě pozorovaným v podmínkách s vysokou odměnou a bez odměny - kolik se reakce P300 mozku změnila s rostoucí odměnou - a objem šedé hmoty v různých částech mozku jako měřeno voxel-by-voxel v MRI skenech.
U zdravých jedinců byla velikost změny signálu P300 s rostoucí odměnou nejsilněji korelována s objemem šedé hmoty ve třech oblastech prefrontální kůry.
"Čím vyšší je objem šedé hmoty v těchto konkrétních regionech, tím více mozkové aktivity vzrostlo o nejvyšší peněžní odměnu ve srovnání se stavem bez odměny," uvedla Konova.
Jedinci závislí na kokainu snížili objem šedé hmoty v těchto oblastech ve srovnání se zdravými subjekty a nebyly zjištěny žádné detekovatelné rozdíly mezi podmínkami odměny v míře mozkové aktivity P300. Mezi subjekty závislými na kokainu také nebyly žádné významné korelace mezi prvním a druhým - strukturální a funkční opatření.
"Tato zjištění naznačují, že zhoršené zpracování odměn lze připsat deficitům strukturální integrity mozku, zejména v prefrontálních kortikálních oblastech zapojených do kognitivních a emočních funkcí vyššího řádu," uvedl Parvaz. "Tato studie proto potvrzuje použití strukturálních opatření získaných pomocí MRI jako indikátor funkčních deficitů."
Důsledky jsou důležité pro pochopení potenciální ztráty kontroly a nevýhodného rozhodování, které může nastat u lidí trpících drogovou závislostí, vysvětlila Konova: „Tyto deficity strukturální funkce se mohou v reálném světě promítnout do nefunkčního chování. Konkrétně, zhoršená schopnost porovnávat odměny a snížená šedá hmota v prefrontální kůře může vyvrcholit kompromitovanou schopností zažít potěšení a ovládat chování, zejména ve vysoce rizikových situacích - například při toužení nebo ve stresu - což vede jednotlivce k užívejte drogy i přes katastrofické následky. “
Autoři uznávají, že stále existují otázky, zda tyto změny ve struktuře a funkci mozku jsou příčinou nebo důsledkem závislosti. Použití multimodálních zobrazovacích technik, jak je ilustrováno v této studii, však může otevřít nové způsoby řešení těchto a dalších otázek souvisejících s pochopením lidské motivace ve zdravotních i chorobných stavech, se zvláštním významem pro léčbu drogové závislosti.
Další informace: Strukturální integrita prefrontální kůry moduluje elektrokortikální citlivost na odměnu: http: //www.mitpres. jocn_a_00166
Poskytuje Brookhaven národní laboratoř
"Šedá hmota v řídicím centru mozku spojená se schopností zpracovat odměnu." 29. listopadu 2011. http://medicalxpress.com/news/2011-11-gray-brain-center-linked-ability.html
;