Odkrywanie kodu nerwowego niespokojnego mózgu
Po raz pierwszy naukowcy zmierzyli wahania głębokich wzorców mózgowych na przestrzeni kilku dni. Dostrzegli neuronową sygnaturę niskiego nastroju u niespokojnych ludzi.
Chociaż nasze rozumienie schorzeń neuropsychiatrycznych, takich jak lęk i depresja, rozwinęło się skokowo przez lata, nadal istnieją ogromne luki w naszej wiedzy.
Próba rozszyfrowania wewnętrznego funkcjonowania najbardziej skomplikowanej struktury we wszechświecie będzie wiązała się z trudnościami.
W procesie, który wciąż wydaje się bliski magii, nasze postrzeganie, nasze poczucie siebie i nasze emocje są splecione w jedno doświadczenie - świadomość. To wynik bilionów połączeń między neuronami.
Lata badań ujawniły role różnych regionów mózgu. Na przykład wiemy, że hipokamp jest ważny dla pamięci i że ciało migdałowate bierze udział w przetwarzaniu emocji.
Jednak samo zidentyfikowanie, które regiony są związane z określonymi czynnościami, nie daje nam głębokiego zrozumienia, w jaki sposób mózg wytwarza tak żywe spektrum doświadczeń i emocji.
Zagłębianie się w złożoność nastroju
Każdy doświadcza emocjonalnych wzlotów i upadków. W przypadku niektórych osób wahania mogą być tak poważne, że ich życie jest znacznie zakłócone. To sprawia, że nastrój jest ważnym tematem do nauki.
Zaburzenia lękowe dotykają szacunkowo 40 milionów dorosłych w Stanach Zjednoczonych, a na przykład w 2016 roku ponad 16 milionów dorosłych Amerykanów doświadczyło co najmniej jednego epizodu dużej depresji.
Zastosowanie skanów MRI i innych technik obrazowania pozwoliło naukowcom na nowe, szczegółowe obserwacje mózgu.
Gdy uczestnik leży nieruchomo w małym tunelu urządzenia, badacze mogą przedstawić mu naładowane emocjonalnie bodźce, a następnie obserwować, jak reaguje mózg, gdy emocje zmieniają się z pozytywnych na negatywne.
Chociaż badania te ujawniły informacje o wewnętrznej pracy naszych mózgów, leżenie w skanerze MRI jest tak dalekie od prawdziwego życia, jak to tylko możliwe.
Niedawno i po raz pierwszy naukowcy zaprojektowali eksperyment, który mierzy neuronalne korelaty nastroju w sytuacjach z życia wziętych.
Zespołem kierowali dr Edward Chang, neurolog i dr Vikaas Sohal, psychiatra i neurobiolog. Obaj są członkami University of California, San Francisco Weill Institute for Neurosciences.
Pomiar aktywności mózgu w czasie rzeczywistym
Obserwowanie pracy ludzkiego mózgu z minuty na minutę wymagało wyjątkowej grupy uczestników.
Naukowcy zrekrutowali 21 osób z padaczką, które miały już 40–70 elektrod wszczepionych na powierzchnię mózgu oraz w niektóre głębsze struktury.
Uczestnicy otrzymali elektrody w ramach przygotowań do operacji usunięcia części mózgu odpowiedzialnych za napady padaczkowe.
Implanty te pozwoliły naukowcom na zapisanie aktywności mózgu przez 7–10 dni. Przez cały ten czas uczestnicy rejestrowali zmiany nastroju za pomocą kwestionariusza na tablecie.
W ten sposób naukowcy mogli skorelować zmiany nastroju z aktywnością mózgu za pomocą algorytmów, które zaprojektował główny autor badań, dr Lowry Kirkby. Odkrycia grupy pojawiły się dzisiaj w czasopiśmie Komórka.
Wewnętrzne sieci koherencji
Przed zbadaniem dzienników nastroju naukowcy przejrzeli dane mózgu, szukając wewnętrznych sieci koherencji.
Sieci te to grupy regionów mózgu, które są aktywne w tym samym czasie. Naukowcy uważają, że to skoordynowane działanie oznacza, że regiony współpracują i komunikują się.
Kiedy naukowcy porównali dane od wszystkich 21 uczestników, znaleźli różne „kliki” regionów mózgu, które regularnie strzelały razem z tą samą częstotliwością.
U 13 badanych jedna klika była szczególnie aktywna. Wcześniejsza ocena tej grupy wskazywała, że wszyscy oni doświadczali stosunkowo wysokiego poziomu lęku.
Dane pokazały, że kiedy ta klika była aktywna, korelowało to z poczuciem niskiego nastroju.
W szczególności naukowcy zaobserwowali połączoną aktywność w hipokampie i ciele migdałowatym. Aktywność składała się z fal beta, które tworzyły rytm, który naukowcy wcześniej kojarzyli z niespokojnym myśleniem.
Znalezienie tak wyraźnego wzoru w aktywności mózgu grup zaskoczyło badaczy.
„Byliśmy dość zaskoczeni, gdy zidentyfikowaliśmy pojedynczy sygnał, który prawie całkowicie odpowiadał za napady depresyjnego nastroju u tak dużej grupy osób”.
Dr Vikaas Sohal, Ph.D.
Tylko początek
Badanie to zapoczątkowało tę linię badań, więc wczesne zetknięcie się z tak pozornie wyraźnym wzorcem było mile widziane. Jak mówi dr Sohal: „Znalezienie tak silnie informującego biomarkera było czymś więcej, niż oczekiwaliśmy na tym etapie projektu”.
Odkrycie charakterystycznej aktywności mózgu u 13 uczestników było równie zaskakujące, jak zauważenie jego braku u pozostałych, którzy nie mieli tak wyraźnego lęku.
Odkrycia te mogą dostarczyć wskazówek na temat różnych sposobów przetwarzania informacji emocjonalnych przez osoby podatne na lęk.
„Opierając się na tym, co wiemy o tych strukturach mózgu, sugeruje to, że interakcje między ciałem migdałowatym a hipokampem mogą być powiązane z przywoływaniem wspomnień emocjonalnych i że ta ścieżka jest szczególnie silna u osób z wysokim poziomem lęku, na których nastrój może wtedy silnie wpływać przywołując wspomnienia pełne emocji ”- mówi dr Sohal.
Będzie dużo więcej pracy, ale dr Sohal jest już podekscytowany wynikami. Wyjaśnia: „Jako psychiatra czerpię ogromną satysfakcję z możliwości dostarczania pacjentom ram koncepcyjnych, które pomogą im zrozumieć, przez co przechodzą, kiedy czują się źle”.
Praca ta może również przyczynić się do zaawansowanej diagnostyki. Dr Chang wyjaśnia: „Odkrycia mają naukowe implikacje dla naszego zrozumienia, w jaki sposób określone regiony mózgu przyczyniają się do zaburzeń nastroju, ale także praktyczne implikacje dla identyfikacji biomarkerów, które można by wykorzystać w nowej technologii zaprojektowanej do leczenia tych zaburzeń”.
