ScienceDaily (Nov. 29, 2011) - Semakin banyak materi abu-abu yang Anda miliki di bagian pengambilan keputusan, pemrosesan pemikiran di otak Anda, semakin baik kemampuan Anda untuk mengevaluasi penghargaan dan konsekuensi. Itu mungkin tampak seperti kesimpulan yang jelas, tetapi sebuah studi baru yang dilakukan di Laboratorium Nasional Brookhaven National Department of Energy adalah yang pertama menunjukkan hubungan antara struktur dan fungsi pada orang sehat - dan kerusakan struktur dan fungsi pada orang yang kecanduan kokain. .
"Studi ini mendokumentasikan untuk pertama kalinya pentingnya menghargai pemrosesan integritas struktural materi abu-abu di bagian korteks prefrontal otak yang terlibat dalam fungsi eksekutif tingkat tinggi, termasuk pengendalian diri dan pengambilan keputusan," kata Muhammad Parvaz, seorang rekan pasca-doktoral di Brookhaven Lab dan rekan penulis di atas kertas.
“Studi sebelumnya yang dilakukan di Brookhaven dan di tempat lain telah mengeksplorasi integritas struktural korteks prefrontal dalam kecanduan obat dan komponen fungsional pemrosesan penghargaan, tetapi studi ini dilakukan secara terpisah,” kata Parvaz. “Kami ingin tahu apakah fungsi spesifik dari pemrosesan hadiah dapat 'dipetakan' ke dalam struktur otak yang mendasarinya - apakah dan bagaimana keduanya terkait,” tambahnya.
Perbedaan volume materi abu-abu - jumlah materi otak yang terdiri dari badan sel saraf, yang bertentangan dengan akson "materi putih" yang membentuk koneksi antar sel - telah diamati dalam berbagai penyakit neuropsikiatri jika dibandingkan dengan kondisi sehat, jelaskan. Anna Konova, penulis pendamping lainnya di atas kertas. “Kami ingin tahu lebih banyak tentang apa arti perbedaan ini secara fungsional pada individu yang sehat dan pada individu yang kecanduan narkoba,” katanya.
Untuk mengeksplorasi hubungan struktur-fungsi ini, para ilmuwan melakukan pemindaian otak magnetic resonance imaging (MRI) untuk mengukur volume otak pada 17 orang sehat dan 22 pengguna kokain. Pemindaian mengumpulkan pengukuran struktural untuk seluruh otak, dan dapat dianalisis voxel-by-voxel - setara dengan piksel tiga dimensi - untuk mendapatkan pengukuran terperinci untuk masing-masing wilayah otak.
Dalam waktu singkat pemindaian MRI, para ilmuwan juga menggunakan elektroda yang ditempatkan pada kulit kepala subjek penelitian untuk mengukur sinyal listrik tertentu yang dikenal sebagai P300 (potensi terkait peristiwa yang berasal dari elektroensefalogram yang sedang berlangsung, atau EEG, yaitu waktu- dikunci untuk acara tertentu). Ukuran khusus ini dapat mengindeks aktivitas otak yang terkait dengan pemrosesan hadiah. Selama rekaman elektrik ini, subjek melakukan tugas psikologis berjangka waktu (menekan tombol sesuai dengan seperangkat aturan tertentu) dengan prospek mendapatkan berbagai tingkat hadiah uang, dari tanpa uang hingga 45 sen untuk setiap respons yang benar dengan total potensi hadiah dari $ 50.
Studi sebelumnya oleh tim peneliti telah menunjukkan bahwa, dalam mata pelajaran yang sehat, sinyal P300 bertambah besar dengan jumlah hadiah uang yang ditawarkan. Namun, individu yang kecanduan kokain, tidak menunjukkan respons yang berbeda ini dalam ukuran aktivitas otak P300, meskipun mereka, seperti subjek yang sehat, menilai tugas itu lebih menarik dan mengasyikkan ketika potensi hadiahnya lebih besar.
