Komentarze: Pierwsze badanie wykazujące bezpośrednią korelację między zmniejszoną szarą materią kory czołowej (hipofrontalność) a niedoborem nagrody (odczulanie)
Szara substancja w centrum kontroli mózgu związana ze zdolnością do przetwarzania nagrody
Listopad 29th, 2011 w Neuroscience
Im więcej istoty szarej znajduje się w części mózgu odpowiedzialnej za podejmowanie decyzji i przetwarzanie myśli, tym lepsza jest zdolność oceny nagród i konsekwencji. Może się to wydawać oczywistym wnioskiem, ale nowe badanie przeprowadzone w Brookhaven National Laboratory amerykańskiego Departamentu Energii jako pierwsze pokazuje związek między strukturą i funkcją u zdrowych ludzi - a upośledzeniem zarówno struktury, jak i funkcji u osób uzależnionych od kokainy . Badanie pojawiło się w Journal of Cognitive Neuroscience.
„To badanie po raz pierwszy dokumentuje znaczenie nagradzania przetwarzania integralności strukturalnej istoty szarej w częściach kory przedczołowej mózgu, które są zaangażowane w funkcje wykonawcze wyższego rzędu, w tym samokontrolę i podejmowanie decyzji” - powiedział Muhammad Parvaz, stypendysta podoktoranckiego w Brookhaven Lab i współautor publikacji.
„Poprzednie badania przeprowadzone w Brookhaven i innych miejscach dotyczyły strukturalnej integralności kory przedczołowej w uzależnieniu od narkotyków oraz funkcjonalnych składników przetwarzania nagrody, ale badania te były prowadzone oddzielnie” - powiedział Parvaz. „Chcieliśmy wiedzieć, czy konkretną funkcję przetwarzania nagrody można„ zmapować ”na podstawową strukturę mózgu - czy i jak te dwie rzeczy są ze sobą powiązane” - dodał.
Różnice w objętości istoty szarej - ilości materii mózgowej zbudowanej z ciał komórek nerwowych, w przeciwieństwie do aksonów „istoty białej”, które tworzą połączenia między komórkami - zaobserwowano w szeregu chorób neuropsychiatrycznych w porównaniu ze stanami zdrowymi. Anna Konova, druga współautorka artykułu. „Chcieliśmy dowiedzieć się więcej o tym, co te różnice oznaczają funkcjonalnie u osób zdrowych i osób uzależnionych od narkotyków” - powiedziała.
Aby zbadać tę zależność struktura-funkcja, naukowcy wykonali skany mózgu metodą rezonansu magnetycznego (MRI), aby zmierzyć objętość mózgu 17 zdrowych osób i 22 osób używających kokainy. Skany zbierają pomiary strukturalne całego mózgu i mogą być analizowane woksel po wokselu - odpowiednik trójwymiarowych pikseli - w celu uzyskania szczegółowych pomiarów dla poszczególnych obszarów mózgu.
W krótkim okresie skanowania MRI naukowcy wykorzystali również elektrody umieszczone na skórze głowy badanych do pomiaru określonego sygnału elektrycznego znanego jako P300 (potencjał związany ze zdarzeniem pochodzący z trwającego elektroencefalogramu lub EEG, czyli zablokowane na określone wydarzenie). Ta konkretna miara może indeksować aktywność mózgu związaną z przetwarzaniem nagrody. Podczas tych nagrań elektrycznych badani wykonywali określone w czasie zadanie psychologiczne (naciskanie przycisków zgodnie z określonym zestawem reguł) z perspektywą uzyskania różnych poziomów nagrody pieniężnej, od braku pieniędzy do 45 centów za każdą poprawną odpowiedź z całkowitą potencjalną nagrodą 50 $.
Poprzednie badania przeprowadzone przez zespół badawczy wykazały, że u zdrowych osób sygnał P300 zwiększa się wraz z kwotą oferowanej nagrody pieniężnej. Osoby uzależnione od kokainy nie wykazują jednak tej różniczkowej odpowiedzi w pomiarze aktywności mózgu P300, chociaż, podobnie jak osoby zdrowe, oceniają to zadanie jako bardziej interesujące i ekscytujące, gdy potencjalna nagroda jest większa.
Obecne badanie rozszerzyło te wyniki, łącząc je po raz pierwszy z pomiarami strukturalnymi.
Naukowcy wykorzystali metody statystyczne, aby znaleźć korelacje między różnicą w aktywności mózgu obserwowaną w warunkach wysokiej i bez nagrody - jak bardzo odpowiedź mózgu P300 zmieniała się wraz ze wzrostem nagrody - a objętością istoty szarej w różnych częściach mózgu jako mierzony woksel po wokselu w skanach MRI.
U zdrowych osobników wielkość zmiany sygnału P300 wraz ze wzrostem nagrody była najsilniej skorelowana z objętością istoty szarej w trzech obszarach kory przedczołowej.
„Im większa objętość istoty szarej w tych konkretnych regionach, tym bardziej wzrosła aktywność mózgu w celu uzyskania najwyższej nagrody pieniężnej w porównaniu ze stanem bez nagrody” - powiedziała Konova.
Osoby uzależnione od kokainy miały zmniejszoną objętość istoty szarej w tych regionach w porównaniu ze zdrowymi osobami i nie wykryto żadnych wykrywalnych różnic między warunkami nagrody w pomiarze aktywności mózgu P300. Nie było również istotnych korelacji między pierwszym a drugim - miarą struktury i funkcji - u osób uzależnionych od kokainy.
„Odkrycia te sugerują, że upośledzone przetwarzanie nagrody można przypisać deficytom w integralności strukturalnej mózgu, szczególnie w obszarach kory przedczołowej zaangażowanych w funkcje poznawcze i emocjonalne wyższego rzędu” - powiedział Parvaz. „Badanie to potwierdza zatem użycie miar strukturalnych uzyskanych za pomocą MRI jako wskazujące na deficyty czynnościowe”.
Implikacje są ważne dla zrozumienia potencjalnej utraty kontroli i podejmowania niekorzystnych decyzji, które mogą wystąpić u osób uzależnionych od narkotyków, wyjaśnia Konova: „Te deficyty strukturalno-funkcyjne mogą przekładać się na dysfunkcyjne zachowania w prawdziwym świecie. W szczególności upośledzona zdolność do porównywania nagród i zmniejszona istota szara w korze przedczołowej mogą skończyć się upośledzoną zdolnością do odczuwania przyjemności i kontrolowania zachowania, szczególnie w sytuacjach wysokiego ryzyka - na przykład podczas głodu lub stresu - prowadząc do używać narkotyków pomimo katastrofalnych konsekwencji ”.
Autorzy przyznają, że nadal istnieją pytania, czy te zmiany w strukturze i funkcji mózgu są przyczyną lub konsekwencją uzależnienia. Jednak zastosowanie technik obrazowania multimodalnego, jak zilustrowano w tym badaniu, może otworzyć nowe sposoby rozwiązania tych i innych pytań istotnych dla zrozumienia ludzkiej motywacji zarówno w stanach zdrowia, jak i stanach chorobowych, ze szczególnym uwzględnieniem leczenia uzależnienia od narkotyków.
Więcej informacji: Integralność strukturalna kory przedczołowej moduluje wrażliwość elektrokortykalną na nagrodę: http: //www.mitpres. jocn_a_00166
Dostarczone przez Brookhaven National Laboratory
„Szara istota w centrum sterowania mózgu jest powiązana ze zdolnością przetwarzania nagrody”. 29 listopada 2011. http://medicalxpress.com/news/2011-11-gray-brain-center-linked-ability.html
;
