Udvikling af nervecoden for den ængstelige hjerne
For første gang har forskere målt svingende dybe hjernemønstre over et antal dage. De fik et glimt af den neurale signatur af lavt humør hos ængstelige mennesker.
Selvom vores forståelse af neuropsykiatriske tilstande, såsom angst og depression, er steget fremad gennem årene, er der stadig store huller i vores viden.
At forsøge at dechifrere den indre funktion af den mest komplicerede struktur i universet er sandsynligvis fyldt med vanskeligheder.
I en proces, der stadig synes tæt på magi, bliver vores opfattelser, vores følelse af selv og vores følelser flettet ind i en oplevelse - bevidsthed. Dette er resultatet af billioner af forbindelser mellem neuroner.
Års undersøgelse har afsløret forskellige hjerneregioners roller. For eksempel ved vi, at hippocampus er vigtig for hukommelsen, og at amygdala er involveret i behandling af følelser.
At blot identificere, hvilke regioner der er relateret til bestemte aktiviteter, giver os imidlertid ikke en dyb forståelse af, hvordan hjernen producerer et så levende spektrum af oplevelser og følelser.
Dykker ned i kompleksitet af humør
Alle oplever følelsesmæssige op- og nedture. For nogle mennesker kan udsvingene være så alvorlige, at deres liv forstyrres betydeligt. Dette gør stemningen til et vigtigt emne.
Angstlidelser påvirker anslået 40 millioner voksne i USA, og i 2016 oplevede for eksempel mere end 16 millioner amerikanske voksne mindst en større depressiv episode.
Brug af MR-scanninger og andre billedbehandlingsteknikker har gjort det muligt for forskere at observere hjernen i nye detaljer.
Da en deltager ligger ubevægelig i en enheds lille tunnel, kan forskere præsentere dem for følelsesladede stimuli og derefter observere, hvordan hjernen reagerer, når følelser skifter fra positive til negative.
Selvom disse undersøgelser har låst op information om hjernens indre funktion, ligger det inde i en MR-scanner omtrent så langt fra det virkelige liv, som man kan komme.
For nylig og for første gang har forskere designet et eksperiment, der måler neurale korrelater af humør i virkelige situationer.
Dr.Edward Chang, en neurovidenskabsmand, og Dr.Vikaas Sohal, Ph.D., en psykiater og neurovidenskab, ledede holdet. Begge er medlemmer af University of California, San Francisco Weill Institute for Neurosciences.
Måling af hjerneaktivitet i realtid
At observere den menneskelige hjernes minut-for-minut-arbejde krævede en unik gruppe deltagere.
Forskerne rekrutterede 21 personer med epilepsi, der allerede havde implanteret 40-70 elektroder på hjernens overflade og inden i nogle dybere strukturer.
Deltagerne havde modtaget elektroderne som forberedelse til operation for at fjerne dele af hjernen, der var ansvarlige for anfald.
Disse implantater tillod forskerne at kortlægge hjerneaktivitet i 7-10 dage. I løbet af denne tid registrerede deltagerne ændringer i humør ved hjælp af et tabletbaseret spørgeskema.
På denne måde kunne forskerne korrelere ændringer i humør med hjerneaktivitet ved hjælp af algoritmer, som undersøgelsens hovedforfatter, Lowry Kirkby, Ph.D., havde designet. Gruppens fund blev vist i dag i tidsskriftet Celle.
Iboende sammenhængsnetværk
Før de studerede stemningsdagbøger, gennemsøgte forskerne hjernedataene og ledte efter iboende sammenhængsnetværk.
Disse netværk er grupper af hjerneområder, der har tendens til at være aktive på samme tid. Forskere mener, at denne koordinerede aktivitet betyder, at regionerne arbejder sammen og kommunikerer.
Da forskerne sammenlignede dataene fra alle 21 deltagere, fandt de forskellige "klikker" af hjerneområder, der regelmæssigt fyrede sammen med samme frekvens.
I 13 af deltagerne var en klik særlig aktiv. En tidligere vurdering af denne gruppe havde vist, at de alle oplevede relativt høje niveauer af angst.
Dataene viste, at når denne klik var aktiv, korrelerede den med følelser af lavt humør.
Specifikt observerede forskerne kombineret aktivitet i hippocampus og amygdala. Aktiviteten bestod af betabølger, som dannede en rytme, som forskere tidligere havde knyttet til ængstelig tænkning.
At finde et så tydeligt mønster i gruppernes hjerneaktivitet overraskede forskerne.
"Vi var meget overraskede over at identificere et enkelt signal, der næsten fuldstændig tegnede sig for anfald af deprimeret stemning i et så stort antal mennesker."
Dr. Vikaas Sohal, Ph.D.
Bare begyndelsen
Undersøgelsen markerede starten på denne undersøgelseslinje, så det var velkommen at møde et sådant tilsyneladende tydeligt mønster tidligt. Som Dr. Sohal siger, "At finde en så stærk informativ biomarkør var mere end hvad vi havde forventet på dette stadium af projektet."
At opdage den karakteristiske hjerneaktivitet hos 13 deltagere var lige så overraskende som at bemærke dets fravær hos de andre, der ikke havde så udtalt angst.
Disse fund kan give spor om de forskellige måder, hvorpå folk er tilbøjelige til at behandle følelsesmæssig information.
”Baseret på det, vi ved om disse hjernestrukturer, antyder dette, at interaktioner mellem amygdala og hippocampus kan være knyttet til tilbagekaldelse af følelsesmæssige minder, og at denne vej er særlig stærk hos mennesker med høje angstniveauer, hvis humør derefter kan blive stærkt påvirket ved at minde om følelsesladede minder, ”siger Dr. Sohal.
Meget mere arbejde vil følge, men Dr. Sohal er allerede begejstret for resultaterne. Han forklarer, "Som psykiater er det dybt tilfredsstillende at begynde at være i stand til at give en konceptuel ramme til patienter, der hjælper dem med at forstå, hvad de går igennem, når de føler sig dårlige."
Dette arbejde kan også bidrage til avanceret diagnostik. Dr. Chang forklarer: "Resultaterne har videnskabelige implikationer for vores forståelse af, hvordan specifikke hjerneregioner bidrager til humørsvingninger, men også praktiske implikationer for at identificere biomarkører, der kan bruges til ny teknologi designet til behandling af disse lidelser."
