Svelare il codice neurale del cervello ansioso
Per la prima volta, gli scienziati hanno misurato modelli cerebrali profondi fluttuanti per un certo numero di giorni. Hanno intravisto la firma neurale del basso umore nelle persone ansiose.
Sebbene la nostra comprensione delle condizioni neuropsichiatriche, come ansia e depressione, sia progredita a passi da gigante nel corso degli anni, ci sono ancora grandi lacune nelle nostre conoscenze.
Cercare di decifrare il funzionamento interno della struttura più complicata dell'universo è destinato ad essere irto di difficoltà.
In un processo che sembra ancora vicino alla magia, le nostre percezioni, il nostro senso di sé e le nostre emozioni sono intrecciate in un'unica esperienza: la coscienza. Questo è il risultato di trilioni di connessioni tra i neuroni.
Anni di studio hanno rivelato i ruoli di varie regioni del cervello. Ad esempio, sappiamo che l'ippocampo è importante per la memoria e che l'amigdala è coinvolta nell'elaborazione delle emozioni.
Tuttavia, la semplice identificazione di quali regioni si riferiscono a particolari attività non ci fornisce una profonda comprensione di come il cervello produca uno spettro così vivido di esperienze ed emozioni.
Approfondire la complessità dell'umore
Tutti sperimentano alti e bassi emotivi. Per alcune persone, le fluttuazioni possono essere così gravi da sconvolgere in modo significativo le loro vite. Questo rende l'umore un importante argomento di studio.
I disturbi d'ansia colpiscono circa 40 milioni di adulti negli Stati Uniti e nel 2016, ad esempio, più di 16 milioni di adulti statunitensi hanno sperimentato almeno un episodio depressivo maggiore.
L'uso di scansioni MRI e altre tecniche di imaging ha consentito agli scienziati di osservare il cervello in modo nuovo in dettaglio.
Mentre un partecipante giace immobile nel piccolo tunnel di un dispositivo, i ricercatori possono presentargli stimoli carichi emotivamente, quindi osservare come risponde il cervello, mentre le emozioni cambiano da positive a negative.
Sebbene questi studi abbiano sbloccato informazioni sul funzionamento interno del nostro cervello, mentire all'interno di uno scanner MRI è quanto di più lontano dalla vita reale si possa ottenere.
Recentemente, e per la prima volta, i ricercatori hanno progettato un esperimento che misura i correlati neurali dell'umore in situazioni di vita reale.
Il dottor Edward Chang, neuroscienziato, e il dottor Vikaas Sohal, Ph.D., psichiatra e neuroscienziato, hanno guidato il team. Entrambi sono membri dell'Università della California, San Francisco Weill Institute for Neurosciences.
Misurazione dell'attività cerebrale in tempo reale
L'osservazione del funzionamento minuto per minuto del cervello umano ha richiesto un gruppo unico di partecipanti.
I ricercatori hanno reclutato 21 persone con epilessia che avevano già 40-70 elettrodi impiantati sulla superficie del cervello e all'interno di alcune strutture più profonde.
I partecipanti avevano ricevuto gli elettrodi in preparazione all'intervento chirurgico per rimuovere le sezioni del cervello responsabili delle convulsioni.
Questi impianti hanno permesso agli scienziati di registrare l'attività cerebrale per 7-10 giorni. Durante questo periodo, i partecipanti hanno registrato cambiamenti di umore utilizzando un questionario basato su tablet.
In questo modo, gli scienziati potrebbero correlare i cambiamenti di umore con l'attività cerebrale utilizzando algoritmi, che l'autore principale dello studio, Lowry Kirkby, Ph.D., aveva progettato. I risultati del gruppo sono apparsi oggi sulla rivista Cellula.
Reti di coerenza intrinseca
Prima di studiare i diari dell'umore, gli scienziati hanno setacciato i dati del cervello, alla ricerca di reti di coerenza intrinseca.
Queste reti sono gruppi di regioni del cervello che tendono ad essere attive contemporaneamente. Gli scienziati ritengono che questa attività coordinata significhi che le regioni stanno lavorando insieme e comunicando.
Quando gli scienziati hanno confrontato i dati di tutti i 21 partecipanti, hanno trovato varie "cricche" di regioni del cervello che si attivavano regolarmente insieme alla stessa frequenza.
In 13 dei partecipanti, una cricca era particolarmente attiva. Una precedente valutazione di questo gruppo aveva indicato che tutti avevano sperimentato livelli relativamente alti di ansia.
I dati hanno mostrato che quando questa cricca era attiva, era correlata a sentimenti di umore basso.
In particolare, i ricercatori hanno osservato l'attività combinata nell'ippocampo e nell'amigdala. L'attività consisteva in onde beta, che formavano un ritmo che gli scienziati avevano precedentemente collegato al pensiero ansioso.
Trovare un modello così chiaro nell'attività cerebrale dei gruppi ha colto i ricercatori alla sprovvista.
"Siamo rimasti piuttosto sorpresi di identificare un singolo segnale che spiegava quasi completamente gli attacchi di umore depresso in un gruppo così ampio di persone".
Dott.ssa Vikaas Sohal, Ph.D.
Solo l'inizio
Lo studio ha segnato l'inizio di questa linea di indagine, quindi è stato ben accetto l'incontro precoce con un modello così apparentemente chiaro. Come dice il dottor Sohal, "Trovare un biomarcatore così potente informativo è stato più di quello che ci aspettavamo in questa fase del progetto".
Scoprire la caratteristica attività cerebrale in 13 partecipanti è stato sorprendente quanto notare la sua assenza negli altri, che non avevano un'ansia così pronunciata.
Questi risultati possono fornire indizi sui diversi modi in cui le persone inclini all'ansia elaborano le informazioni emotive.
"Sulla base di ciò che sappiamo su queste strutture cerebrali, ciò suggerisce che le interazioni tra l'amigdala e l'ippocampo potrebbero essere collegate al richiamo di ricordi emotivi e che questo percorso è particolarmente forte nelle persone con alti livelli di ansia, il cui umore potrebbe quindi essere fortemente influenzato richiamando ricordi carichi di emozioni ", afferma il dott. Sohal.
Seguirà molto altro lavoro, ma il dottor Sohal è già entusiasta dei risultati. Spiega: "Come psichiatra, è profondamente soddisfacente iniziare a essere in grado di fornire un quadro concettuale ai pazienti per aiutarli a capire cosa stanno attraversando quando si sentono giù".
Questo lavoro può anche contribuire alla diagnostica avanzata. Il dottor Chang spiega: "I risultati hanno implicazioni scientifiche per la nostra comprensione di come specifiche regioni del cervello contribuiscono ai disturbi dell'umore, ma anche implicazioni pratiche per l'identificazione di biomarcatori che potrebbero essere utilizzati per la nuova tecnologia progettata per trattare questi disturbi".
