(L) Striatum kontroluje decyzje dotyczące unikania (2015)

Obwód mózgu, który kontroluje decyzje, które wywołują wysoki lęk

Data:

28 maja 2015 r.

Źródło:

Massachusetts Institute of Technology

Podsumowanie:

Niektóre decyzje budzą dużo większy niepokój niż inne. Do najbardziej prowokujących są te, które wiążą się z opcjami zarówno pozytywnymi, jak i negatywnymi, takimi jak podjęcie płatniejszej pracy w mieście z dala od rodziny i przyjaciół, w przeciwieństwie do pozostawania na miejscu z mniejszym wynagrodzeniem.

Niektóre decyzje budzą dużo większy niepokój niż inne. Do najbardziej prowokujących są te, które wiążą się z opcjami zarówno pozytywnymi, jak i negatywnymi, takimi jak podjęcie płatniejszej pracy w mieście z dala od rodziny i przyjaciół, w przeciwieństwie do pozostawania na miejscu z mniejszym wynagrodzeniem.

Naukowcy z MIT zidentyfikowali teraz obwód nerwowy, który wydaje się leżeć u podstaw podejmowania decyzji w tego typu sytuacjach, co nazywamy konfliktem podejścia do unikania. Odkrycia mogą pomóc naukowcom w odkryciu nowych sposobów leczenia zaburzeń psychicznych, które charakteryzują się zaburzeniami podejmowania decyzji, takich jak depresja, schizofrenia i zaburzenie osobowości typu borderline.

„Aby stworzyć lekarstwo na tego typu zaburzenia, musimy zrozumieć, jak działa proces podejmowania decyzji” - mówi Alexander Friedman, naukowiec z McGovern Institute for Brain Research na MIT i główny autor artykułu opisującego ustalenia z 28 maja w numerze Komórka.

Friedman i jego współpracownicy zademonstrowali również pierwszy krok w kierunku opracowania możliwych terapii dla tych zaburzeń: manipulując tym obwodem u gryzoni, byli w stanie przekształcić preferencje dla wyborów o niższym ryzyku, niższych wypłatach w preferencje dla większych wypłat, pomimo ich wyższych kosztów.

Głównym autorem artykułu jest Ann Graybiel, profesor MIT Institute i członek McGovern Institute. Inni autorzy to postdoc Daigo Homma, naukowcy Leif Gibb i Ken-ichi Amemori, studenci Samuel Rubin i Adam Hood oraz asystent techniczny Michael Riad.

Dokonywanie trudnych wyborów

Nowe badanie powstało w wyniku starań o określenie roli striosomów - skupisk komórek rozmieszczonych w prążkowiu, dużym regionie mózgu zaangażowanym w koordynację ruchu i emocji oraz powiązanym z niektórymi zaburzeniami człowieka. Graybiel odkrył striosomy wiele lat temu, ale ich funkcja pozostała tajemnicza, po części dlatego, że są tak małe i głęboko w mózgu, że trudno jest je obrazować za pomocą funkcjonalnego rezonansu magnetycznego (fMRI).

Wcześniejsze badania z laboratorium Graybiela zidentyfikowały obszary kory przedczołowej mózgu, które wystają do striosomów. Regiony te są zaangażowane w przetwarzanie emocji, więc naukowcy podejrzewali, że ten obwód może być również powiązany z emocjami.

Aby przetestować ten pomysł, naukowcy zbadali myszy, wykonując pięć różnych typów zadań behawioralnych, w tym scenariusz podejścia-unikania. W tej sytuacji szczury biegające po labiryncie musiały wybierać między jedną opcją, która zawierała mocną czekoladę, którą lubią, i jasnym światłem, którego nie lubią, a opcją ze słabszym światłem, ale słabszą czekoladą.

Kiedy ludzie są zmuszeni do podejmowania tego rodzaju decyzji dotyczących kosztów i korzyści, zwykle odczuwają niepokój, który wpływa na dokonywane przez nich wybory. „Ten rodzaj zadania jest potencjalnie bardzo istotny w przypadku zaburzeń lękowych” - mówi Gibb. „Gdybyśmy mogli dowiedzieć się więcej o tym obwodzie, może moglibyśmy pomóc ludziom z tymi zaburzeniami”.

Naukowcy przetestowali również szczury w czterech innych scenariuszach, w których wybory były łatwiejsze i mniej obciążone lękiem.

„Porównując wydajność w tych pięciu zadaniach, mogliśmy spojrzeć na podejmowanie decyzji pod względem kosztów i korzyści w porównaniu z innymi rodzajami podejmowania decyzji, co pozwoli nam dojść do wniosku, że podejmowanie decyzji dotyczących kosztów i korzyści jest wyjątkowe” - mówi Friedman.

