Jak przyspieszone bicie serca może zmienić obwody mózgowe odpowiedzialne za podejmowanie decyzji

Jak przyspieszone bicie serca może zmienić obwody mózgowe odpowiedzialne za podejmowanie decyzji

Lęk, uzależnienie i inne zaburzenia psychiczne często charakteryzują się intensywnymi stanami, które naukowcy nazywają pobudzeniem: bicie serca, wzrost ciśnienia krwi, skrócenie oddechu i podejmowanie „złych” decyzji. Aby zrozumieć, w jaki sposób te stany wpływają na procesy decyzyjne w mózgu, naukowcy z Icahn School of Medicine w Mount Sinai przeanalizowali dane z poprzedniego badania na naczelnych innych niż człowiek. Odkryli, że dwa mózgowe ośrodki decyzyjne zawierają neurony, które mogą wyłącznie monitorować wewnętrzną dynamikę organizmu. Co więcej, wydaje się, że podwyższony stan pobudzenia przeprogramował jeden z ośrodków, zamieniając niektóre neurony decyzyjne w wewnętrzne monitory stanu. „Nasze wyniki sugerują, że obwody decyzyjne w mózgu mogą być podłączone do ciągłego monitorowania i integrowania tego, co dzieje się w ciele. Z tego powodu zmiany w naszym poziomie pobudzenia mogą zmienić sposób działania tych obwodów” – powiedział Peter Rudebeck. Doktor, profesor nadzwyczajny w Departamencie Neuronauki Rodziny Nash i Friedman Brain Institute w Mount Sinai i starszy autor badania opublikowanego w PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences). „Mamy nadzieję, że te wyniki pomogą naukowcom lepiej zrozumieć obszary mózgu i podstawowe procesy komórkowe, które leżą u podstaw kilku zaburzeń psychicznych”. Badanie było prowadzone przez dr n. med. Atsushi Fujimoto, instruktora w laboratorium dr Rudebecka, który wcześniej badał, w jaki sposób mózg kontroluje podejmowanie ryzyka. Przez lata naukowcy opisywali związek między pobudzeniem a wydajnością podejmowania decyzji jako „krzywą w kształcie litery U”. Zasadniczo, odrobina podniecenia – takiego jak to doświadczane po filiżance kawy – może zapewnić szczytową wydajność. Ale zbyt duże lub zbyt małe podniecenie zwiększa szanse, że mózg będzie podejmował powolne lub błędne decyzje. Wstępne wyniki tego badania potwierdziły ten pomysł. Naukowcy przeanalizowali dane z poprzedniego zestawu eksperymentów, w których testowano zdolność trzech małp rezus do wyboru między otrzymaniem dwóch nagród: albo dużo smacznego soku, albo trochę. Dr Rudebeck przeprowadził te eksperymenty podczas pracy jako doktor habilitowany w Narodowym Instytucie Zdrowia Psychicznego. Zgodnie z oczekiwaniami małpy konsekwentnie wybierały więcej soku i przeciętnie podejmowały tę decyzję szybciej, gdy ich serca biły szybciej, co potwierdza ideę, że stan pobudzenia sprzyja lepszej wydajności. Następnie naukowcy przeanalizowali aktywność elektryczną zarejestrowaną przez neurony w dwóch ośrodkach decyzyjnych mózgu, zwanych korą oczodołowo-czołową i grzbietową korą przedniego zakrętu obręczy. Odkryli, że aktywność około jednej szóstej neuronów w każdym obszarze korelowała z wahaniami tętna. Innymi słowy, jeśli zmieniłoby się tętno zwierzęcia, aktywność tych komórek również zmieniłaby się, przyspieszając lub zwalniając. Wydaje się, że na tę aktywność nie miały wpływu decyzje dotyczące różnych nagród, które otrzymywały małpy. Tymczasem działalność pozostałych komórek w każdym obszarze wydawała się być przede wszystkim zaangażowana w proces decyzyjny. „Badania skanowania mózgu sugerują, że pobudzenie cielesne zmienia aktywność tych ośrodków decyzyjnych. Nasze wyniki zarówno wspierają tę ideę na poziomie komórkowym, jak i sugerują, że jedynym zadaniem niektórych tych neuronów jest śledzenie wewnętrznych lub interocepcyjnych stanów organizmu. ”- powiedział dr Fujimoto. „Następne pytanie, jakie zadaliśmy, brzmiało: „Co może się zdarzyć podczas typu wzmożonego pobudzenia obserwowanego u pacjentów cierpiących na lęk, uzależnienie i inne zaburzenia psychiczne?” Aby odpowiedzieć na to pytanie, naukowcy przeanalizowali dane uzyskane po ciele migdałowatym , emocjonalne centrum mózgu, zostało chirurgicznie wyłączone u każdego zwierzęcia. To podniosło tętno nawet o 15 uderzeń na minutę. Teraz, w tym wyższym stanie pobudzenia, im szybciej biją serca zwierząt, tym wolniej wybierają nagrodę. Sugeruje to, że podwyższony stan pobudzenia zwierząt faktycznie utrudniał proces podejmowania decyzji. Kiedy zespół przyjrzał się aktywności neuronowej, znalazł coś jeszcze bardziej interesującego. Wydawało się, że stan podwyższonego pobudzenia zmienia role odgrywane przez neurony podczas podejmowania decyzji. W obu ośrodkach mózgowych naukowcy zauważyli dowody na zmniejszenie liczby neuronów zaangażowanych w proces podejmowania decyzji. Co więcej, w grzbietowej przedniej części zakrętu obręczy liczba neuronów, które wydawały się śledzić stany wewnętrzne, nieznacznie wzrosła. Zmieniło to równowagę informacji reprezentowanych w tym obszarze, tak jakby sygnały neuronowe służące do podejmowania decyzji zostały „przejęte” przez podniecenie. „Chociaż nie są ostateczne, nasze wyniki sugerują, że stan podwyższonego pobudzenia ulega degradacji i przejmuje kontrolę nad obwodami decyzyjnymi w mózgu” – powiedział dr Rudebeck. „Planujemy kontynuować badania, w jaki sposób pobudzenie może wpływać na wyższe funkcje mózgu i jak przyczynia się to do zaburzeń psychicznych”. Badanie było wspierane przez National Institutes of Health (MH110822), NIH’s BRAIN Initiative (MH117040), NIH Intramural Research Program w National Institute of Mental Health (MH002886), Takeda Science Foundation oraz Brain & Behavior Research Foundation Grant dla młodych badaczy (nr 28979).

science