พบสัญญาณปลายน้ำในวงจรสมองที่ควบคุมภาวะซึมเศร้า

การทำความเข้าใจและการรักษาภาวะซึมเศร้า ซึ่งเป็นภาวะทางจิตใจที่อาจส่งผลต่อผู้คนนับล้านทั่วโลก ยังคงเป็นเรื่องสำคัญสำหรับนักวิจัยด้านประสาทวิทยา ตัวอย่างเช่น โรคซึมเศร้า (MDD) ส่งผลกระทบต่อผู้คนประมาณ 33 ล้านคน หรือประมาณ 5% ของประชากรผู้ใหญ่ทั่วโลก

การควบคุมอารมณ์เป็นหน้าที่สำคัญของสมองที่ช่วยระงับอารมณ์และภาวะซึมเศร้า และถือเป็นกลไกป้องกันในโรคซึมเศร้า อย่างไรก็ตาม กลไกทางประสาทชีววิทยาที่อยู่เบื้องหลังการควบคุมภาวะซึมเศร้าของสมองยังคงไม่ชัดเจน

เพื่อศึกษาประเด็นนี้ การศึกษาล่าสุดที่นำโดย Satoko Amemori และ Ken-ichi Amemori และตีพิมพ์ในวารสาร Nature Communicationsได้ตรวจสอบว่าวงจรเฉพาะของสมองควบคุมการตอบสนองทางอารมณ์อย่างไร ซึ่งให้ข้อมูลเชิงลึกใหม่ๆ เกี่ยวกับพื้นฐานทางประสาทของภาวะซึมเศร้า

ในการศึกษานี้ นักวิจัยเน้นที่คอร์เทกซ์ด้านหน้าส่วนข้างของสมองส่วนหน้า (dlPFC) ซึ่งเป็นที่ทราบกันมานานแล้วว่ามีบทบาทในการควบคุมอารมณ์ นักวิจัยได้ศึกษาว่าสัญญาณ dlPFC เปลี่ยนแปลงไปอย่างไรในภาวะซึมเศร้า และอธิบายกลไกที่ dlPFC ควบคุมเครือข่ายซิงกูโลสไตรเอตัล

การค้นพบกลไกของระบบประสาทที่เป็นพื้นฐานของพฤติกรรมซึมเศร้าในไพรเมตอาจสร้างรากฐานสำหรับการพัฒนาวิธีการรักษาใหม่ๆ ที่มุ่งเป้าไปที่วงจรสมองโดยเฉพาะ

การศึกษานี้ตรวจสอบ "อิทธิพลจากบนลงล่าง" ของ dlPFC บนเครือข่าย cingulostriatal ซึ่งเกี่ยวข้องกับภาวะซึมเศร้าในบริบทของการควบคุมอารมณ์ นักวิทยาศาสตร์ยังตรวจสอบด้วยว่าวงจรเหล่านี้มีอิทธิพลต่อการตัดสินใจและการตอบสนองทางอารมณ์อย่างไร

โดยใช้เทคนิคการกระตุ้นด้วยไมโคร นักวิจัยได้ปรับเปลี่ยนกิจกรรมของเส้นประสาทในคอร์เทกซ์ cingulate ส่วนหน้าใต้เข่า (sgACC) ในลิงแสม (Macaca mulatta) และสามารถกระตุ้นการตัดสินใจที่มองโลกในแง่ร้ายและภาวะซึมเศร้าได้สำเร็จ

ระหว่างการทดลองกระตุ้นเหล่านี้ นักวิจัยยังได้บันทึกศักยภาพของสนามประสาทในท้องถิ่น (LFP) เพื่อวิเคราะห์อิทธิพลจากบนลงล่างของ dlPFC บนเครือข่ายซิงกูโลสไตรเอตัล

พวกเขาพบว่าการตัดสินใจในแง่ร้ายที่เกิดจากการทดลองนั้นมาพร้อมกับการลดลงของอินพุต dlPFC จากบนลงล่างไปยังบริเวณซิงกูโลสไตรเอตัล

การค้นพบครั้งนี้ชี้ให้เห็นว่าการหยุดชะงักของสัญญาณจากบนลงล่างตั้งแต่การรับรู้ไปจนถึงอารมณ์อาจนำไปสู่การตัดสินใจที่มองโลกในแง่ร้าย ซึ่งเป็นคุณลักษณะเฉพาะของโรคซึมเศร้า (MDD)

