Hjärnkrets som styr beslut som orsakar hög ångest identifierad
Datum:
Maj 28, 2015
Källa:
Massachusetts Institute of Technology
Sammanfattning:
Vissa beslut väcker mycket mer ångest än andra. Bland de mest ångestvänliga är de som involverar alternativ med både positiva och negativa element, som exempelvis väljer att ta ett högre betalande jobb i en stad långt ifrån familj och vänner, jämfört med att välja att stanna kvar med mindre lön.
Vissa beslut väcker mycket mer ångest än andra. Bland de mest ångestvänliga är de som involverar alternativ med både positiva och negativa element, som exempelvis väljer att ta ett högre betalande jobb i en stad långt ifrån familj och vänner, jämfört med att välja att stanna kvar med mindre lön.
MIT forskare har nu identifierat en neuralkrets som verkar ligga till grund för beslutsfattandet i denna typ av situation, som kallas approach-avoidance konflikt. Resultaten kan hjälpa forskare att upptäcka nya sätt att behandla psykiatriska störningar som har nedsatt beslutsfattande, såsom depression, schizofreni och borderline personlighetsstörning.
"För att skapa en behandling för denna typ av störningar måste vi förstå hur beslutsprocessen fungerar", säger Alexander Friedman, forskare vid MIT: s McGovern Institute for Brain Research och huvudförfattare till en uppsats som beskriver resultaten i 28 maj - utgåvan av Cell.
Friedman och kollegor visade också det första steget mot att utveckla möjliga terapier för dessa sjukdomar: Genom att manipulera denna krets i gnagare kunde de omvandla en preferens för lägre risker och lägre avbetalningsval till en preferens för större utbetalningar trots sina större kostnader.
Tidningens seniorförfattare är Ann Graybiel, professor vid MIT Institute och medlem av McGovern Institute. Andra författare är postdoktor Daigo Homma, forskare Leif Gibb och Ken-ichi Amemori, studenter Samuel Rubin och Adam Hood och teknisk assistent Michael Riad.
Göra hårda val
Den nya studien växte ut ur ett försök att räkna ut rollen som striosomer - kluster av celler som distribueras genom striatum, en stor hjärnregion involverad i samordning av rörelse och känslor och inblandad i vissa mänskliga störningar. Graybiel upptäckte striosomer för många år sedan, men deras funktion hade förblivit mystisk, delvis för att de är så små och djupt inne i hjärnan att det är svårt att avbilda dem med funktionell magnetisk resonanstomografi (fMRI).
Tidigare studier från Graybiel's lab identifierade regioner i hjärnans prefrontala cortex som projicerar till striosomer. Dessa regioner har varit inblandade i att bearbeta känslor, så forskarna misstänkte att denna krets också kan vara relaterad till känslor.
För att testa denna idé studerade forskarna möss när de utförde fem olika typer av beteendearbeten, inklusive ett scenario för att undvika tillvägagångssätt. I den situationen måste råttor som kör en labyrint välja mellan ett alternativ som innehöll stark choklad, som de gillar, och starkt ljus, som de inte gör, och ett alternativ med svagare men svagare choklad.
När människor tvingas fatta sådana kostnadsbeslut, upplever de vanligtvis ångest, vilket påverkar de val de gör. "Denna typ av uppgift är potentiellt mycket relevant för ångeststörningar", säger Gibb. "Om vi kunde lära oss mer om denna krets, kanske vi skulle kunna hjälpa människor med dessa störningar."
Forskarna testade också råttor i fyra andra scenarier där valen var enklare och mindre fyllda av ångest.
"Genom att jämföra prestanda i dessa fem uppgifter kan vi titta på kostnads-nytta-beslutsfattande jämfört med andra typer av beslutsfattande, så att vi kan nå slutsatsen att kostnads-nytta-beslutsfattande är unikt", säger Friedman.
