Чем больше у вас серого вещества в части вашего мозга, связанной с принятием решений и обработкой мыслей, тем лучше ваша способность оценивать награды и последствия. Это может показаться очевидным выводом, но новое исследование, проведенное в U.S. Брукхейвенская национальная лаборатория Министерства энергетики первой продемонстрировала эту связь между структурой и функцией у здоровых людей ?? и нарушение как структуры, так и функции у людей, зависимых от кокаина. Исследование опубликовано в Journal of Cognitive Neuroscience.
"Это исследование впервые подтверждает важность вознаграждения за обработку структурной целостности серого вещества в тех частях префронтальной коры головного мозга, которые участвуют в исполнительных функциях высшего порядка, включая самоконтроль и принятие решений," сказал Мухаммад Парваз, научный сотрудник лаборатории Брукхейвена и соавтор статьи.
"Предыдущие исследования, проведенные в Брукхейвене и других местах, изучали структурную целостность префронтальной коры при наркомании и функциональные компоненты обработки вознаграждения, но эти исследования проводились отдельно," Парваз сказал. "Мы хотели знать, может ли конкретная функция обработки вознаграждения быть «отображена» на основной структуре мозга ?? связаны ли и как эти двое," добавил он.
Различия в объеме серого вещества ?? количество мозгового вещества, состоящего из тел нервных клеток, в отличие от "белое вещество" аксоны, которые образуют связи между клетками ?? наблюдались при целом ряде психоневрологических заболеваний по сравнению со здоровым состоянием, – пояснила Анна Конова, другой соавтор статьи. "Мы хотели узнать больше о том, что эти различия означают функционально у здоровых людей и у наркозависимых," она сказала.
Чтобы изучить эту взаимосвязь между структурой и функцией, ученые выполнили сканирование мозга с помощью магнитно-резонансной томографии (МРТ), чтобы измерить объем мозга у 17 здоровых людей и 22 потребителей кокаина. Сканирование собирает структурные измерения для всего мозга и может быть проанализировано воксель за вокселем ?? эквивалент трехмерных пикселей ?? чтобы получить подробные измерения для отдельных областей мозга.
В течение короткого периода сканирования МРТ ученые также использовали электроды, размещенные на коже головы испытуемых, для измерения определенного электрического сигнала, известного как P300 (связанный с событием потенциал, полученный из текущей электроэнцефалограммы или ЭЭГ, то есть времени- привязан к определенному событию). Этот конкретный показатель может индексировать активность мозга, связанную с обработкой вознаграждения. Во время этих электрических записей испытуемые выполняли рассчитанное по времени психологическое задание (нажатие кнопок в соответствии с определенным набором правил) с перспективой получения различных уровней денежного вознаграждения, от отсутствия денег до 45 центов за каждый правильный ответ с общей потенциальной наградой. 50 долларов.
Предыдущие исследования исследовательской группы показали, что у здоровых людей сигнал P300 увеличивается по величине с увеличением количества предлагаемого денежного вознаграждения. Однако люди, зависимые от кокаина, не демонстрируют такой дифференциальной реакции в измерении активности мозга P300, хотя они, как и здоровые испытуемые, оценивают задачу как более интересную и захватывающую, когда потенциальное вознаграждение больше.
Настоящее исследование расширило эти результаты, впервые связав их со структурными измерениями.
Ученые использовали статистические методы, чтобы найти корреляцию между различиями в активности мозга, наблюдаемыми в условиях высокого и нулевого вознаграждения. насколько изменилась реакция мозга P300 с увеличением вознаграждения ?? и объем серого вещества в различных частях мозга, измеренный воксель за вокселем при сканировании МРТ.
У здоровых субъектов величина изменения сигнала P300 с увеличением вознаграждения наиболее сильно коррелировала с объемом серого вещества в трех областях префронтальной коры.
"Чем выше объем серого вещества в этих конкретных регионах, тем больше активность мозга увеличивалась для получения наивысшего денежного вознаграждения по сравнению с условием отсутствия вознаграждения," Конова сказала.
У лиц, зависимых от кокаина, объем серого вещества в этих регионах уменьшился по сравнению со здоровыми субъектами, и не было обнаружено различий между условиями вознаграждения в измерении активности мозга P300. Также не было значительных корреляций между первым и вторым ?? структура и функции меры ?? у лиц, страдающих кокаиновой зависимостью.
"Эти результаты показывают, что нарушение обработки вознаграждения может быть связано с дефицитом структурной целостности мозга, особенно в префронтальных областях коры головного мозга, участвующих в когнитивных и эмоциональных функциях более высокого порядка," Парваз сказал. "Таким образом, это исследование подтверждает использование структурных показателей, полученных с помощью МРТ, в качестве индикаторов функционального дефицита."
Последствия важны для понимания потенциальной потери контроля и принятия невыгодных решений, которые могут произойти у людей, страдающих от наркомании, пояснила Конова: "Эти структурно-функциональные дефициты могут привести к дисфункциональному поведению в реальном мире. В частности, нарушение способности сравнивать награды и уменьшение серого вещества в префронтальной коре могут привести к нарушению способности испытывать удовольствие и контролировать поведение, особенно в ситуациях высокого риска ?? например, при тяге или стрессе ?? побуждение людей к употреблению наркотиков, несмотря на катастрофические последствия."
Авторы признают, что все еще остаются вопросы о том, являются ли эти изменения в структуре и функциях мозга причиной или следствием зависимости. Но использование методов мультимодальной визуализации, как показано в этом исследовании, может открыть новые способы решения этих и других вопросов, имеющих отношение к пониманию человеческой мотивации как в состоянии здоровья, так и в болезненных состояниях, с особым значением для лечения наркозависимости.