Het ontrafelen van de neurale code van het angstige brein
Voor het eerst hebben wetenschappers gedurende een aantal dagen fluctuerende diepe hersenpatronen gemeten. Ze vingen een glimp op van de neurale signatuur van een slecht humeur bij angstige mensen.
Hoewel ons begrip van neuropsychiatrische aandoeningen, zoals angst en depressie, in de loop der jaren met grote sprongen vooruit is gegaan, zijn er nog steeds grote hiaten in onze kennis.
Het ontcijferen van de innerlijke werking van de meest gecompliceerde structuur in het universum zal ongetwijfeld met moeilijkheden gepaard gaan.
In een proces dat nog steeds dicht bij magie lijkt, zijn onze percepties, ons zelfgevoel en onze emoties verweven tot één ervaring: bewustzijn. Dit is het resultaat van biljoenen verbindingen tussen neuronen.
Jaren van onderzoek hebben de rol van verschillende hersenregio's onthuld. We weten bijvoorbeeld dat de hippocampus belangrijk is voor het geheugen en dat de amygdala betrokken is bij het verwerken van emoties.
Alleen al identificeren welke regio's verband houden met bepaalde activiteiten, geeft ons geen diepgaand begrip van hoe de hersenen zo'n levendig spectrum van ervaringen en emoties produceren.
Verdiepen in de complexiteit van de stemming
Iedereen ervaart emotionele ups en downs. Voor sommige mensen kunnen de schommelingen zo ernstig zijn dat hun leven aanzienlijk wordt verstoord. Dit maakt stemming een belangrijk onderwerp van studie.
Angststoornissen treffen naar schatting 40 miljoen volwassenen in de Verenigde Staten, en in 2016 hebben bijvoorbeeld meer dan 16 miljoen Amerikaanse volwassenen ten minste één depressieve episode doorgemaakt.
Door het gebruik van MRI-scans en andere beeldvormingstechnieken hebben wetenschappers de hersenen in nieuw detail kunnen observeren.
Terwijl een deelnemer roerloos in de kleine tunnel van een apparaat ligt, kunnen onderzoekers hem emotioneel geladen prikkels aanbieden en vervolgens observeren hoe de hersenen reageren, terwijl emoties veranderen van positief naar negatief.
Hoewel deze onderzoeken informatie hebben ontsloten over de innerlijke werking van onze hersenen, is het liggen in een MRI-scanner ongeveer net zo ver verwijderd van het echte leven als je kunt krijgen.
Onlangs, en voor het eerst, hebben onderzoekers een experiment ontworpen dat de neurale correlaten van stemming in reële situaties meet.
Dr. Edward Chang, een neurowetenschapper, en Dr. Vikaas Sohal, Ph.D., een psychiater en neurowetenschapper, leidden het team. Beiden zijn lid van de University of California, San Francisco Weill Institute for Neurosciences.
Hersenactiviteit in realtime meten
Om de werking van het menselijk brein van minuut tot minuut te observeren, was een unieke groep deelnemers nodig.
De onderzoekers rekruteerden 21 mensen met epilepsie die al 40-70 elektroden hadden geïmplanteerd op het hersenoppervlak en in sommige diepere structuren.
De deelnemers hadden de elektroden ontvangen ter voorbereiding op een operatie om delen van de hersenen te verwijderen die verantwoordelijk zijn voor aanvallen.
Met deze implantaten konden de wetenschappers de hersenactiviteit 7 à 10 dagen in kaart brengen. Gedurende deze tijd registreerden de deelnemers stemmingsveranderingen met behulp van een tablet-gebaseerde vragenlijst.
Op deze manier konden de wetenschappers stemmingsveranderingen correleren met hersenactiviteit met behulp van algoritmen die de hoofdauteur van het onderzoek, Lowry Kirkby, Ph.D., had ontworpen. De bevindingen van de groep zijn vandaag in het tijdschrift verschenen Cel.
Intrinsieke coherentienetwerken
Voordat ze de stemmingsdagboeken bestudeerden, doorzochten de wetenschappers de hersendata, op zoek naar intrinsieke coherentienetwerken.
Deze netwerken zijn groepen hersenregio's die de neiging hebben om tegelijkertijd actief te zijn. Wetenschappers vatten deze gecoördineerde activiteit op om te betekenen dat de regio's samenwerken en communiceren.
Toen de wetenschappers de gegevens van alle 21 deelnemers vergeleken, vonden ze verschillende "klieken" van hersenregio's die regelmatig met dezelfde frequentie op elkaar schoten.
Bij 13 van de deelnemers was één kliek bijzonder actief. Een eerdere beoordeling van deze groep had aangegeven dat ze allemaal relatief hoge niveaus van angst ervoeren.
De gegevens toonden aan dat wanneer deze kliek actief was, dit correleerde met gevoelens van neerslachtigheid.
Specifiek observeerden de onderzoekers gecombineerde activiteit in de hippocampus en amygdala. De activiteit bestond uit bètagolven, die een ritme vormden dat wetenschappers eerder hadden gekoppeld aan angstig denken.
De onderzoekers waren verbaasd toen ze zo'n duidelijk patroon in de hersenactiviteit van de groepen ontdekten.
"We waren behoorlijk verrast om een enkel signaal te identificeren dat bijna volledig verantwoordelijk was voor periodes van depressieve stemming bij zo'n groot aantal mensen."
Dr. Vikaas Sohal, Ph.D.
Pas het begin
De studie markeerde de start van deze onderzoekslijn, dus het was welkom om in een vroeg stadium met een dergelijk ogenschijnlijk duidelijk patroon te worden geconfronteerd. Zoals Dr.Sohal zegt: "Het vinden van zo'n krachtig informatieve biomarker was meer dan wat we in deze fase van het project hadden verwacht."
Het ontdekken van de karakteristieke hersenactiviteit bij 13 deelnemers was net zo verrassend als de afwezigheid ervan bij de anderen, die niet zo'n uitgesproken angst hadden.
Deze bevindingen kunnen aanwijzingen geven over de verschillende manieren waarop mensen die vatbaar zijn voor angst emotionele informatie verwerken.
"Op basis van wat we weten over deze hersenstructuren, suggereert dit dat interacties tussen de amygdala en hippocampus verband kunnen houden met het oproepen van emotionele herinneringen, en dat dit pad vooral sterk is bij mensen met een hoge mate van angst, van wie de stemming dan sterk kan worden beïnvloed. door met emoties beladen herinneringen op te roepen, ”zegt dr. Sohal.
Er zal nog veel meer werk volgen, maar Dr. Sohal is al enthousiast over de resultaten. Hij legt uit: "Als psychiater is het zeer bevredigend om patiënten een conceptueel kader te kunnen bieden om hen te helpen begrijpen wat ze doormaken als ze zich somber voelen."
Dit werk kan ook bijdragen aan geavanceerde diagnostiek. Dr. Chang legt uit: "De bevindingen hebben wetenschappelijke implicaties voor ons begrip van hoe specifieke hersenregio's bijdragen aan stemmingsstoornissen, maar ook praktische implicaties voor het identificeren van biomarkers die kunnen worden gebruikt voor nieuwe technologie die is ontworpen om deze aandoeningen te behandelen."
