Opmerkingen: Eerste onderzoek om directe correlatie te laten zien tussen afgenomen grijze massa van de frontale cortex (hypofrontaliteit) en beloningstekort (desensibilisatie)
Grijze materie in het besturingscentrum van de hersenen gekoppeld aan het vermogen om beloningen te verwerken
November 29th, 2011 in Neuroscience
Hoe meer grijze stof je hebt in het besluitvormende, gedachtenverwerkende deel van je hersenen, hoe beter je vermogen om beloningen en consequenties te beoordelen. Dat lijkt misschien een voor de hand liggende conclusie, maar een nieuwe studie uitgevoerd door het Brookhaven National Laboratory van het Amerikaanse Department of Energy is de eerste die dit verband aantoont tussen structuur en functie bij gezonde mensen - en de verslechtering van zowel structuur als functie bij mensen die verslaafd zijn aan cocaïne. . De studie verschijnt in het Journal of Cognitive Neuroscience.
"Deze studie documenteert voor het eerst het belang van het belonen van de verwerking van structurele integriteit van grijze stof in de delen van de prefrontale cortex van de hersenen die betrokken zijn bij executieve functies van hogere orde, inclusief zelfbeheersing en besluitvorming," zei Muhammad Parvaz, een postdoctoraal onderzoeker bij Brookhaven Lab en een co-hoofdauteur van het papier.
"Eerdere studies uitgevoerd in Brookhaven en elders hebben de structurele integriteit van de prefrontale cortex bij drugsverslaving en de functionele componenten van beloningsverwerking onderzocht, maar deze studies werden afzonderlijk uitgevoerd", zei Parvaz. "We wilden weten of de specifieke functie van beloningsverwerking kan worden 'in kaart gebracht' op de onderliggende hersenstructuur - of en hoe deze twee gerelateerd zijn," voegde hij eraan toe.
Verschillen in het volume van de grijze stof - de hoeveelheid hersenstof die bestaat uit zenuwcellichamen, in tegenstelling tot de axonen van de "witte stof" die de verbindingen tussen cellen vormen - zijn waargenomen bij een reeks neuropsychiatrische ziekten in vergelijking met gezonde toestanden, uitgelegd Anna Konova, de andere co-hoofdauteur op papier. "We wilden meer weten over wat deze verschillen functioneel betekenen bij gezonde individuen en bij drugsverslaafden," zei ze.
Om deze structuur-functie-relatie te onderzoeken, voerden de wetenschappers hersenscans uit met magnetische resonantiebeeldvorming (MRI) om het hersenvolume te meten bij 17 gezonde mensen en 22 cocaïnegebruikers. De scans verzamelen structurele metingen voor de hele hersenen en kunnen voxel-voor-voxel worden geanalyseerd - het equivalent van driedimensionale pixels - om gedetailleerde metingen voor individuele hersengebieden te krijgen.
Binnen een korte periode van de MRI-scans gebruikten de wetenschappers ook elektroden die op de hoofdhuid van de proefpersonen waren geplaatst om een bepaald elektrisch signaal te meten dat bekend staat als de P300 (een gebeurtenisgerelateerd potentieel afgeleid van een lopend elektro-encefalogram of EEG, dat wil zeggen tijd- gekoppeld aan een bepaalde gebeurtenis). Deze specifieke maatstaf kan hersenactiviteit indexeren die verband houdt met de verwerking van beloningen. Tijdens deze elektrische opnames voerden de proefpersonen een getimede psychologische taak uit (knoppen indrukken volgens een specifieke set regels) met het vooruitzicht om verschillende niveaus van geldelijke beloning te verdienen, van geen geld tot 45 cent voor elk correct antwoord met een totale potentiële beloning. van $ 50.
Eerdere onderzoeken door het onderzoeksteam hebben aangetoond dat bij gezonde personen het P300-signaal groter wordt naarmate er meer geld wordt beloond. Cocaïneverslaafden vertonen echter niet deze differentiële respons in de P300-meting van hersenactiviteit, hoewel ze, net als gezonde proefpersonen, de taak als interessanter en opwindender beschouwen wanneer de potentiële beloning groter is.
De huidige studie breidde deze resultaten uit door ze voor de eerste keer te verbinden met de structurele metingen.
De wetenschappers gebruikten statistische methoden om correlaties te zoeken tussen het verschil in hersenactiviteit waargenomen in de omstandigheden met hoge beloning en geen beloning - hoeveel de P300-respons van de hersenen veranderde met toenemende beloning - en het volume van grijze stof in verschillende delen van de hersenen als gemeten voxel-voor-voxel in de MRI-scans.
Bij de gezonde proefpersonen was de mate van verandering in het P300-signaal met toenemende beloning het sterkst gecorreleerd met het volume grijze stof in drie gebieden van de prefrontale cortex.
"Hoe hoger het volume grijze stof in die specifieke regio's, hoe meer hersenactiviteit er toenam voor de hoogste geldelijke beloning in vergelijking met de niet-beloningsvoorwaarde," zei Konova.
De aan cocaïne verslaafde individuen hadden in deze regio's een verminderd volume van grijze stof in vergelijking met de gezonde proefpersonen, en geen detecteerbare verschillen tussen de beloningsvoorwaarden in de P300-maat voor hersenactiviteit. Er waren ook geen significante correlaties tussen de eerste en de laatste - structuur- en functiematen - bij de aan cocaïne verslaafde proefpersonen.
"Deze bevindingen suggereren dat een verminderde verwerking van beloningen kan worden toegeschreven aan tekorten in de structurele integriteit van de hersenen, vooral in prefrontale corticale regio's die betrokken zijn bij cognitieve en emotionele functies van hogere orde," zei Parvaz. "Deze studie valideert daarom het gebruik van de structurele metingen verkregen door MRI als indicatief voor functionele tekorten."
De implicaties zijn belangrijk voor het begrijpen van het potentiële verlies van controle en nadelige besluitvorming die kunnen optreden bij mensen die aan een drugsverslaving lijden, legde Konova uit: “Deze tekortkomingen in structuur en functie kunnen zich vertalen in disfunctioneel gedrag in de echte wereld. In het bijzonder kan een verminderd vermogen om beloningen te vergelijken en verminderde grijze massa in de prefrontale cortex culmineren in het gecompromitteerde vermogen om plezier te ervaren en om gedrag te beheersen, vooral in situaties met een hoog risico - bijvoorbeeld bij hunkering of onder stress - waardoor individuen drugs gebruiken ondanks catastrofale gevolgen. "
De auteurs erkennen dat er nog steeds vragen zijn over de vraag of deze veranderingen in de hersenstructuur en -functie een oorzaak of een gevolg zijn van verslaving. Maar het gebruik van multimodale beeldvormingstechnieken, zoals geïllustreerd door deze studie, kan nieuwe manieren openen om deze en andere vragen aan te pakken die relevant zijn voor het begrijpen van menselijke motivatie in zowel gezondheid als ziektetoestanden, met bijzondere relevantie voor de behandeling van drugsverslaving.
Meer informatie: Structurele integriteit van de pre-frontale cortex moduleert elektrocorticale gevoeligheid voor beloning: http: //www.mitpres. jocn_a_00166
Geleverd door Brookhaven National Laboratory
"Grijze materie in het controlecentrum van de hersenen gekoppeld aan het vermogen om beloningen te verwerken." 29 november 2011. http://medicalxpress.com/news/2011-11-gray-brain-center-linked-ability.html
;
