ScienceDaily (11 월 29, 2011) — 의사 결정, 사고 처리 부분에서 회색 물질이 많을수록 보상과 결과를 평가하는 능력이 향상됩니다. 이것은 분명한 결론처럼 보일 수 있지만 미국 에너지 부의 Brookhaven 국립 연구소에서 실시한 새로운 연구는 건강한 사람들의 구조와 기능 사이의 연관성을 처음으로 보여주었습니다. 코카인에 중독 된 사람들의 구조와 기능 모두 손상 .
Muhammad Parvaz는“이 연구는 자기 통제 및 의사 결정을 포함하여 고차원 실행 기능에 관여하는 뇌의 전두엽 피질 부분에서 회백질 구조 무결성의 보상 처리에 대한 중요성을 처음으로 문서화했습니다. Brookhaven Lab의 박사 후 연구원이자 논문의 공동 수석 저자입니다.
"Brookhaven 및 다른 곳에서 수행 된 이전 연구는 약물 중독에서 전두엽 피질의 구조적 무결성과 보상 처리의 기능적 구성 요소를 탐구했지만 이러한 연구는 별도로 수행되었습니다."라고 Parvaz는 말했습니다. “우리는 보상 처리의 특정 기능이 기본 뇌 구조에 '매핑'될 수 있는지 여부를 알고 싶었습니다.이 두 가지가 어떻게 관련되어 있는지 여부와 방법이 있습니다.”라고 그는 덧붙였습니다.
세포 사이의 연결을 형성하는 "백질"축색 돌기와 대조적으로 신경 세포체로 구성된 뇌 물질의 양인 회백질 부피의 차이는 건강한 상태와 비교할 때 다양한 신경 정신병 질환에서 관찰되었습니다. 이 논문의 다른 공동 수석 저자 인 Anna Konova. “우리는 이러한 차이가 건강한 개인과 마약 중독자에게 기능적으로 무엇을 의미하는지 더 알고 싶었습니다.”라고 그녀는 말했습니다.
이 구조-기능 관계를 탐구하기 위해 과학자들은 17 명의 건강한 사람과 22 명의 코카인 사용자의 뇌 부피를 측정하기 위해 자기 공명 영상 (MRI) 뇌 스캔을 수행했습니다. 스캔은 전체 뇌에 대한 구조적 측정 값을 수집하고, XNUMX 차원 픽셀에 해당하는 복셀 단위로 분석하여 개별 뇌 영역에 대한 세부 측정 값을 얻을 수 있습니다.
MRI 스캔의 짧은 기간 내에 과학자들은 또한 연구 대상의 두피에 놓인 전극을 사용하여 P300 (진행중인 뇌파, 즉 EEG에서 파생 된 이벤트 관련 전위)으로 알려진 특정 전기 신호를 측정했습니다. 특정 이벤트에 고정됨). 이 특정 측정은 보상 처리와 관련된 두뇌 활동을 색인화 할 수 있습니다. 이러한 전기 기록을하는 동안 피험자들은 시간이 정해져있는 심리 작업 (특정 규칙에 따라 버튼을 누름)을 수행하여 다양한 수준의 금전적 보상을받을 수있는 기회를 가졌습니다. 각 정답에 대해 최대 45 센트의 잠재적 보상을받을 수 있습니다. $ 50.
연구팀이 수행 한 이전 연구에 따르면 건강한 피험자의 P300 신호는 금전적 보상의 양과 함께 증가합니다. 그러나 코카인 중독 환자는 건강한 피험자와 마찬가지로 P300 뇌 활동 측정에서 이러한 차별적 인 반응을 보이지는 않지만 잠재적 인 보상이 더 클 때 더욱 흥미롭고 흥미로운 것으로 평가합니다.
현재의 연구는 처음으로 구조 측정과 연결하여 이러한 결과를 확장했습니다.
과학자들은 통계적 방법을 사용하여 보상이 높은 조건과 보상이없는 조건에서 관찰 된 뇌 활동의 차이 (보상이 증가함에 따라 뇌의 P300 반응이 얼마나 변했는지)와 뇌의 여러 부분에있는 회백질 양 사이의 상관 관계를 조사했습니다. MRI 스캔에서 복셀 단위로 측정되었습니다.
건강한 피험자에서 보상 증가에 따른 P300 신호의 변화의 크기는 전두엽 피질의 세 영역에서 회색질의 부피와 가장 밀접한 상관 관계가 있었다.
코 노바는“특정 지역의 회백질 양이 높을수록 비 보상 조건에 비해 가장 높은 금전적 보상을 위해 더 많은 뇌 활동이 증가했습니다.
코카인에 중독 된 개체는 건강한 피험자에 비해이 영역에서 회백질 양이 감소했으며, P300 뇌 활동 측정에서 보상 조건간에 감지 할 수있는 차이가 없었습니다. 또한 코카인 중독 피험자에서 전자와 후자 (구조 및 기능 측정)간에 유의 한 상관 관계가 없었습니다.
“이러한 발견은 손상된 보상 처리가 뇌의 구조적 완전성, 특히 고차원의인지 및 정서적 기능과 관련된 전두엽 피질 영역의 결함 때문일 수 있음을 시사합니다.”라고 Parvaz는 말했습니다. 따라서이 연구는 기능적 결함을 나타내는 MRI로 얻은 구조적 측정의 사용을 검증합니다.”
이러한 의미는 약물 중독으로 고통받는 사람들에게 발생할 수있는 잠재적 인 통제력 상실과 불리한 의사 결정을 이해하는 데 중요하다고 Konova는 설명했습니다.“이러한 구조 기능 결함은 현실 세계에서 기능 장애 행동으로 이어질 수 있습니다. 특히, 보상을 비교하는 능력이 손상되고 전두엽 피질의 회백질이 감소하면 특히 갈망이나 스트레스를받을 때와 같은 고위험 상황에서 쾌락을 경험하고 행동을 제어하는 능력이 저하되어 개인이 치명적인 결과에도 불구하고 마약을 사용하십시오.”
저자들은 뇌 구조와 기능의 변화가 중독의 원인인지 결과인지에 관해 여전히 의문이 있음을 인정합니다. 그러나이 연구에서 설명 된 바와 같이 멀티 모달 영상 기술을 사용하면 건강 상태 및 질병 상태에서 인간의 동기를 이해하고 약물 중독 치료와 관련이있는 특정 질문을 처리하는 새로운 방법을 열 수 있습니다.
이 연구는 Brookhaven Lab의 Neuropsychoimaging Group 이사이자 논문의 교신 저자 인 Rita Goldstein의지도하에 Brookhaven Lab에서 수행되었습니다. Brookhaven의 MRI 시설을 운영하는 National Institute on Alcohol Abuse and Alcoholism의 Dardo Tomasi와 NIDA (National Institute on Drug Abuse) 이사 인 Nora Volkow가 공동 저자였습니다. 이 연구는 National Institutes of Health와 Stony Brook University의 일반 임상 연구 센터에서 Goldstein에 대한 보조금으로 지원되었습니다.
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