Brain krets som styrer beslutninger som induserer høy angst identifisert
Dato:
Kan 28, 2015
kilde:
Massachusetts Institute of Technology
Sammendrag:
Noen avgjørelser vekker langt mer angst enn andre. Blant de mest angstproduserende er de som involverer alternativer med både positive og negative elementer, som for eksempel velger å ta en høyere betalende jobb i en by langt fra familie og venner, i motsetning til å velge å bli satt med mindre lønn.
Noen avgjørelser vekker langt mer angst enn andre. Blant de mest angstproduserende er de som involverer alternativer med både positive og negative elementer, som for eksempel velger å ta en høyere betalende jobb i en by langt fra familie og venner, i motsetning til å velge å bli satt med mindre lønn.
MIT forskere har nå identifisert en neural krets som synes å ligge til grunn for beslutningstaking i denne typen situasjon, som er kjent som tilnærming-unngå konflikt. Resultatene kan hjelpe forskere til å finne nye måter å behandle psykiatriske forstyrrelser som har nedsatt beslutningstaking, som depresjon, skizofreni og borderline personlighetsforstyrrelse.
"For å skape en behandling for denne typen lidelser, må vi forstå hvordan beslutningsprosessen fungerer," sier Alexander Friedman, forsker ved MITs McGovern Institute for Brain Research og hovedforfatter av en artikkel som beskriver funn i 28. mai-utgaven av Cell.
Friedman og kollegaer demonstrerte også det første skrittet mot å utvikle mulige terapier for disse lidelsene: Ved å manipulere denne kretsen i gnagere kunne de forandre preferanser for lavere risiko, lavere utbetalingsvalg, til preferanse for større utbetalinger til tross for større kostnader.
Papirets seniorforfatter er Ann Graybiel, professor i MIT Institute og medlem av McGovern Institute. Andre forfattere er postdoktor Daigo Homma, forskere Leif Gibb og Ken-ichi Amemori, studenter Samuel Rubin og Adam Hood, og teknisk assistent Michael Riad.
Å gjøre harde valg
Den nye studien vokste ut av et forsøk på å finne ut hvilken rolle striosomer har - klynger av celler fordelt gjennom striatum, en stor hjerneområde involvert i å koordinere bevegelse og følelser og involvert i noen menneskelige lidelser. Graybiel oppdaget striosomer for mange år siden, men funksjonen deres hadde forblitt mystisk, delvis fordi de er så små og dypt inne i hjernen at det er vanskelig å avbilde dem med funksjonell magnetisk resonansavbildning (fMRI).
Tidligere studier fra Graybiels laboratorium identifiserte regioner i hjernens prefrontale cortex som projiserer til striosomer. Disse regionene har vært involvert i behandlingen av følelser, så forskerne mistenkte at denne kretsen også kan være relatert til følelser.
For å teste denne ideen studerte forskerne mus da de utførte fem forskjellige typer atferdsmessige oppgaver, inkludert et tilnærmings-unngåelses-scenario. I den situasjonen måtte rotter som kjørte en labyrint velge mellom ett alternativ som inkluderte sterk sjokolade, som de liker, og sterkt lys, som de ikke gjør, og et alternativ med svakere, svakere sjokolade.
Når mennesker blir tvunget til å ta slike kostnads-nyttebeslutninger, opplever de vanligvis angst, noe som påvirker valgene de tar. "Denne typen oppgaver er potensielt veldig relevant for angstlidelser," sier Gibb. "Hvis vi kunne lære mer om dette kretsløpet, kan vi kanskje hjelpe mennesker med disse lidelsene."
Forskerne testet også rotter i fire andre scenarier der valgene var enklere og mindre fulle av angst.
"Ved å sammenligne ytelse i disse fem oppgavene, kan vi se på kostnads-nytte-beslutningstaking mot andre typer beslutningstaking, slik at vi kan komme til den konklusjonen at kostnads-nytte-beslutningstaking er unik," sier Friedman.
