Hersencircuit dat beslissingen regelt die leiden tot hoge angstgevoelens
Datum:
28 mei 2015
Bron:
Massachusetts Institute of Technology
Overzicht:
Sommige beslissingen wekken veel meer angst op dan andere. Tot de meest angstaanjagende behoren die met opties met zowel positieve als negatieve elementen, zoals het kiezen voor een goedbetaalde baan in een stad ver van familie en vrienden, of ervoor kiezen om met minder loon te blijven.
Sommige beslissingen wekken veel meer angst op dan andere. Tot de meest angstaanjagende behoren die met opties met zowel positieve als negatieve elementen, zoals het kiezen voor een goedbetaalde baan in een stad ver van familie en vrienden, of ervoor kiezen om met minder loon te blijven.
MIT-onderzoekers hebben nu een neuraal circuit geïdentificeerd dat ten grondslag lijkt te liggen aan de besluitvorming in dit soort situaties, dat bekend staat als het conflict rond aanpak en vermijding. De bevindingen kunnen onderzoekers helpen nieuwe manieren te ontdekken om psychiatrische stoornissen te behandelen die een verminderde besluitvorming vertonen, zoals depressie, schizofrenie en borderline persoonlijkheidsstoornis.
"Om een behandeling voor dit soort aandoeningen te creëren, moeten we begrijpen hoe het besluitvormingsproces werkt", zegt Alexander Friedman, een onderzoeker aan het McGovern Institute for Brain Research van het MIT en de hoofdauteur van een artikel waarin de bevindingen in het nummer van 28 mei Cel.
Friedman en zijn collega's toonden ook de eerste stap in de ontwikkeling van mogelijke therapieën voor deze aandoeningen: door dit circuit bij knaagdieren te manipuleren, konden ze een voorkeur voor minder riskante, lagere uitbetalingskeuzes omzetten in een voorkeur voor grotere uitbetalingen, ondanks hun hogere kosten.
De senior auteur van het artikel is Ann Graybiel, een professor aan het MIT Institute en lid van het McGovern Institute. Andere auteurs zijn postdoc Daigo Homma, onderzoekswetenschappers Leif Gibb en Ken-ichi Amemori, studenten Samuel Rubin en Adam Hood, en technisch assistent Michael Riad.
Harde keuzes maken
De nieuwe studie is voortgekomen uit een poging om de rol van striosomen te achterhalen - clusters van cellen die zijn verspreid door het striatum, een groot hersengebied dat betrokken is bij het coördineren van beweging en emotie en betrokken is bij sommige menselijke aandoeningen. Graybiel ontdekte striosomen vele jaren geleden, maar hun functie was mysterieus gebleven, deels omdat ze zo klein en diep in de hersenen zijn dat het moeilijk is om ze in beeld te brengen met functionele magnetische resonantie beeldvorming (fMRI).
Eerdere studies van Graybiel's laboratorium identificeerden gebieden van de prefrontale cortex van de hersenen die naar striosomen projecteren. Deze regio's zijn betrokken bij het verwerken van emoties, dus de onderzoekers vermoedden dat dit circuit ook verband zou kunnen houden met emotie.
Om dit idee te testen, bestudeerden de onderzoekers muizen terwijl ze vijf verschillende soorten gedragstaken uitvoerden, waaronder een benadering-vermijdingsscenario. In die situatie moesten ratten die een doolhof rennen, kiezen tussen een optie met sterke chocolade, die ze lekker vinden, en helder licht, wat ze niet doen, en een optie met minder licht maar zwakkere chocolade.
Wanneer mensen worden gedwongen om dit soort kosten-batenbeslissingen te nemen, ervaren ze meestal angst, die de keuzes die ze maken beïnvloedt. "Dit soort taken is in potentie zeer relevant voor angststoornissen", zegt Gibb. "Als we meer over dit circuit zouden kunnen leren, zouden we misschien mensen met die aandoeningen kunnen helpen."
De onderzoekers testten ook ratten in vier andere scenario's waarin de keuzes eenvoudiger en minder beladen waren.
"Door de prestaties van deze vijf taken te vergelijken, kunnen we kijken naar kosten-batenbesluitvorming versus andere soorten besluitvorming, waardoor we tot de conclusie kunnen komen dat kosten-batenbesluitvorming uniek is", zegt Friedman.