Med hjälp av optogenetik, som gjorde att de kunde aktivera kortikala ingrepp till striosomerna på eller av genom att lysa ljus på de corticala cellerna, fann forskarna att kretsen som förbinder cortexen med striosomerna spelar en kausal roll för att påverka beslut i åtgärdsundviklingsuppgiften, men ingen alls i andra typer av beslutsfattande.
När forskarna stängde av ingången till striosomerna från cortexen, fann de att råttorna började välja det högrisk-, högbelöningsalternativet så mycket som 20-procenten oftare än de tidigare hade valt det. Om forskarna stimulerade input till striosomerna började råttorna att välja det höga, höga belöningsalternativet mindre ofta.
Paul Glimcher, professor i fysiologi och neurovetenskap vid New York University, beskriver studien som ett "mästerverk" och säger att han är särskilt imponerad av användningen av en ny teknik, optogenetik, för att lösa ett långvarigt mysterium. Studien öppnar också upp möjligheten att studera striosome-funktion i andra typer av beslutsfattande, tillägger han.
"Detta spricker i det 20-åriga pusslet som [Graybiel] skrev - vad gör striosomerna?" säger Glimcher, som inte ingick i forskargruppen. ”Om tio år kommer vi att få en mycket mer komplett bild, av vilken denna uppsats är grundstenen. Hon har visat att vi kan svara på den här frågan och svarat på ett område. Många laboratorier kommer nu att ta upp detta och lösa det på andra områden. ”
Emotionell gatekeeper
Resultaten tyder på att striatumen och striosomerna i synnerhet kan fungera som en gatekeeper som absorberar sensorisk och känslomässig information som kommer från cortexen och integrerar den för att ge ett beslut om hur man ska reagera, säger forskarna.
Den portvaktskretsen verkar också innehålla en del av mitthjärnan som heter substantia nigra, som har dopamininnehållande celler som spelar en viktig roll i motivation och rörelse. Forskarna tror att när de aktiveras av inmatning från striosomerna, producerar dessa substantia nigra-celler en långsiktig effekt på en djur- eller människopatients attityder.
"Vi skulle så vilja hitta ett sätt att använda dessa resultat för att lindra ångestsyndrom och andra störningar där humör och känslor påverkas", säger Graybiel. "Den typen av arbete har en verklig prioritet åt den."
Förutom att bedriva möjliga behandlingar för ångestsyndrom försöker forskarna nu bättre förstå rollen för de dopamininnehållande substantia nigra-cellerna i denna krets, som spelar en kritisk roll i Parkinsons sjukdom och kan också vara involverad i relaterade störningar.
Forskningen finansierades av National Institute of Mental Health, CHDI Foundation, Försvarsforskningsprojektbyrån, US Army Research Office, Bachmann-Strauss Dystonia och Parkinson Foundation, och William N. och Bernice E. Bumpus Foundation.
Story Source:
Ovanstående historia är baserad på material tillhandahålls av Massachusetts Institute of Technology. Den ursprungliga artikeln skrevs av Anne Trafton. Obs! Material kan redigeras för innehåll och längd.
Tidskriftsreferens:
- Alexander Friedman, Daigo Homma, Leif G. Gibb, Ken-Ichi Amemori, Samuel J. Rubin, Adam S. Hood, Michael H. Riad, Ann M. Graybiel. En kortikostriatal väg Targeting Striosomes kontrollerar beslutsfattande under konflikt. Cell, 2015 DOI: 10.1016 / j.cell.2015.04.049
Beslutsprocess: Optogenetik avslöjar hjärnanätverk som involveras i känslomässiga val
Maj 28, 2015 12: 13 PM By Susan Scutti
Under konflikter med angreppssänkande får våra hjärnor ett specialiserat nätverk som involverar striosomen för att hjälpa oss att göra svåra och känslomässiga beslut. Foto med tillstånd av Shutterstock.