ผลการศึกษาที่สำคัญประการหนึ่งคือบทบาทของการสั่นของเบต้าในวงจรของสมองส่วนหน้าและกระดูกอ่อน การสั่นของเบต้ามีความเกี่ยวข้องกับการควบคุมการเคลื่อนไหวและการใส่ใจมาเป็นเวลานาน และเมื่อไม่นานนี้ยังมีความเกี่ยวข้องกับการทำงานของระบบรับรู้ เช่น หน่วยความจำในการทำงานอีกด้วย

ในการศึกษาใหม่นี้ การกระตุ้นด้วยไมโครที่มีประสิทธิภาพของ sgACC ซึ่งทำให้เกิดภาวะซึมเศร้า จะลดขนาดของการแกว่งเบตาที่เข้ารหัสตัวแปรเชิงบวกที่เกี่ยวข้องกับการตัดสินใจ

Stim: microstimulation, dlPFC: คอร์เทกซ์ prefrontal dorsolateral, pACC: คอร์เทกซ์ cingulate ด้านหน้าของกระดูกเชิงกราน, sgACC: คอร์เทกซ์ cingulate ด้านหน้าของกระดูกเชิงกราน
แหล่งที่มา: Nature Communications (2024) DOI: 10.1038/s41467-024-48375-1

การลดลงของการแกว่งเบตาเป็นสิ่งสำคัญ เนื่องจากชี้ให้เห็นถึงความเชื่อมโยงระหว่างกิจกรรม sgACC กับอคติเชิงลบในการตัดสินใจ ซึ่งเป็นกลไกที่มีศักยภาพสำหรับวิธีที่สมองประมวลผลค่าบวกและลบ

นอกจากนี้ การศึกษาครั้งนี้ยังได้ตรวจสอบปฏิสัมพันธ์ระหว่างภูมิภาคต่างๆ ภายในเครือข่าย fronto-cingulostriatal โดยการตรวจสอบปัจจัยต่างๆ เช่น ความสอดคล้องและความสัมพันธ์เชิงสาเหตุแบบ Granger (การทดสอบทางสถิติเพื่อพิจารณาว่าตัวแปรสามารถอธิบายได้อย่างมีนัยสำคัญว่าเป็นตัวแปรตามหรือไม่) นักวิจัยพบว่าการกระตุ้นด้วยไมโครที่มีประสิทธิภาพของ sgACC เปลี่ยนแปลงปฏิสัมพันธ์เหล่านี้ ซึ่งสะท้อนถึงการมีส่วนร่วมของเครือข่ายในการตัดสินใจ

พวกเขาพบว่า "อิทธิพลจากบนลงล่าง" ของ dlPFC ต่อเครือข่าย cingulostriatal ถูกเข้ารหัสโดยการแกว่งเบตาของ LFP และอิทธิพลจากบนลงล่างที่ลดลงมีความสัมพันธ์กับภาวะซึมเศร้าที่เกิดจากการทดลอง

ผลการวิจัยเหล่านี้เน้นย้ำถึงบทบาทสำคัญของเครือข่ายนี้ในการควบคุมอารมณ์และการตัดสินใจ และการทำงานผิดปกติอาจนำไปสู่พฤติกรรมซึมเศร้าได้อย่างไร

การศึกษานี้ให้ข้อมูลเชิงลึกอันมีค่าเกี่ยวกับพื้นฐานของระบบประสาทของภาวะซึมเศร้า โดยเน้นถึงบทบาทของวงจรสมองเฉพาะในการควบคุมการตอบสนองทางอารมณ์ ที่สำคัญ การศึกษานี้ได้สร้างแบบจำลองภาวะซึมเศร้าในลิงและแสดงให้เห็นว่าวงจรฟรอนโตซิงกูโลสไตรเอตัลมีส่วนเกี่ยวข้องในการควบคุมระบบลิมบิกผ่านการสั่นสะเทือนของเบต้า

ที่สำคัญ นักวิจัยสามารถแสดงให้เห็นว่าลิงแสดงพฤติกรรมซึมเศร้าได้แม้จะไม่มีการควบคุมนี้ การศึกษาครั้งนี้เปิดโอกาสใหม่ๆ ในการพัฒนาวิธีการรักษาโรคซึมเศร้าที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น โดยการค้นพบกลไกที่อยู่เบื้องหลังพฤติกรรมซึมเศร้าในไพรเมต