Met behulp van optogenetics, waarmee ze de corticale cellen aan of uit konden zetten door licht op de corticale cellen te laten schijnen, ontdekten de onderzoekers dat het circuit dat de cortex met de striosomen verbindt een oorzakelijke rol speelt bij het beïnvloeden van beslissingen in de aanpak-vermijdtaak, maar helemaal niet in andere soorten besluitvorming.
Toen de onderzoekers de invoer van de striosomen uit de cortex afsloten, ontdekten ze dat de ratten de hoog-risico, hoog-beloningsoptie maar liefst 20 procent vaker begonnen te kiezen dan ze eerder hadden gekozen. Als de onderzoekers de input naar de striosomen stimuleerden, begonnen de ratten minder vaak de dure, hoge-beloningsoptie te kiezen.
Paul Glimcher, een professor in fysiologie en neurowetenschappen aan de New York University, beschrijft de studie als een "meesterwerk" en zegt dat hij vooral onder de indruk is van het gebruik van een nieuwe technologie, optogenetica, om een al lang bestaand mysterie op te lossen. De studie opent ook de mogelijkheid om de striosoomfunctie te bestuderen in andere soorten besluitvorming, voegt hij eraan toe.
"Dit breekt de 20-jarige puzzel die [Graybiel] schreef - wat doen de striosomen?" zegt Glimcher, die geen deel uitmaakte van het onderzoeksteam. “Over 10 jaar hebben we een veel completer beeld, waarvan dit papier de basis is. Ze heeft aangetoond dat we deze vraag kunnen beantwoorden, en beantwoordde het op één gebied. Veel laboratoria zullen dit nu oppakken en op andere gebieden oplossen. "
Emotionele poortwachter
De bevindingen suggereren dat het striatum, en de striosomen in het bijzonder, kunnen optreden als een poortwachter die sensorische en emotionele informatie uit de cortex absorbeert en deze integreert om een besluit te nemen over hoe te reageren, zeggen de onderzoekers.
Dat poortwachtercircuit lijkt ook een deel van de middenhersenen te bevatten, de substantia nigra genaamd, dat dopamine-bevattende cellen heeft die een belangrijke rol spelen bij motivatie en beweging. De onderzoekers zijn van mening dat deze substantia nigra-cellen, wanneer ze worden geactiveerd door input van de striosomen, een langdurig effect hebben op de besluitvormingsattitudes van een dier of mens.
"We zouden zo graag een manier vinden om deze bevindingen te gebruiken om angststoornissen en andere stoornissen waarbij stemming en emotie worden beïnvloed, te verlichten", zegt Graybiel. "Dat soort werk heeft er echt prioriteit aan."
Naast het nastreven van mogelijke behandelingen voor angststoornissen, proberen de onderzoekers nu een beter begrip te krijgen van de rol van de dopamine-bevattende substantia nigra-cellen in dit circuit, dat een cruciale rol speelt bij de ziekte van Parkinson en mogelijk ook betrokken is bij gerelateerde aandoeningen.
Het onderzoek werd gefinancierd door het National Institute of Mental Health, de CHDI Foundation, het Defense Advanced Research Projects Agency, het US Army Research Office, de Bachmann-Strauss Dystonia and Parkinson Foundation en de William N. en Bernice E. Bumpus Foundation.
Verhaal Bron:
Het bovenstaande verhaal is gebaseerd op materieel door Massachusetts Institute of Technology. Het originele artikel is geschreven door Anne Trafton. Opmerking: materialen kunnen worden bewerkt voor inhoud en lengte.
Journal Reference:
- Alexander Friedman, Daigo Homma, Leif G. Gibb, Ken-Ichi Amemori, Samuel J. Rubin, Adam S. Hood, Michael H. Riad, Ann M. Graybiel. Een Corticostriatal Path Targeting Striosomes regelt de besluitvorming onder conflict. Cel, 2015 DOI: 10.1016 / j.cell.2015.04.049
Besluitvormingsproces: Optogenetics onthullen hersennetwerk betrokken bij emotionele keuzes
Mei 28, 2015 12: 13 PM Door Susan Scutti
Tijdens conflicten rond ontwijkingsvermijding hebben onze hersenen toegang tot een gespecialiseerd netwerk met striosomen om ons te helpen moeilijke en emotionele beslissingen te nemen. Foto met dank aan Shutterstock.
