ScienceDaily (november 29, 2011) - Več sive snovi kot imate v možganih pri sprejemanju odločitev in obdelavi misli, boljša je vaša sposobnost ocenjevanja nagrad in posledic. To se morda zdi očiten zaključek, toda nova študija, opravljena v Nacionalnem laboratoriju Brookhaven pri ameriškem ministrstvu za energetiko, je prva, ki kaže to povezavo med strukturo in funkcijo pri zdravih ljudeh - ter okvaro strukture in funkcije ljudi, odvisnih od kokaina .
"Ta študija prvič dokumentira pomen nagrajevanja obdelave strukturne integritete sive snovi v delih možganske predfrontalne skorje, ki so vključeni v izvršilno funkcijo višjega reda, vključno s samokontrolo in odločanjem," je dejal Muhammad Parvaz, podoktorski sodelavec v laboratoriju Brookhaven in sovodilni avtor na prispevku.
"Prejšnje študije, izvedene v Brookhavnu in drugod, so raziskovale strukturno celovitost predfrontalne skorje pri odvisnosti od drog in funkcionalne komponente obdelave nagrad, vendar so bile te študije izvedene ločeno," je dejal Parvaz. "Želeli smo vedeti, ali je mogoče določeno funkcijo obdelave nagrad" preslikati "na osnovno možgansko strukturo - ali in kako sta ti dve povezani," je dodal.
Razlike v obsegu sive snovi - količina možganske snovi, ki jo sestavljajo telesa živčnih celic, v nasprotju z aksoni "bele snovi", ki tvorijo povezave med celicami - so bile v primerjavi z zdravimi stanji opažene pri številnih nevropsihiatričnih boleznih. Anna Konova, druga sovodilka v prispevku. "Želeli smo izvedeti več o tem, kaj te razlike funkcionalno pomenijo pri zdravih posameznikih in odvisnih od mamil," je dejala.
Da bi raziskali to razmerje med strukturo in funkcijo, so znanstveniki opravili slikanje možganov z magnetno resonanco (MRI) za merjenje volumna možganov pri 17 zdravih ljudeh in 22 uporabnikih kokaina. Skeni zbirajo strukturne meritve za celotne možgane in jih je mogoče analizirati voxel-to-voxel - ekvivalent tridimenzionalnih slikovnih pik -, da dobite podrobne meritve za posamezne možganske regije.
V kratkem obdobju slikanja z magnetno resonanco so znanstveniki uporabili tudi elektrode, nameščene na lasišču raziskovalcev, za merjenje določenega električnega signala, znanega kot P300 (potencial, povezan z dogodki, ki izhaja iz tekočega elektroencefalograma ali EEG, to je časovno zaklenjen na določen dogodek). Ta poseben ukrep lahko indeksira možgansko aktivnost, povezano s predelavo nagrad. Med temi električnimi snemanji so preiskovanci izvedli psihološko nalogo s časovnim omejevanjem (pritiskanje gumbov v skladu z določenimi pravili) z možnostjo zaslužiti različne ravni denarne nagrade, od denarja do 45 centov za vsak pravilen odgovor s skupno potencialno nagrado od 50 dolarjev.
Prejšnje študije raziskovalne skupine so pokazale, da se pri zdravih osebah signal P300 poveča z višino ponujene denarne nagrade. Ljudje, odvisni od kokaina, tega diferencialnega odziva ne kažejo v P300 merilu možganske aktivnosti, čeprav kot zdravi preiskovanci nalogo ocenijo kot bolj zanimivo in vznemirljivo, ko je potencialna nagrada večja.
Trenutna študija je te rezultate razširila in jih prvič povezala s strukturnimi meritvami.
Znanstveniki so s statističnimi metodami iskali korelacije med razliko v možganski aktivnosti, opaženi v pogojih visoke nagrade in brez nagrade - koliko se je odziv možganov P300 spreminjal z naraščajočo nagrado - in količino sive snovi v različnih delih možganov kot izmerjeni voksel za vokselom pri MRI skeniranju.
Pri zdravih osebah je bila velikost spremembe signala P300 z naraščajočo nagrado najmočneje povezana s količino sive snovi v treh regijah predfrontalne skorje.
"Višji kot je obseg sive snovi v teh regijah, več možganske aktivnosti se je povečalo za najvišjo denarno nagrado v primerjavi s pogojem nenagradnje," je dejala Konova.
Posamezniki, odvisni od kokaina, so v teh regijah zmanjšali količino sive snovi v primerjavi z zdravimi osebami in niso zaznali razlik med pogoji nagrajevanja pri merjenju možganske aktivnosti P300. Tudi pri preiskovancih, odvisnih od kokaina, med prvimi in drugimi - strukturnimi in funkcijskimi ukrepi - ni bilo pomembnih povezav.
"Te ugotovitve kažejo, da je oslabljeno obdelavo nagrad mogoče pripisati primanjkljajem v strukturni celovitosti možganov, zlasti v prefrontalnih kortikalnih regijah, vpletenih v kognitivne in čustvene funkcije višjega reda," je dejal Parvaz. "Ta študija zato potrjuje uporabo strukturnih ukrepov, dobljenih z magnetno resonanco, kot pokazatelj funkcionalnih primanjkljajev."
Kononova je pojasnila, da so posledice pomembne za razumevanje morebitne izgube nadzora in neugodnega odločanja pri ljudeh, ki trpijo zaradi zasvojenosti z drogami: »Ti primanjkljaji v strukturni funkciji se lahko v resničnem svetu spremenijo v disfunkcionalno vedenje. Natančneje, oslabljena sposobnost primerjanja nagrad in zmanjšana siva snov v predfrontalni skorji lahko doseže vrhunec v ogroženi sposobnosti doživljanja užitka in nadzora nad vedenjem, zlasti v tveganih situacijah - na primer v hrepenenju ali pod stresom -, ki posameznike pripelje do uživajte droge kljub katastrofalnim posledicam. "
Avtorji priznavajo, da še vedno obstajajo vprašanja, ali so te spremembe v zgradbi in delovanju možganov vzrok ali posledica zasvojenosti. Toda uporaba tehnik multimodalnega slikanja, kot je razvidno iz te študije, lahko odpira nove načine za reševanje teh in drugih vprašanj, ki so pomembna za razumevanje človekove motivacije tako v zdravstvenem kot bolezenskem stanju, še posebej pomembno za zdravljenje odvisnosti od drog.
Ta raziskava je bila izvedena v Brookhaven Lab pod vodstvom Rite Goldstein, direktorice skupine za nevropsihoimaging slik Brookhaven Lab in ustrezne avtorice prispevka. Dardo Tomasi z Nacionalnega inštituta za zlorabo alkohola in alkoholizem, ki vodi Brookhavenovo MRI, in Nora Volkow, direktorica Nacionalnega inštituta za zlorabo mamil (NIDA), sta bili soavtorici. Raziskava je bila financirana z donacijo Goldsteinu Nacionalnega inštituta za zdravje in Splošnega kliničnega raziskovalnega centra Univerze Stony Brook.
;