Downstreamsignalen in hersencircuits die depressie reguleren ontdekt

Het begrijpen en behandelen van depressie, een potentieel slopende psychische aandoening die miljoenen mensen wereldwijd treft, blijft een prioriteit onder neurowetenschappers. Een ernstige depressieve stoornis (MDD) treft bijvoorbeeld ongeveer 33 miljoen mensen, oftewel ongeveer 5% van de volwassen wereldbevolking.

Emotieregulatie is een belangrijke hersenfunctie die helpt bij het onderdrukken van emoties en depressie, en wordt beschouwd als een beschermend mechanisme bij depressieve stoornis. De neurobiologische mechanismen die ten grondslag liggen aan hoe de hersenen depressie reguleren, zijn echter nog steeds onduidelijk.

Om dit onderwerp te onderzoeken, is er een recente studie onder leiding van Satoko Amemori en Ken-ichi Amemori uitgevoerd. Deze studie is gepubliceerd in het tijdschrift Nature Communications en onderzocht hoe specifieke hersencircuits emotionele reacties reguleren. Dit leverde nieuwe inzichten op in de neurale basis van depressie.

In deze studie richtten de onderzoekers zich op de dorsolaterale prefrontale cortex (dlPFC), waarvan al lang bekend is dat deze een rol speelt bij emotieregulatie. Ze onderzochten hoe het dlPFC-signaal verandert bij depressie en ontrafelden het mechanisme waarmee de dlPFC het cingulostriatale netwerk reguleert.

Het ontrafelen van de neurale mechanismen die ten grondslag liggen aan depressief gedrag bij primaten kan de basis leggen voor de ontwikkeling van nieuwe therapeutische benaderingen die zich richten op specifieke hersencircuits.

De studie onderzocht de zogenaamde "top-down invloed" van de dlPFC op het cingulostriatale netwerk, dat geassocieerd wordt met depressie, in de context van emotionele regulatie. De wetenschappers onderzochten ook hoe deze circuits de besluitvorming en emotionele reacties beïnvloeden.

Met behulp van microstimulatietechnieken hebben de onderzoekers de neurale activiteit in de subgenuale voorste cingulate cortex (sgACC) bij resusaapjes (Macaca mulatta) aangepast en konden ze experimenteel pessimistische besluitvorming en depressieve toestanden opwekken.

Tijdens deze stimulatie-experimenten registreerden de onderzoekers ook lokale veldpotentialen (LFP's) om de top-down invloed van de dlPFC op het cingulostriatale netwerk te analyseren.

Zij ontdekten dat experimenteel geïnduceerde pessimistische besluitvorming gepaard ging met een verminderde top-down dlPFC-input naar de cingulostriatale regio's.

Deze bevinding suggereert dat verstoring van het top-down signaal van cognitie naar emotie kan leiden tot pessimistische besluitvorming, wat een kenmerkend kenmerk is van MDD.

Een van de belangrijkste bevindingen van het onderzoek was de rol van bèta-oscillaties in frontostriatale circuits. Bèta-oscillaties worden al lang geassocieerd met motorische controle en aandacht, en recentelijk worden ze ook in verband gebracht met cognitieve functies zoals werkgeheugen.

Uit deze nieuwe studie blijkt dat effectieve microstimulatie van het sgACC, dat een depressieve toestand induceert, de omvang van de bèta-oscillaties die positieve variabelen coderen die verband houden met besluitvorming, vermindert.

Stimulatie: microstimulatie, dlPFC: dorsolaterale prefrontale cortex, pACC: pregenuale anterior cingulate cortex, sgACC: subgenuale anterior cingulate cortex.
Bron: Nature Communications (2024). DOI: 10.1038/s41467-024-48375-1

Deze afname in bèta-oscillaties is belangrijk omdat het suggereert dat er een verband bestaat tussen sgACC-activiteit en negativiteitsbias bij besluitvorming. Dit biedt mogelijk inzicht in de manier waarop de hersenen positieve en negatieve waarden verwerken.

De studie onderzocht ook interacties tussen regio's binnen het fronto-cingulostriatale netwerk. Door factoren zoals coherentie en Granger-causaliteit (een statistische test om te bepalen of een variabele zinvol kan worden beschreven als een afhankelijke variabele) te onderzoeken, ontdekten de onderzoekers dat effectieve microstimulatie van het sgACC deze interacties veranderde, wat de betrokkenheid van het netwerk bij de besluitvorming weerspiegelt.

Zij ontdekten dat de 'top-down invloed' van dlPFC op het cingulostriatale netwerk werd gecodeerd door LFP bèta-oscillaties, en dat een verminderde top-down invloed geassocieerd werd met experimenteel geïnduceerde depressie.

Deze bevindingen benadrukken de belangrijke rol die dit netwerk speelt bij het reguleren van emoties en bij het nemen van beslissingen. Ook wordt benadrukt hoe een disfunctie van dit netwerk kan leiden tot depressief gedrag.

Deze studie biedt waardevolle inzichten in de neurale basis van depressie en benadrukt de rol van specifieke hersencircuits bij het reguleren van emotionele reacties. Belangrijk is dat de studie een primatenmodel van depressie creëerde en aantoonde dat fronto-cingulo-striatale circuits betrokken zijn bij de regulering van het limbisch systeem via bèta-oscillaties.

Belangrijk is dat de onderzoekers konden aantonen dat apen depressief gedrag vertonen zonder deze regulatie. Door de mechanismen te ontrafelen die ten grondslag liggen aan depressief gedrag bij primaten, opent deze studie nieuwe mogelijkheden voor de ontwikkeling van effectievere behandelingen voor depressieve stoornis.