Wykorzystując optogenetykę, która pozwoliła im włączyć lub wyłączyć korowy wkład do striosomów poprzez świecenie światłem na komórki korowe, naukowcy odkryli, że obwód łączący korę z striosomami odgrywa przyczynową rolę w wpływaniu na decyzje w zadaniu unikania podejścia, ale w ogóle w innych rodzajach podejmowania decyzji.

Kiedy naukowcy odcięli dopływ striosomów z kory, odkryli, że szczury zaczęły wybierać opcję wysokiego ryzyka, wysoką nagrodę, tak samo jak 20 procent częściej niż wcześniej wybrali. Jeśli naukowcy pobudzili wkład do striosomów, szczury zaczęły rzadziej wybierać kosztowną, wysoką nagrodę.

Paul Glimcher, profesor fizjologii i neurologii na Uniwersytecie w Nowym Jorku, opisuje badanie jako „arcydzieło” i mówi, że jest pod szczególnym wrażeniem zastosowania nowej technologii optogenetyki do rozwiązania wieloletniej tajemnicy. Dodaje, że badanie otwiera również możliwość badania funkcji striosomalnych w innych typach podejmowania decyzji.

„To łamie dwudziestoletnią łamigłówkę, którą napisał [Graybiel] - co robią striosomy?” mówi Glimcher, który nie był częścią zespołu badawczego. „Za 20 lat będziemy mieli znacznie pełniejszy obraz, którego fundamentem jest niniejszy artykuł. Pokazała, że ​​możemy odpowiedzieć na to pytanie i odpowiedziała na nie w jednym obszarze. Wiele laboratoriów podejmie się teraz tego problemu i rozwiąże go w innych obszarach ”.

Emocjonalny strażnik

Odkrycia sugerują, że prążkowie, aw szczególności striosomy, mogą działać jako strażnik, który pochłania informacje zmysłowe i emocjonalne pochodzące z kory mózgowej i integruje je, aby podjąć decyzję, jak zareagować, twierdzą naukowcy.

Wydaje się, że ten obwód strażnika obejmuje również część śródmózgowia zwaną istotą czarną, w której znajdują się komórki zawierające dopaminę, które odgrywają ważną rolę w motywacji i ruchu. Naukowcy są przekonani, że po aktywacji przez dane wejściowe ze striosomów, te komórki istoty czarnej wywierają długoterminowy wpływ na postawy pacjenta w procesie podejmowania decyzji.

„Chcielibyśmy znaleźć sposób na wykorzystanie tych odkryć do łagodzenia zaburzeń lękowych i innych zaburzeń, na które wpływa nastrój i emocje” - mówi Graybiel. „Tego rodzaju praca ma dla niej prawdziwy priorytet”.

Oprócz poszukiwania możliwych metod leczenia zaburzeń lękowych, naukowcy próbują teraz lepiej zrozumieć rolę komórek istoty czarnej zawierających dopaminę w tym obwodzie, który odgrywa kluczową rolę w chorobie Parkinsona i może być również zaangażowany w powiązane zaburzenia.

Badania zostały sfinansowane przez Narodowy Instytut Zdrowia Psychicznego, Fundację CHDI, Agencję Zaawansowanych Projektów Badawczych Obrony, Biuro Badawcze Armii Amerykańskiej, Fundację Bachmann-Strauss Dystonia i Parkinsona oraz Fundację Williama N. i Bernice E. Bumpus.


Źródło historii:

Powyższa historia jest oparta na materiały przez Massachusetts Institute of Technology. Oryginalny artykuł został napisany przez Anne Trafton. Uwaga: Materiały mogą być edytowane pod kątem zawartości i długości.


Referencje czasopisma:

  1. Alexander Friedman, Daigo Homma, Leif G. Gibb, Ken-Ichi Amemori, Samuel J. Rubin, Adam S. Hood, Michael H. Riad, Ann M. Graybiel. Ścieżka kortykostriatalna ukierunkowana na striosomy kontroluje podejmowanie decyzji w warunkach konfliktu. Komórka, 2015 DOI: 10.1016 / j.cell.2015.04.049

 


 

Proces podejmowania decyzji: Optogenetics odkrywa sieć mózgu zaangażowaną w wybory emocjonalne

Maj 28, 2015 12: 13 PM By Susan Scutti

Podczas konfliktów unikania podejścia nasz mózg ma dostęp do wyspecjalizowanej sieci obejmującej striosomy, aby pomóc nam podejmować trudne i emocjonalne decyzje. Zdjęcie dzięki uprzejmości Shutterstock.

