Unraveling nerveskoden til den engstelige hjernen
For første gang har forskere målt svingende dype hjernemønstre over flere dager. De fikk et glimt av nervesignaturen av lavt humør hos engstelige mennesker.
Selv om vår forståelse av nevropsykiatriske tilstander, som angst og depresjon, har gått fremover med årene, er det fortsatt store hull i vår kunnskap.
Å prøve å dechiffrere den indre driften av den mest kompliserte strukturen i universet, er sannsynligvis fylt med vanskeligheter.
I en prosess som fremdeles virker nær magi, blir våre oppfatninger, vår selvfølelse og våre følelser flettet inn i en opplevelse - bevissthet. Dette er resultatet av billioner av forbindelser mellom nevroner.
År med studier har avslørt rollene til forskjellige hjerneregioner. For eksempel vet vi at hippocampus er viktig for hukommelsen, og at amygdala er involvert i å behandle følelser.
Å bare identifisere hvilke regioner som er relatert til bestemte aktiviteter, gir oss imidlertid ikke en dyp forståelse av hvordan hjernen produserer et så levende spekter av opplevelser og følelser.
Å dykke ned i stemningens kompleksitet
Alle opplever emosjonelle oppturer og nedturer. For noen mennesker kan svingningene være så alvorlige at deres liv blir betydelig forstyrret. Dette gjør humør til et viktig studietema.
Angstlidelser påvirker anslagsvis 40 millioner voksne i USA, og i 2016 opplevde for eksempel mer enn 16 millioner amerikanske voksne minst en større depressiv episode.
Bruken av MR-skanning og andre bildebehandlingsteknikker har gjort det mulig for forskere å observere hjernen i nye detaljer.
Ettersom en deltaker ligger urørlig i en enhets lille tunnel, kan forskere presentere dem for følelsesladede stimuli, og deretter observere hvordan hjernen reagerer, når følelser endres fra positive til negative.
Selv om disse studiene har låst opp informasjon om hjernens indre virkemåte, ligger det inne i en MR-skanner omtrent så langt fra det virkelige liv som man kan komme.
Nylig, og for første gang, har forskere designet et eksperiment som måler neurale korrelater av humør i virkelige situasjoner.
Dr. Edward Chang, en nevrolog, og Dr. Vikaas Sohal, Ph.D., en psykiater og nevrolog, ledet teamet. Begge er medlemmer av University of California, San Francisco Weill Institute for Neurosciences.
Måling av hjerneaktivitet i sanntid
Å observere den menneskelige hjernens minutt-for-minutt-arbeid krevde en unik gruppe deltakere.
Forskerne rekrutterte 21 personer med epilepsi som allerede hadde 40–70 elektroder implantert på hjernens overflate og i noen dypere strukturer.
Deltakerne hadde mottatt elektrodene som forberedelse til kirurgi for å fjerne deler av hjernen som var ansvarlige for anfall.
Disse implantatene tillot forskerne å kartlegge hjerneaktivitet i 7-10 dager. Gjennom denne tiden registrerte deltakerne humørsvingninger ved hjelp av et nettbrettbasert spørreskjema.
På denne måten kunne forskerne korrigere humørsvingninger med hjerneaktivitet ved hjelp av algoritmer, som studiens hovedforfatter, Lowry Kirkby, Ph.D., hadde designet. Gruppens funn dukket opp i dag i tidsskriftet Celle.
Iboende sammenheng nettverk
Før de studerte stemningsdagbøkene, gjennomsøkte forskerne hjernedataene og lette etter indre koherensenettverk.
Disse nettverkene er grupper av hjerneregioner som har en tendens til å være aktive på samme tid. Forskere mener at denne koordinerte aktiviteten betyr at regionene jobber sammen og kommuniserer.
Da forskerne sammenlignet dataene fra alle de 21 deltakerne, fant de forskjellige "klikker" av hjerneområder som regelmessig skjøt sammen med samme frekvens.
Hos 13 av deltakerne var en klikk spesielt aktiv. En tidligere vurdering av denne gruppen hadde indikert at de alle opplevde relativt høye nivåer av angst.
Dataene viste at når denne klikken var aktiv, korrelerte den med følelser av dårlig humør.
Spesielt observerte forskerne kombinert aktivitet i hippocampus og amygdala. Aktiviteten besto av betabølger, som dannet en rytme som forskere tidligere hadde knyttet til engstelig tenkning.
Å finne et så tydelig mønster i gruppenes hjerneaktivitet overrasket forskerne.
"Vi var ganske overrasket over å identifisere et enkelt signal som nesten fullstendig utgjorde anfall av deprimert humør i et så stort sett med mennesker."
Dr. Vikaas Sohal, Ph.D.
Bare begynnelsen
Studien markerte starten på denne undersøkelseslinjen, så det var velkommen å møte et så tilsynelatende tydelig mønster tidlig. Som Dr. Sohal sier, "Å finne en så kraftig informativ biomarkør var mer enn hva vi hadde forventet på dette stadiet av prosjektet."
Å oppdage den karakteristiske hjerneaktiviteten hos 13 deltakere var like overraskende som å merke seg fraværet hos de andre, som ikke hadde så uttalt angst.
Disse funnene kan gi ledetråder om de forskjellige måtene folk som er utsatt for angst, behandler emosjonell informasjon.
"Basert på det vi vet om disse hjernestrukturer, antyder dette at interaksjoner mellom amygdala og hippocampus kan være knyttet til å huske emosjonelle minner, og at denne veien er spesielt sterk hos mennesker med høye angstnivåer, hvis humør da kan bli sterkt påvirket ved å huske på følelsesladede minner, sier Dr. Sohal.
Mye mer arbeid vil følge, men Dr. Sohal er allerede spent på resultatene. Han forklarer: "Som psykiater er det dypt tilfredsstillende å begynne å kunne gi pasienter et konseptuelt rammeverk for å hjelpe dem å forstå hva de går gjennom når de føler seg ned."
Dette arbeidet kan også bidra til avansert diagnostikk. Dr. Chang forklarer: "Funnene har vitenskapelige implikasjoner for vår forståelse av hvordan spesifikke hjerneregioner bidrar til humørsykdommer, men også praktiske implikasjoner for å identifisere biomarkører som kan brukes til ny teknologi designet for å behandle disse lidelsene."
