Downstream-signaler i hjernekredsløb, der regulerer depression, opdaget

Forståelse og behandling af depression, en potentielt invaliderende psykisk lidelse, der rammer millioner af mennesker verden over, er fortsat en prioritet blandt neurovidenskabelige forskere. Svær depressiv lidelse (MDD) rammer for eksempel omkring 33 millioner mennesker eller omkring 5% af verdens voksne befolkning.

Emotionsregulering er en vigtig hjernefunktion, der hjælper med at undertrykke følelser og depression, og menes at være en beskyttende mekanisme ved MDD. De neurobiologiske mekanismer, der ligger til grund for, hvordan hjernen regulerer depression, er dog stadig uklare.

For at undersøge dette problem undersøgte et nyligt studie ledet af Satoko Amemori og Ken-ichi Amemori og offentliggjort i tidsskriftet Nature Communications, hvordan specifikke hjernekredsløb regulerer følelsesmæssige reaktioner, hvilket giver ny indsigt i det neurale grundlag for depression.

I dette studie fokuserede forskerne på den dorsolaterale præfrontale cortex (dlPFC), som længe har været kendt for at spille en rolle i regulering af følelser. Forskerne undersøgte, hvordan dlPFC-signalet ændrer sig i depression, og belyste den mekanisme, hvormed dlPFC regulerer det cingulostriatale netværk.

Afdækningen af de neurale mekanismer, der ligger til grund for depressiv adfærd hos primater, kan lægge grundlaget for udvikling af nye terapeutiske tilgange, der er målrettet specifikke hjernekredsløb.

Studiet undersøgte den såkaldte "top-down-indflydelse" af dlPFC på det cingulostriatale netværk, som er forbundet med depression, i sammenhæng med følelsesregulering. Forskerne undersøgte også, hvordan disse kredsløb påvirker beslutningstagning og følelsesmæssige reaktioner.

Ved hjælp af mikrostimuleringsteknikker modificerede forskerne neural aktivitet i den subgenuale anterior cingulære 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 top-down-indflydelsen af dlPFC på det cingulostriatale netværk.

De fandt, at eksperimentelt induceret pessimistisk beslutningstagning var ledsaget af reduceret top-down dlPFC-input til 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 studiets hovedresultater var rollen af beta-oscillationer i frontostriatale kredsløb. Beta-oscillationer har længe været forbundet med motorisk kontrol og opmærksomhed, og for nylig er de også blevet forbundet med kognitive funktioner såsom arbejdshukommelse.

I dette nye studie reducerede effektiv mikrostimulering af sgACC, som inducerer en depressiv tilstand, størrelsen af beta-oscillationer, der koder for positive variabler relateret til 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

Denne reduktion i beta-oscillationer er vigtig, fordi den antyder en sammenhæng mellem sgACC-aktivitet og negativitetsbias i beslutningstagning, hvilket giver en potentiel mekanisme for, hvordan hjernen bearbejder positive og negative værdier.

Undersøgelsen undersøgte også interaktioner mellem regioner inden for det fronto-cingulostriatale 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, at effektiv mikrostimulering af sgACC ændrede disse interaktioner, hvilket afspejler netværkets involvering i beslutningstagning.

De fandt, at dlPFC's "top-down-indflydelse" på det cingulostriatale netværk blev kodet af LFP beta-oscillationer, og nedsat top-down-indflydelse var forbundet med eksperimentelt induceret depression.

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. Vigtigt er det, at undersøgelsen skabte en primatmodel for depression og viste, at fronto-cingulo-striatale kredsløb er involveret i reguleringen af det limbiske system via beta-oscillationer.

Det er vigtigt at bemærke, at forskerne var i stand til at påvise, at aber udviser depressiv adfærd i fravær af denne regulering. Ved at afdække de mekanismer, der ligger til grund for depressiv adfærd hos primater, åbner denne undersøgelse nye veje for at udvikle mere effektive behandlinger for depression.