Studi saat ini memperluas hasil ini dengan menghubungkannya untuk pertama kalinya dengan pengukuran struktural.
Para ilmuwan menggunakan metode statistik untuk mencari korelasi antara perbedaan aktivitas otak yang diamati dalam kondisi reward tinggi dan tanpa reward - seberapa banyak respons P300 otak berubah dengan peningkatan reward - dan volume materi abu-abu di berbagai bagian otak sebagai diukur voxel-by-voxel dalam pemindaian MRI.
Dalam mata pelajaran yang sehat, besarnya perubahan dalam sinyal P300 dengan peningkatan hadiah paling kuat berkorelasi dengan volume materi abu-abu di tiga wilayah korteks prefrontal.
"Semakin tinggi volume materi abu-abu di wilayah tertentu tersebut, semakin banyak aktivitas otak yang meningkat untuk mendapatkan imbalan uang tertinggi dibandingkan dengan kondisi non-hadiah," kata Konova.
Individu yang kecanduan kokain telah mengurangi volume materi abu-abu di wilayah ini dibandingkan dengan subjek sehat, dan tidak ada perbedaan yang dapat dideteksi antara kondisi penghargaan dalam pengukuran P300 dari aktivitas otak. Juga tidak ada korelasi yang signifikan antara yang pertama dan yang terakhir - ukuran struktur dan fungsi - pada subjek yang kecanduan kokain.
"Temuan ini menunjukkan bahwa pemrosesan penghargaan yang terganggu mungkin dikaitkan dengan defisit dalam integritas struktural otak, terutama di daerah kortikal prefrontal yang terlibat dalam fungsi kognitif dan emosional tingkat tinggi," kata Parvaz. Oleh karena itu, penelitian ini memvalidasi penggunaan ukuran struktural yang diperoleh MRI sebagai indikasi defisit fungsional.
Implikasinya penting untuk memahami potensi kehilangan kendali dan pengambilan keputusan yang merugikan yang dapat terjadi pada orang yang menderita kecanduan narkoba, Konova menjelaskan: “Defisit fungsi-struktur ini dapat diterjemahkan ke dalam perilaku disfungsional di dunia nyata. Secara khusus, gangguan kemampuan untuk membandingkan penghargaan, dan berkurangnya materi abu-abu di korteks prefrontal, dapat berujung pada kemampuan yang dikompromikan untuk mengalami kesenangan dan untuk mengontrol perilaku, terutama dalam situasi berisiko tinggi - misalnya, saat keinginan atau di bawah tekanan - menyebabkan individu untuk menggunakan obat-obatan meskipun konsekuensi bencana. "
Para penulis mengakui bahwa masih ada pertanyaan tentang apakah perubahan dalam struktur dan fungsi otak ini merupakan penyebab atau konsekuensi dari kecanduan. Tetapi penggunaan teknik pencitraan multimodal, sebagaimana diilustrasikan oleh penelitian ini, dapat membuka cara-cara baru untuk menjawab pertanyaan ini dan pertanyaan lain yang relevan untuk memahami motivasi manusia dalam keadaan kesehatan dan penyakit, dengan relevansi khusus untuk mengobati kecanduan obat.
Penelitian ini dilakukan di Brookhaven Lab di bawah bimbingan Rita Goldstein, Direktur Neuropsychoimaging Group Brookhaven Lab dan penulis terkait di atas kertas. Dardo Tomasi dari Institut Nasional Penyalahgunaan Alkohol dan Alkoholisme, yang menjalankan fasilitas MRI Brookhaven, dan Nora Volkow, Direktur Institut Nasional Penyalahgunaan Narkoba (NIDA), adalah rekan penulis. Penelitian ini didanai oleh dana hibah kepada Goldstein dari National Institutes of Health dan oleh Pusat Penelitian Klinis Umum dari Universitas Stony Brook.
;