ScienceDaily (november 29, 2011) - Minél több szürkeállomány van az agyad döntéshozó, gondolatfeldolgozó részén, annál jobban képes értékelni a jutalmakat és a következményeket. Ez nyilvánvaló következtetésnek tűnhet, de az Egyesült Államok Energiaügyi Minisztériumának Brookhaven Nemzeti Laboratóriumában elvégzett új tanulmány az első, amely megmutatja ezt a kapcsolatot az egészséges emberek szerkezete és működése - valamint a kokainfüggő emberek szerkezete és funkciója között. .
"Ez a tanulmány először dokumentálja annak fontosságát, hogy a szürkeállomány strukturális integritását feldolgozzuk az agy prefrontális kérgének azon részein, amelyek részt vesznek a magasabb rendű végrehajtó funkcióban, beleértve az önkontrollt és a döntéshozatalt is" - mondta Muhammad Parvaz, a Brookhaven Lab posztdoktori munkatársa és a lap társszerzője.
"A Brookhavenben és másutt végzett korábbi tanulmányok feltárták a prefrontális kéreg kábítószer-függőségi struktúráját és a jutalomfeldolgozás funkcionális összetevőit, de ezeket a tanulmányokat külön-külön hajtották végre" - mondta Parvaz. "Szerettük volna megtudni, hogy a jutalomfeldolgozás sajátos funkciója" leképezhető-e "az alapul szolgáló agyi szerkezetre - hogy ez a kettő összefügg-e és hogyan kapcsolódik" - tette hozzá.
A szürkeállomány térfogatának különbségeit - az idegsejt testekből álló agyi anyag mennyiségét, szemben a sejtek közötti kapcsolatokat alkotó „fehér anyag” axonokkal - számos neuropszichiátriai betegségben figyelték meg az egészséges állapotokkal összehasonlítva. Anna Konova, a lap társszerzője. "Többet akartunk tudni arról, hogy ezek a különbségek funkcionálisan mit jelentenek egészséges és kábítószer-függő egyéneknél" - mondta.
Ennek a szerkezet-funkció összefüggésnek a feltárására a tudósok mágneses rezonancia képalkotás (MRI) agyi vizsgálatokat végeztek, hogy megmérjék az agy térfogatát 17 egészséges embernél és 22 kokainhasználónál. A beolvasások az egész agy strukturális méréseit gyűjtik össze, és voxelenként voxelenként elemezhetők - ekvivalensek a háromdimenziós pixelekkel -, hogy részletes méréseket kapjanak az egyes agyi régiókról.
Az MRI-vizsgálatok rövid időtartama alatt a tudósok a kutatók fejbőrére helyezett elektródákat is alkalmazták egy adott P300 néven ismert elektromos jel mérésére (egy folyamatban lévő elektroencefalogramból vagy EEG-ből származó eseményhez kapcsolódó potenciál, vagyis idő egy adott eseményhez zárva). Ez a konkrét intézkedés indexelheti a jutalom feldolgozásával kapcsolatos agyi aktivitást. Ezen elektromos felvételek során az alanyok időzített pszichológiai feladatot hajtottak végre (gombok lenyomása egy meghatározott szabályrendszer szerint) azzal a kilátással, hogy változó szintű pénzbeli jutalmat keressenek, pénz nélkül, legfeljebb 45 centig minden helyes válaszért, teljes potenciális jutalommal 50 dollár.
A kutatócsoport korábbi tanulmányai azt mutatták, hogy az egészséges személyekben a P300 jel nagyságrenddel növekszik a felajánlott pénzbeli jutalom összegével. A kokainfüggő egyének azonban nem mutatják ezt a differenciált választ az agyi aktivitás P300-mértékében, még akkor is, ha az egészséges alanyokhoz hasonlóan érdekesebbek és izgalmasabbak, ha a potenciális jutalom nagyobb.
A jelenlegi vizsgálat kiterjesztette ezeket az eredményeket azáltal, hogy először összekapcsolta őket a szerkezeti mérésekkel.
A tudósok statisztikai módszerekkel keresték a korrelációkat a magas jutalom és a jutalom nélküli körülmények között megfigyelt agyi aktivitás különbsége között - mennyire változott az agy P300 válasza a növekvő jutalommal - és a szürkeállomány térfogata között az agy különböző részein. mért voxel-voxel az MRI-vizsgálatok során.
Az egészséges alanyokban a P300-jel változásának mértéke a növekvő jutalommal leginkább erősen korrelált a prefrontális kéreg három régiójában a szürke anyag mennyiségével.
"Minél nagyobb a szürkeállomány mennyisége az adott régiókban, annál nagyobb az agyi aktivitás a legmagasabb pénzbeli jutalomért a nem jutalmazási feltételhez képest" - mondta Konova.
A kokainfüggő egyének szürkeállomány-mennyisége csökkent ezekben a régiókban az egészséges alanyokhoz képest, és az agyi aktivitás P300-as mértékében a jutalomfeltételek között nem volt kimutatható különbség. A kokainfüggő alanyokban szintén nem volt szignifikáns összefüggés az előbbiek és az utóbbiak - a szerkezet és a funkció mértéke között.
"Ezek a megállapítások azt sugallják, hogy a jutalom feldolgozásának romlása az agy strukturális integritásának hiányainak tulajdonítható, különösen a prefrontális kérgi régiókban, amelyek magasabb rendű kognitív és érzelmi funkcióval rendelkeznek" - mondta Parvaz. "Ez a tanulmány tehát validálja az MRI által kapott strukturális intézkedések használatát funkcionális hiányosságok jelzésére."
A következmények fontosak az esetleges kontrollvesztés és a hátrányos döntéshozatal megértése szempontjából, amely a kábítószer-függőségben szenvedő embereknél előfordulhat, Konova kifejtette: „Ezek a szerkezet-funkció hiányok diszfunkcionális viselkedéssé válhatnak a való világban. Konkrétan a jutalmak összehasonlításának képességének romlása és a prefrontális kéregben előforduló szürkeállomány csökkenése az öröm megtapasztalásának és a viselkedés irányításának veszélyeztetettségéhez vezethet, különösen nagy kockázatú helyzetekben - például vágyakozáskor vagy stressz alatt -, ami az egyéneket drogokat használjon katasztrofális következmények ellenére. ”
A szerzők elismerik, hogy még mindig van kérdés, hogy ezek az agyi szerkezet és a funkció változásai a függőség okai vagy következményei-e. A multimodális képalkotó technikák alkalmazása azonban, amint azt a tanulmány szemlélteti, új módszereket nyithat meg az emberi és a betegség állapotában az emberi motiváció megértéséhez kapcsolódó kérdések kezelésére, különös tekintettel a kábítószer-függőség kezelésére.
Ezt a kutatást a Brookhaven Lab-ban végezték Rita Goldstein, a Brookhaven Lab Neuropsychoimaging Group igazgatójának és a cikk megfelelő szerzőjének irányításával. Dardo Tomasi, az Alkoholfogyasztás és Alkoholizmus Országos Intézetének vezetője, aki Brookhaven MRI-létesítményét működteti, és Nora Volkow, az Országos Kábítószer-visszaélési Intézet (NIDA) igazgatója társszerzők voltak. A kutatást az Országos Egészségügyi Intézet és a Stony Brook Egyetem Általános Klinikai Kutatóközpontja finanszírozta Goldstein számára.
;