Potrzebujesz więcej pieniędzy, więc chcesz mieć wysoko płatną pracę, ale wiesz, że oznaczałoby to dużo ciężkiej pracy i prawdopodobnie późnych nocy i weekendów. Ilekroć cel jest zarówno pożądany, jak i nieprzyjemny, doświadczamy konfliktu psychologicznego znanego jako unikanie podejścia. Podczas tych konfliktów nasze mózgi uzyskują dostęp do wyspecjalizowanej sieci, która, powiedzmy, pomaga nam podejmować trudne i emocjonalne decyzje Neuronaukowcy MIT. Ten obwód nerwowy zaczyna się i kończy striosomami.

Czym dokładnie są striosomy? Te skupiska komórek są rozmieszczone w prążkowiu - dużym obszarze mózgu pod korą mózgową, który uczestniczy w koordynowaniu naszych ruchów do naszych motywacji. Jednak striosomy są tak małe i leżą tak głęboko w mózgu, że naukowcy mają trudności z ich obrazowaniem za pomocą fMRI. Z tego powodu pozostają nieodkrytym terytorium mózgu.

Poprzednie badania z laboratorium dr Ann Graybiel, profesor MIT i członek Instytutu Badań nad Mózgiem McGoverna, zidentyfikowały obszary kory przedczołowej mózgu, które projektują do striosomów. Ponieważ te regiony pomogły przetwarzać emocje, naukowcy podejrzewali, że cały obwód mózgu może być w jakiś sposób powiązany z emocjami. Co ważne, u małp decyzje podejmowane podczas konfliktów unikania podejścia selektywnie aktywują podzbiór neuronów w środkowym obszarze przedczołowym, który wydaje się odpowiadać strefie ludzkiej atakującej striosomy.

Chcąc lepiej zrozumieć ten obwód i jego funkcję, zespół MIT zaprojektował serię eksperymentów.

Odkrywanie mózgu

Naukowcy badali szczury, wykonując pięć różnych rodzajów zadań behawioralnych. Wybór gryzoni był stosunkowo prosty w czterech ustawieniach, ale w jednym naukowcy skonstruowali bardziej złożony scenariusz unikania podejścia. Podczas tego zadania z labiryntem szczury musiały wybierać między dwiema opcjami: jedną z mocną czekoladą (którą lubią) i jasnym światłem (którego nie lubią) i drugą opcją ze słabszym światłem, ale słabszą czekoladą.

Gdybyśmy, ludzie, mieli skonfrontować się z podobnym unikanie podejścia wyboru, najprawdopodobniej doświadczylibyśmy niepokoju, który wpłynąłby na naszą „analizę kosztów i korzyści” i ostatecznie wpłynął na naszą decyzję.

Obserwując reakcję szczurów, naukowcy dodali kolejny wymiar do tych pięciu odkrywczych zadań. Podczas niektórych prób labiryntu naukowcy włączali i wyłączali wkład korowy do striosomów szczurów, świecąc światłem bezpośrednio na komórki korowe - metoda neuromodulacji znana jako optogenetyka.

Oświetlając szczury procesy decyzyjnenaukowcy odkryli, że obwód łączący korę z striosomami odgrywał rolę podczas zadania podejścia do unikania, ale w czterech innych zadaniach striosomy w ogóle nie miały wpływu na proces podejmowania decyzji.

Te odkrycia sugerują, że prążkowie (a zwłaszcza striosomy) mogą działać jako mentalny strażnik, twierdzą naukowcy. Striosomy absorbują informacje czuciowe i emocjonalne pochodzące z kory mózgowej, a następnie integrują je, aby podjąć decyzję.

Ten sam obwód wydaje się obejmować istotę czarną, region śródmózgowia, który ma komórki zawierające dopaminę. Naukowcy przypuszczają, że po aktywacji przez striosomy te komórki istoty czarnej dają długotrwały efekt postawy decyzyjne.

Ostatecznie badania te sugerują nowe możliwości odciążenianiepokój i inne nastroje lub zaburzenia emocjonalne. Dzięki lepszemu zrozumieniu roli komórek istoty czarnej zawierających dopaminę, gang z MIT wierzy, że może również nauczyć się łagodzić objawy Choroba Parkinsona i pokrewne zaburzenia.

Źródło: Friedman A, Homma D, Gibb LG i wsp. Ścieżka kortykostriatalna ukierunkowana na striosomy kontroluje podejmowanie decyzji w konflikcie. Komórka. 2015.