Downstream-Signale in Gehirnschaltkreisen gefunden, die Depressionen regulieren
Zuletzt überprüft: 14.06.2024
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Das Verständnis und die Behandlung von Depressionen, einer potenziell lähmenden psychischen Erkrankung, die Millionen von Menschen auf der ganzen Welt betrifft, bleibt eine Priorität für Neurowissenschaftler. Beispielsweise sind etwa 33 Millionen Menschen, etwa 5 % der erwachsenen Weltbevölkerung, von einer schweren depressiven Störung (MDD) betroffen.
Die Emotionsregulierung ist eine wichtige Gehirnfunktion, die die Unterdrückung von Emotionen und depressiven Zuständen ermöglicht und als einer der Schutzmechanismen bei MDD gilt. Die neurobiologischen Mechanismen, die der Regulierung depressiver Zustände durch das Gehirn zugrunde liegen, sind jedoch noch unklar.
Um dieser Frage nachzugehen, untersuchte eine aktuelle Studie von Satoko Amemori und Ken-ichi Amemori, die in Nature Communications veröffentlicht wurde, wie bestimmte Gehirnschaltkreise emotionale Reaktionen regulieren, indem sie neue Erkenntnisse über die neuronalen Grundlagen von Depressionen lieferte.
In dieser Studie konzentrierten sich die Forscher auf den dorsolateralen präfrontalen Kortex (dlPFC), der seit langem für seine Rolle bei der Emotionsregulierung bekannt ist. Die Forscher untersuchten, wie sich das dlPFC-Signal bei Depressionen verändert, und identifizierten den Mechanismus, durch den dlPFC das cingulostriatale Netzwerk reguliert.
Die Entschlüsselung der neuronalen Mechanismen, die depressivem Verhalten bei Primaten zugrunde liegen, könnte die Grundlage für die Entwicklung neuer therapeutischer Ansätze legen, die auf bestimmte Gehirnschaltkreise abzielen.
Die Studie untersuchte den sogenannten „Top-down-Einfluss“ des dlPFC auf das depressionsbezogene cingulostriatale Netzwerk im Kontext der emotionalen Regulierung. Wissenschaftler haben auch untersucht, wie diese Schaltkreise die Entscheidungsfindung und emotionale Reaktionen beeinflussen.
Mithilfe von Mikrostimulationstechniken veränderten Forscher die neuronale Aktivität des subgenualen anterioren cingulären Kortex (sgACC) bei Rhesusaffen (Macaca mulatta) und konnten experimentell pessimistische Entscheidungsfindung und depressive Zustände herbeiführen.
Während dieser Stimulationsexperimente zeichneten die Forscher auch lokale Feldpotentiale (LFPs) auf, um den Top-down-Einfluss des dlPFC auf das cingulostriatale Netzwerk zu analysieren.
Sie stellten fest, dass experimentell herbeigeführte pessimistische Entscheidungsfindung mit einer Abnahme des Top-down-Einflusses des dlPFC auf die cingulostriatalen Regionen einherging.
Dieser Befund deutet darauf hin, dass eine Unterbrechung des Top-down-Signals von der Kognition zur Emotion zu pessimistischer Entscheidungsfindung führen kann, was ein charakteristisches Merkmal von MDD ist.
Eines der wichtigsten Ergebnisse der Studie war die Rolle von Beta-Oszillationen in frontostriatalen Schaltkreisen. Beta-Oszillationen werden seit langem mit motorischer Kontrolle und Aufmerksamkeit in Verbindung gebracht, und in jüngerer Zeit wurden sie auch mit kognitiven Funktionen wie dem Arbeitsgedächtnis in Verbindung gebracht.
In dieser neuen Studie verringerte eine wirksame depressive Mikrostimulation des sgACC die Stärke der Beta-Oszillationen, die positive Variablen kodieren, die mit der Entscheidungsfindung verbunden sind.
Stim: Mikrostimulation, dlPFC: dorsolateraler präfrontaler Kortex, pACC: prägenualer anteriorer cingulärer Kortex, sgACC: subgenualer anteriorer cingulärer Kortex.
Quelle: Nature Communications (2024). DOI: 10.1038/s41467-024-48375-1
Dieser Rückgang der Beta-Oszillationen ist wichtig, da er auf eine Verbindung zwischen sgACC-Aktivität und Negativitätsverzerrung bei der Entscheidungsfindung hinweist und einen potenziellen Mechanismus dafür liefert, wie das Gehirn positive und negative Werte verarbeitet.
Die Studie untersuchte auch Interaktionen zwischen Regionen innerhalb des frontozingulostriatalen Netzwerks. Durch die Untersuchung von Faktoren wie Kohärenz und Granger-Kausalität (ein statistischer Test, um festzustellen, ob eine Variable sinnvoll als abhängige Variable beschrieben werden kann) fanden die Forscher heraus, dass eine wirksame sgACC-Mikrostimulation diese Interaktionen veränderte, was die Beteiligung des Netzwerks am Entscheidungsprozess widerspiegelte.
Sie fanden heraus, dass der „Top-down-Einfluss“ des dlPFC auf das cingulostriatale Netzwerk durch die LFP-Beta-Oszillation kodiert wurde und eine Abnahme des Top-down-Einflusses mit einem experimentell induzierten depressiven Zustand verbunden war.
Diese Ergebnisse unterstreichen die wichtige Rolle dieses Netzwerks bei der Emotionsregulierung und Entscheidungsfindung und wie seine Funktionsstörung zu depressivem Verhalten führen kann.
Diese Studie bietet wertvolle Einblicke in die neuronalen Grundlagen der Depression und unterstreicht die Rolle spezifischer Gehirnschaltkreise bei der Regulierung emotionaler Reaktionen. Wichtig ist, dass die Studie ein Primatenmodell der Depression erstellte und zeigte, dass frontozingulostriatale Schaltkreise an der Regulierung des limbischen Systems durch Beta-Oszillationen beteiligt sind.
Wichtig ist, dass die Forscher nachweisen konnten, dass Affen auch bei Abwesenheit dieser Regulierung depressives Verhalten zeigen. Durch die Aufdeckung der Mechanismen, die dem depressiven Verhalten bei Primaten zugrunde liegen, eröffnet diese Forschung neue Wege für die Entwicklung wirksamerer Behandlungen für MDD.