Downstream-signaler fundet i hjernekredsløb, der regulerer depression

Forståelse og behandling af depression, en potentielt invaliderende mental tilstand, der påvirker millioner af mennesker rundt om i verden, er fortsat en prioritet blandt neurovidenskabelige forskere. For eksempel påvirker større depressiv lidelse (MDD) cirka 33 millioner mennesker, cirka 5 % af verdens voksne befolkning.

Følelsesregulering er en vigtig hjernefunktion, der tillader undertrykkelse af følelser og depressive tilstande, og betragtes som en af de beskyttende mekanismer ved MDD. Men de neurobiologiske mekanismer, der ligger til grund for, hvordan hjernen regulerer depressive tilstande, er stadig uklare.

For at udforske dette problem undersøgte en nylig undersøgelse udført af Satoko Amemori og Ken-ichi Amemori og offentliggjort i Nature Communications, hvordan specifikke hjernekredsløb regulerer følelsesmæssige reaktioner ved at give nye beviser på det neurale grundlag for depression.

I denne undersøgelse fokuserede forskerne på den dorsolaterale præfrontale cortex (dlPFC), som længe har været kendt for sin rolle i følelsesregulering. Forskerne undersøgte, hvordan dlPFC signalerer ændringer i depression og identificerede den mekanisme, hvormed dlPFC regulerer det cingulostriatale netværk.

At optrævle de neurale mekanismer, der ligger til grund for depressiv adfærd hos primater, kan danne grundlaget for udviklingen af nye terapeutiske tilgange rettet mod specifikke hjernekredsløb.

Undersøgelsen undersøgte den såkaldte "top-down indflydelse" af dlPFC på det depressionsrelaterede cingulostriatale netværk i sammenhæng med følelsesmæssig regulering. Forskere har også undersøgt, hvordan disse kredsløb påvirker beslutningstagning og følelsesmæssige reaktioner.

Ved brug af mikrostimuleringsteknikker modificerede forskere den neurale aktivitet af den subgenuale anterior cingulate cortex (sgACC) hos rhesusaber (Macaca mulatta) og var i stand til eksperimentelt at inducere pessimistisk beslutningstagning og depressive tilstande.

Under disse stimuleringseksperimenter registrerede forskerne også lokale feltpotentialer (LFP'er) for at analysere den top-down indflydelse af dlPFC på det cingulostriatale netværk.

De fandt ud af, at eksperimentelt induceret pessimistisk beslutningstagning blev ledsaget af et fald i top-down indflydelse af dlPFC på de cingulostriatale regioner.

Dette fund tyder på, at forstyrrelse af top-down-signalet fra kognition til følelser kan føre til pessimistisk beslutningstagning, hvilket er et karakteristisk træk ved MDD.

Et af de vigtigste resultater af undersøgelsen var den rolle, beta-oscillationer spiller i frontostriatale kredsløb. Beta-oscillationer har længe været forbundet med motorisk kontrol og opmærksomhed, og på det seneste er de også blevet forbundet med kognitive funktioner såsom arbejdshukommelse.

I denne nye undersøgelse reducerede effektiv depressiv mikrostimulering af sgACC størrelsen af beta-oscillationer, der koder for positive variabler forbundet med beslutningstagning.

Stim: mikrostimulation, dlPFC: dorsolateral præfrontal cortex, pACC: prægenual anterior cingulate cortex, sgACC: subgenual anterior cingulate cortex.
Kilde: Nature Communications (2024). DOI: 10.1038/s41467-024-48375-1

Dette fald i beta-oscillationer er vigtigt, fordi det indikerer en sammenhæng mellem sgACC-aktivitet og negativitetsbias i beslutningstagning, hvilket giver en potentiel mekanisme for, hvordan hjernen behandler positive og negative værdier.

Undersøgelsen undersøgte også interaktioner mellem regioner inden for det frontocingulo-striatale netværk. Ved at undersøge faktorer som kohærens og Granger-kausalitet (en statistisk test til at bestemme, om en variabel meningsfuldt kan beskrives som en afhængig variabel), fandt forskerne ud af, at effektiv sgACC-mikrostimulation ændrede disse interaktioner, hvilket afspejlede netværkets involvering i beslutningsprocessen.

De fandt ud af, at "top-down indflydelse" af dlPFC på det cingulostriatale netværk blev kodet af LFP beta oscillation, og et fald i top-down indflydelse var forbundet med eksperimentelt induceret depressiv tilstand.

Disse resultater fremhæver den vigtige rolle, som dette netværk spiller i følelsesregulering og beslutningstagning, og hvordan dets dysfunktion kan føre til depressiv adfærd.

Denne undersøgelse giver værdifuld indsigt i det neurale grundlag for depression og fremhæver den rolle, som specifikke hjernekredsløb spiller i reguleringen af følelsesmæssige reaktioner. Det er vigtigt, at undersøgelsen etablerede en primatmodel for depression og viste, at frontocingulo-striatale kredsløb er involveret i at regulere det limbiske system gennem beta-oscillationer.

Det er vigtigt, at forskerne var i stand til at påvise, at aber udviser depressiv adfærd i mangel af denne regulering. Ved at afsløre de mekanismer, der ligger til grund for depressiv adfærd hos primater, åbner denne forskning nye veje til at udvikle mere effektive behandlinger for MDD.