Ved hjelp av optogenetics, som tillot dem å slå kortikalt inngang til striosomene på eller av ved å skinne lys på de corticale cellene, fant forskerne at kretsen som forbinder cortexen med striosomene, spiller en årsakss rolle i å påvirke avgjørelser i tilnærming-unngåringsoppgaven, men ingen i det hele tatt i andre typer beslutningsprosesser.
Når forskerne sluttet innspill til striosomene fra cortex, fant de at rotene begynte å velge høyrisiko, høyt belønningsalternativ så mye som 20 prosent oftere enn de tidligere hadde valgt det. Hvis forskerne stimulerte innspill til striosomene, begynte rotterne å velge det høye, høye belønningsalternativet sjeldnere.
Paul Glimcher, professor i fysiologi og nevrovitenskap ved New York University, beskriver studien som et "mesterverk" og sier at han er spesielt imponert over bruken av en ny teknologi, optogenetikk, for å løse et langvarig mysterium. Studien åpner også muligheten for å studere striosomfunksjon i andre typer beslutningsprosesser, legger han til.
"Dette sprekker det 20 år lange puslespillet som [Graybiel] skrev - hva gjør striosomene?" sier Glimcher, som ikke var en del av forskerteamet. “Om ti år vil vi ha et mye mer fullstendig bilde, hvor denne artikkelen er grunnstenen. Hun har demonstrert at vi kan svare på dette spørsmålet, og besvarte det på ett område. Mange laboratorier vil nå ta dette opp og løse det på andre områder. "
Emosjonell gatekeeper
Funnene antyder at striatumet, og spesielt striosomene, kan fungere som en gatekeeper som absorberer sensorisk og emosjonell informasjon som kommer fra cortexen og integrerer den for å gi en beslutning om hvordan man skal reagere, sier forskerne.
Den portvaktkretsen ser også ut til å omfatte en del av mellomhjernen kalt substantia nigra, som har dopaminholdige celler som spiller en viktig rolle i motivasjon og bevegelse. Forskerne mener at når disse aktiveres av innspill fra striosomene, produserer disse substantia nigra-celler en langsiktig effekt på et dyrs eller menneskelig pasients holdninger til beslutningstaking.
"Vi vil så gjerne finne en måte å bruke disse funnene på for å lindre angstlidelser og andre lidelser der humør og følelser påvirkes," sier Graybiel. "Den slags arbeid har en reell prioritet."
I tillegg til å forfølge mulige behandlinger for angstlidelser, prøver forskerne nå å forstå rollen til de dopaminholdige substantia nigra-celler i denne kretsen, som spiller en kritisk rolle i Parkinsons sykdom og kan også være involvert i relaterte lidelser.
Forskningen ble finansiert av Statens institutt for mental helse, CHDI-stiftelsen, Forsvarsforskningsprosjektbyrået, US Army Research Office, Bachmann-Strauss Dystonia og Parkinson Foundation, og William N. og Bernice E. Bumpus Foundation.
Historie Kilde:
Ovenstående historie er basert på materialer levert av Massachusetts Institute of Technology. Den opprinnelige artikkelen ble skrevet av Anne Trafton. Merk: Materialer kan redigeres for innhold og lengde.
Journal Reference:
- Alexander Friedman, Daigo Homma, Leif G. Gibb, Ken-Ichi Amemori, Samuel J. Rubin, Adam S. Hood, Michael H. Riad, Ann M. Graybiel. En kortikostriatal bane Targeting Striosomes kontrollerer beslutningstaking under konflikt. Cell, 2015 DOI: 10.1016 / j.cell.2015.04.049
Beslutningsprosess: Optogenetikk avdekke hjernenettverk involvert i følelsesmessige valg
Kan 28, 2015 12: 13 PM By Susan Scutti
Under tilnærming-unngå konflikter, får hjernen et spesialisert nettverk som involverer striosomene for å hjelpe oss med å ta vanskelige og følelsesmessige beslutninger. Foto høflighet av Shutterstock.