Je hebt meer geld nodig, dus je wilt een goedbetaalde baan, maar je weet dat dat veel hard werk en waarschijnlijk ook late nachten en weekends betekent. Wanneer een doel zowel wenselijk als onaangenaam is, ervaren we een psychologisch conflict dat bekend staat als benaderingsvermijdingssituatie. Tijdens deze conflicten hebben onze hersenen toegang tot een gespecialiseerd netwerk dat ons helpt moeilijke en emotionele beslissingen te nemen, bijvoorbeeld MIT neurowetenschappers. Dit neurale circuit begint en eindigt met striosomen.
Wat zijn striosomen precies? Deze celclusters worden verspreid via het striatum - een groot hersengebied onder de hersenschors dat betrokken is bij het coördineren van onze bewegingen naar onze motivaties. Toch zijn striosomes zo klein en liggen ze zo diep in de hersenen dat onderzoekers het moeilijk vinden om ze in beeld te brengen met een fMRI. Om deze reden blijven ze een onontdekt gebied van de hersenen.
Eerdere studies uit het labo van Dr. Ann Graybiel, een MIT-professor en lid van het McGovern Institute for Brain Research, identificeerden regio's van de prefrontale cortex van de hersenen die naar de striosomen projecteren. Omdat deze regio's hielpen bij het verwerken van emoties, vermoedden de onderzoekers dat het hele hersencircuit op de een of andere manier gerelateerd kan zijn aan emoties. Belangrijk is dat bij apen beslissingen die worden genomen tijdens naderingsvermijdingsconflicten selectief een subset van neuronen activeren in een mediaal prefrontaal gebied dat lijkt overeen te komen met de menselijke zone die op de striosomen is gericht.
Om dit circuit en zijn functie beter te begrijpen, heeft het MIT-team een reeks experimenten ontworpen.
De hersenen ontdekken
De onderzoekers bestudeerden ratten bij het uitvoeren van vijf verschillende soorten gedragstaken. De keuzen van de knaagdieren waren relatief eenvoudig in vier van de settings, maar in één bouwden de onderzoekers een complexer scenario voor aanpak-vermijding. Tijdens deze doolhof-lopende taak moesten de ratten kiezen tussen twee opties: een met sterke chocolade (wat ze lekker vinden) en een helder licht (wat ze niet lekker vinden) en een andere optie met minder licht maar zwakkere chocolade.
Als wij mensen een soortgelijk zouden confronteren benaderingsvermijdingssituatie keuze, zouden we hoogstwaarschijnlijk angst ervaren, wat onze 'kosten-batenanalyse' zou beïnvloeden en uiteindelijk onze beslissing zou beïnvloeden.
De onderzoekers observeerden de reactie van de ratten en voegden een nieuwe dimensie toe aan deze vijf onthullende taken. Tijdens sommige van de doolhofruns draaiden de wetenschappers corticale input naar de striosomen van de ratten aan en uit door licht direct op de corticale cellen te schijnen - een neuromodulatiemethode bekend als optogenetics.
Door de ratten te verlichten ' besluitvormingsprocessen, ontdekten de onderzoekers dat het circuit dat de cortex met de striosomen verbindt een rol speelde tijdens de aanpak-vermijdtaak, maar in de vier andere taken hadden de striosomen helemaal geen invloed op het besluitvormingsproces.
Deze bevindingen suggereren dat het striatum (en in het bijzonder de striosomen) als een mentale poortwachter kunnen fungeren, zeggen de onderzoekers. De striosomen absorberen sensorische en emotionele informatie afkomstig van de cortex en integreren deze vervolgens om een beslissing te nemen.
Ditzelfde circuit lijkt de substantia nigra te omvatten, een regio met de middenhersenen die dopamine-bevattende cellen bevat. Wanneer ze door de striosomen worden geactiveerd, speculeren de onderzoekers, deze substantia nigra-cellen hebben een langetermijneffect op besluitvormingsattitudes.
Uiteindelijk suggereert dit onderzoek nieuwe mogelijkheden om a te verlichtennxiety en andere gemoedstoestanden of emotionele stoornissen. Door de rol van de dopamine-bevattende substantia nigra-cellen beter te begrijpen, geloven de bendes van MIT dat ze ook kunnen leren hoe ze de symptomen van Parkinson en verwante stoornissen.
Bron: Friedman A, Homma D, Gibb LG, et al. Een corticostriataal pad gericht op striosomen controleert de besluitvorming onder conflicten. Cel. 2015.
;