Nedströms signaler i hjärnkretsar som reglerar depression upptäckta

Att förstå och behandla depression, ett potentiellt försvagande psykiskt tillstånd som drabbar miljontals människor världen över, är fortfarande en prioritet bland neurovetenskapliga forskare. Egentlig depressiv sjukdom (MDD) drabbar till exempel cirka 33 miljoner människor, eller cirka 5 % av världens vuxna befolkning.

Emotionsreglering är en viktig hjärnfunktion som hjälper till att undertrycka känslor och depression, och tros vara en skyddande mekanism vid depression. De neurobiologiska mekanismer som ligger bakom hur hjärnan reglerar depression är dock fortfarande oklara.

För att utforska denna fråga undersökte en nyligen genomförd studie ledd av Satoko Amemori och Ken-ichi Amemori och publicerad i tidskriften Nature Communications hur specifika hjärnkretsar reglerar emotionella reaktioner, vilket ger nya insikter i den neurala grunden för depression.

I den här studien fokuserade forskarna på den dorsolaterala prefrontala cortexen (dlPFC), som länge varit känd för att spela en roll i emotionsreglering. Forskarna undersökte hur dlPFC-signalen förändras vid depression och klargjorde mekanismen genom vilken dlPFC reglerar det cingulostriatala nätverket.

Att avslöja de neurala mekanismerna bakom depressivt beteende hos primater kan lägga grunden för att utveckla nya terapeutiska metoder som riktar sig mot specifika hjärnkretsar.

Studien undersökte den så kallade "top-down-påverkan" av dlPFC på det cingulostriatala nätverket, vilket är associerat med depression, i samband med emotionell reglering. Forskarna undersökte också hur dessa kretsar påverkar beslutsfattande och emotionella reaktioner.

Med hjälp av mikrostimuleringstekniker modifierade forskarna neural aktivitet i den subgenuella främre cingulära cortexen (sgACC) hos rhesusapor (Macaca mulatta) och kunde experimentellt framkalla pessimistiskt beslutsfattande och depressiva tillstånd.

Under dessa stimuleringsexperiment registrerade forskarna även lokala fältpotentialer (LFP) för att analysera dlPFC:s top-down-inflytande på det cingulostriatala nätverket.

De fann att experimentellt inducerat pessimistiskt beslutsfattande åtföljdes av minskad top-down dlPFC-input till cingulostriatala regioner.

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

Ett av studiens viktigaste resultat var rollen av betaoscillationer i frontostriatala kretsar. Betaoscillationer har länge förknippats med motorisk kontroll och uppmärksamhet, och på senare tid har de även kopplats till kognitiva funktioner som arbetsminne.

I denna nya studie minskade effektiv mikrostimulering av sgACC, vilket inducerar ett depressivt tillstånd, magnituden av beta-oscillationer som kodar för positiva variabler relaterade till beslutsfattande.

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

Denna minskning av beta-oscillationer är viktig eftersom den antyder ett samband mellan sgACC-aktivitet och negativitetsbias i beslutsfattandet, vilket ger en potentiell mekanism för hur hjärnan bearbetar positiva och negativa värden.

Studien undersökte även interaktioner mellan regioner inom det frontocingulostriatala nätverket. Genom att undersöka faktorer som koherens och Granger-kausalitet (ett statistiskt test för att avgöra om en variabel meningsfullt kan beskrivas som en beroende variabel) fann forskarna att effektiv mikrostimulering av sgACC förändrade dessa interaktioner, vilket återspeglar nätverkets involvering i beslutsfattandet.

De fann att dlPFC:s "top-down-inflytande" på det cingulostriatala nätverket kodades av LFP-beta-oscillationer, och minskat top-down-inflytande var associerat med experimentellt inducerad depression.

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

Denna studie ger värdefulla insikter i den neurala grunden för depression och belyser rollen av specifika hjärnkretsar i regleringen av emotionella reaktioner. Viktigt är att studien skapade en primatmodell av depression och visade att fronto-cingulo-striatala kretsar är involverade i regleringen av det limbiska systemet via beta-oscillationer.

Viktigt är att forskarna kunde visa att apor uppvisar depressivt beteende i avsaknad av denna reglering. Genom att avslöja mekanismerna bakom depressivt beteende hos primater öppnar denna studie nya vägar för att utveckla mer effektiva behandlingar för depression.