Du trenger mer penger, så du vil ha en høybetalt jobb, men du vet det ville bety mye hardt arbeid og trolig sent netter og helger også. Når et mål er både ønskelig og ubehagelig, opplever vi en psykologisk konflikt kjent som tilnærming-unngåelse. Under disse konfliktene har hjernene tilgang til et spesialisert nettverk som hjelper oss med å ta vanskelige og følelsesmessige beslutninger, sier MIT neuroscientists. Denne nevrale kretsen begynner og slutter med striosomer.
Hva er nøyaktig striosomer? Disse celleklyngene distribueres gjennom striatumen - en stor hjerneområde under cerebral cortex som er involvert i å koordinere våre bevegelser til våre motivasjoner. Likevel, striosomer er så små og ligger så dypt inne i hjernen, forskere synes det er vanskelig å få dem til å bilde med en fMRI. Av denne grunn forblir de et uoppdaget territorium av hjernen.
Tidligere studier fra laboratoriet av Dr. Ann Graybiel, en MIT professor og medlem av McGovern Institute for Brain Research, identifiserte områder av hjernens prefrontale cortex som projiserer til striosomes. Fordi disse områdene bidro til å behandle følelser, mente forskerne at hele hjernekretsen kunne være relatert på en eller annen måte til følelser. Det er viktig at i aper beslutter beslutninger under tilnærming-unngå konflikter selektivt en delmengde av nevroner i en medial prefrontal region som ser ut til å korrespondere med den menneskelige sonen som retter seg mot striosomene.
Ønsker å bedre forstå denne kretsen og dens funksjon, utformet MIT-teamet en rekke eksperimenter.
Oppdage hjernen
Forskerne studerte rotter da de utførte fem forskjellige typer atferdsoppgaver. Gnagernes valg var relativt enkelt i fire av innstillingene, men i en, konstruerte forskerne et mer komplisert tilnærming-unngår scenario. Under denne labyrint-løpende oppgaven måtte rotterne velge mellom to alternativer: en som inkluderte sterk sjokolade (som de liker) og et sterkt lys (som de ikke liker) og et annet alternativ med lysere, men svakere sjokolade.
Hvis vi mennesker skulle konfrontere en lignende tilnærming-unngåelse valg, vil vi mest sannsynlig oppleve angst, noe som vil påvirke vår "nytte-analyse" og til slutt påvirke vår beslutning.
Ved å observere rottens respons, la forskerne en annen dimensjon til disse fem avslørende oppgavene. Under noen av labyrintene ble forskerne slått av kortikale innganger til rotterens striosomer av og på ved å skinne lys direkte på corticale celler - en nevromodulasjonsmetode kjent som optogenetics.
Ved å belyse rotterne ' beslutningsprosesser, oppdaget forskerne at kretsen som forbinder cortexen med striosomene spilte en rolle under tilnærming-unngåringsoppgaven, men i de fire andre oppgavene hadde striosomene ikke på noen måte innvirkning på beslutningsprosessen.
Disse funnene antyder at striatumet (og spesielt striosomene) kan fungere som en mental gatekeeper, sier forskerne. Den striosomes absorbere sensorisk og emosjonell informasjon kommer fra cortex og deretter integrere den for å produsere en beslutning.
Samme krets ser ut til å inkludere substantia nigra, en midbrain region som har dopamin-holdige celler. Når de aktiveres av striosomene, spekulerer forskerne, at disse substantielle nigracellene gir en langsiktig effekt på beslutningsprosess holdninger.
Til slutt foreslår denne undersøkelsen nye muligheter for å lindre anxiety og andre stemninger eller følelsesmessige lidelser. Ved å bedre forstå rollen til de dopaminholdige substantia nigra-cellene, mener gjengen fra MIT at de også kan lære å lette symptomene på Parkinsons sykdom og relaterte lidelser.
Kilde: Friedman A, Homma D, Gibb LG, et al. En kortikostriatal sti som retter seg mot striosomer styrer beslutningstaking under konflikt. Cell. 2015.