Nedströmssignaler som finns i hjärnkretsar som reglerar depression

Att förstå och behandla depression, ett potentiellt försvagande mentalt tillstånd som påverkar miljontals människor runt om i världen, är fortfarande en prioritet bland neurovetenskapliga forskare. Till exempel påverkar självskriven depressiv sjukdom (MDD) cirka 33 miljoner människor, cirka 5 % av världens vuxna befolkning.

Emotionsreglering är en viktig hjärnfunktion som tillåter undertryckande av känslor och depressiva tillstånd, och anses vara en av de skyddande mekanismerna vid MDD. Men de neurobiologiska mekanismerna bakom hur hjärnan reglerar depressiva tillstånd är fortfarande oklara.

För att utforska denna fråga undersökte en nyligen genomförd studie utförd av Satoko Amemori och Ken-ichi Amemori och publicerad i Nature Communications hur specifika hjärnkretsar reglerar känslomässiga reaktioner genom att tillhandahålla nya bevis på neural grund av depression.

I denna studie fokuserade forskarna på den dorsolaterala prefrontala cortex (dlPFC), som länge har varit känd för sin roll i känsloreglering. Forskarna undersökte hur dlPFC signalerar förändringar vid depression och identifierade mekanismen genom vilken dlPFC reglerar det cingulostriatala nätverket.

Att reda ut de neurala mekanismer som ligger bakom depressivt beteende hos primater kan lägga grunden för utvecklingen av nya terapeutiska tillvägagångssätt riktade mot specifika hjärnkretsar.

Studien undersökte den så kallade "top-down inverkan" av dlPFC på det depressionsrelaterade cingulostriatala nätverket i samband med emotionell reglering. Forskare har också undersökt hur dessa kretsar påverkar beslutsfattande och känslomässiga reaktioner.

Med hjälp av mikrostimuleringstekniker modifierade forskare den neurala aktiviteten hos den subgenuala främre cingulate cortex (sgACC) hos rhesusapor (Macaca mulatta) och kunde experimentellt inducera pessimistiskt beslutsfattande och depressiva tillstånd.

Under dessa stimuleringsexperiment registrerade forskarna även lokala fältpotentialer (LFP) för att analysera dlPFC:s inverkan uppifrån och ned på det cingulostriatala nätverket.

De fann att experimentellt inducerat pessimistiskt beslutsfattande åtföljdes av en minskning av dlPFC:s inflytande uppifrån och ned på de cingulostriatala regionerna.

Detta fynd tyder på att störningar av top-down-signalen från kognition till känsla kan leda till pessimistiskt beslutsfattande, vilket är ett karakteristiskt kännetecken för MDD.

En av de viktigaste resultaten av studien var rollen av beta-svängningar i frontostriatala kretsar. Beta-svängningar har länge förknippats med motorisk kontroll och uppmärksamhet, och på senare tid har de också kopplats till kognitiva funktioner som arbetsminne.

I denna nya studie minskade effektiv depressiv mikrostimulering av sgACC storleken på beta-svängningar som kodar för positiva variabler associerade med beslutsfattande.

Stim: mikrostimulering, dlPFC: dorsolateral prefrontal cortex, pACC: pregenual anterior cingulate cortex, sgACC: subgenual anterior cingulate cortex.
Källa: Nature Communications (2024). DOI: 10.1038/s41467-024-48375-1

Denna minskning av betaoscillationer är viktig eftersom den indikerar en koppling mellan sgACC-aktivitet och negativitetsbias i beslutsfattande, vilket ger en potentiell mekanism för hur hjärnan bearbetar positiva och negativa värden.

Studien undersökte också interaktioner mellan regioner inom det frontocingulo-striatala nätverket. Genom att undersöka faktorer som koherens och Granger-kausalitet (ett statistiskt test för att avgöra om en variabel på ett meningsfullt sätt kan beskrivas som en beroende variabel), fann forskarna att effektiv sgACC-mikrostimulering förändrade dessa interaktioner, vilket återspeglar nätverkets engagemang i beslutsprocessen.

De fann att "top-down påverkan" av dlPFC på det cingulostriatala nätverket kodades av LFP beta-oscillation, och en minskning av top-down påverkan var associerad med experimentellt inducerat depressivt tillstånd.

Dessa resultat belyser den viktiga roll som detta nätverk spelar i känsloreglering och beslutsfattande, och hur dess dysfunktion kan leda till depressivt beteende.

Denna studie ger värdefull insikt i den neurala grunden för depression, och belyser rollen av specifika hjärnkretsar för att reglera känslomässiga reaktioner. Viktigt är att studien etablerade en primatmodell av depression och visade att frontocingulo-striatala kretsar är involverade i att reglera det limbiska systemet genom beta-svängningar.

Det är viktigt att forskarna kunde visa att apor uppvisar depressivt beteende i avsaknad av denna förordning. Genom att avslöja mekanismerna bakom depressivt beteende hos primater, öppnar denna forskning nya vägar för att utveckla mer effektiva behandlingar för MDD.