Du behöver mer pengar, så du vill ha ett högbetalt jobb, men du vet att det skulle innebära mycket hårt arbete och förmodligen även sena nätter och helger. När ett mål är både önskvärt och obehagligt upplever vi en psykologisk konflikt som kallas tillvägagångssätt-undvikande. Under dessa konflikter har våra hjärnor tillgång till ett specialiserat nätverk som hjälper oss att göra svåra och emotionella beslut, säger MIT neuroscientists. Denna neurala krets börjar och slutar med striosomer.
Vad är exakt striosomer? Dessa cellkluster distribueras genom striatumen - en stor hjärnregion under cerebral cortex som är inblandad i att samordna våra rörelser till våra motivationer. Yet, striosomes är så små och ligger så djupt inuti hjärnan, det är svårt för forskare att bilda dem med en fMRI. Av denna anledning förblir de ett oupptäckt territorium av hjärnan.
Tidigare studier från laboratoriet av Dr Ann Graybiel, en MIT-professor och medlem av McGovern-institutet för hjärnforskning, identifierade regioner i hjärnans prefrontala cortex som kommer fram till striosomen. Eftersom dessa regioner hjälpte till att bearbeta känslor, misstänkte forskarna att hela hjärnkretsen kunde vara relaterad på något sätt till känslor. Viktigt är att hos apor beslutar beslut som fattas under angreppsundvikningskonflikter selektivt en delmängd av neuroner i en medial prefrontal region som verkar motsvara den mänskliga zonen som riktar sig mot striosomerna.
För att bättre förstå denna krets och dess funktion utformade MIT-teamet en rad experiment.
Upptäcka hjärnan
Forskarna studerade råttor eftersom de utförde fem olika typer av beteendemässiga uppgifter. Gnagarnas val var relativt enkelt i fyra av inställningarna, men i en, konstruerade forskarna ett mer komplicerat tillvägagångssätt-undvikande scenario. Under denna labyrint-löpande uppgift behövde råttorna välja mellan två alternativ: ett som innehöll stark choklad (som de gillar) och ett starkt ljus (som de inte gillar) och ett annat alternativ med svagare men svagare choklad.
Om vi människor skulle konfrontera en liknande tillvägagångssätt-undvikande val, skulle vi troligen uppleva ångest, vilket skulle påverka vår ”kostnads-nyttoanalys” och i slutändan påverka vårt beslut.
Iakttagandet av råttans svar tillförde forskarna en annan dimension till dessa fem avslöjande uppgifter. Under några av labyrinterna visade forskarna kortikala ingrepp på råttans striosomer av och på genom att lysa direkt på de kortikala cellerna - en neuromoduleringsmetod som kallas optogenetik.
Genom att belysa råttorna " beslutsprocesser, upptäckte forskarna att kretsen som förbinder cortexen med striosomerna spelade en roll under åtgärdsundviklingsuppgiften, men i de fyra andra uppgifterna hade inte striosomer påverka beslutsprocessen alls.
Dessa fynd tyder på att striatumet (och i synnerhet striosomerna) kan fungera som en mental gatekeeper, säger forskarna. De striosomer absorberar sensorisk och känslomässig information som kommer från cortexen och integrerar den för att ge ett beslut.
Samma krets verkar innefatta substantia nigra, en midbrain region som har dopamininnehållande celler. När de aktiveras av striosomerna spekulerar forskarna, dessa substantia nigra-celler ger en långsiktig effekt på beslutsfattande attityder.
I slutändan föreslår denna forskning nya möjligheter att lindra ennxiety och andra stämningar eller känslomässiga störningar. Genom att bättre förstå rollen för de dopamininnehållande substantia nigracellerna, tror gänget från MIT att de också kan lära sig att lindra symtomen på Parkinsons sjukdom och relaterade sjukdomar.
Källa: Friedman A, Homma D, Gibb LG, et al. En kortikostriatal väg som riktar sig till striosomer styr beslutsfattande under konflikt. Cell. 2015.
;
