Naukowcy zidentyfikowali potencjalne narzędzie diagnostyczne schizofrenii, mierząc aktywność komórek mózgowych między korą mózgową a wzgórzem podczas niepewnych zadań.
Osoby chore na schizofrenię wykazują odrębne wzorce neuronowe podczas podejmowania decyzji na podstawie sprzecznych informacji, co może pomóc w monitorowaniu skuteczności leczenia.
Zrozumienie schizofrenii poprzez komunikację mózgu
Przez dziesięciolecia naukowcy rozumieli, że klasyczne objawy schizofrenii – takie jak wyciąganie pochopnych wniosków lub trudności z przystosowaniem się do nowych informacji – wynikają z problemów komunikacyjnych między korą mózgową a wzgórzem, często nazywanym „centralną tablicą rozdzielczą” mózgu. Naukowcy z Tufts University School of Medicine i Vanderbilt University School of Medicine niedawno zbadali tę kwestię bliżej, mierząc aktywność komórek mózgowych między tymi regionami, gdy uczestnicy wykonywali niejednoznaczne zadania. Ich odkrycia pokazują, że wrażliwość danej osoby na niepewność może służyć jako potencjalne narzędzie diagnostyczne w przypadku schizofrenii.
Opublikowano dzisiaj (7 listopada) w Raporty komórkowe Medycynabadanie pokazuje, że osoby chore na schizofrenię wykazują odrębne wzorce neuronowe podczas podejmowania decyzji w oparciu o sprzeczne informacje. To przełomowe rozwiązanie stanowi jeden z pierwszych testów biologicznych pozwalających zidentyfikować nieelastyczne myślenie, a śledzenie zmian we wzorcach neuronowych stanowi także obiecującą metodę oceny skuteczności leczenia.
Dążenie do biomarkera dysfunkcji wykonawczych
„Naszym celem było uzyskanie biomarkera dysfunkcji wykonawczych w schizofrenii, który pojawił się dopiero, gdy pacjentów przytłaczało niepewne zadanie” – mówi lekarz-naukowiec Michael Halassa, profesor nadzwyczajny neurologii i psychiatrii w Tufts University School of Medicine, który jest współautorem kierował badaniem pod kierunkiem Neila Woodwarda, neuropsychologa z Vanderbilt University School of Medicine. „Jako ludzie, przez cały czas podejmujemy decyzje, które mają charakter hierarchiczny – co oznacza, że często musimy tłumaczyć się z dezinformacji na różnych poziomach – ale w przypadku schizofrenii to się załamuje i oto sposób, w jaki możemy zacząć mierzyć tę cechę”.
Jak mózg „głosuje” na istotne informacje
W toku ewolucji ludzki mózg wypracował sposoby „głosowania”, które fragmenty informacji są najbardziej istotne przy podejmowaniu decyzji. Na przykład, jeśli pójdziesz do swojej ulubionej restauracji, ale jakość posiłku nie jest takiej jakości, jakiej się spodziewałeś, możesz pomyśleć, że szefa kuchni nie ma lub miał złą noc, ale nie powstrzymuje Cię to od powrotu. Natomiast osoba chora na schizofrenię może nie być w stanie uwzględnić dowodów na to, że ostatnie 20 czy 30 wizyt było świetnych i nie będzie już chciała wracać do restauracji.
Badania na zwierzętach wykazały, że takie zachowanie wynika z deficytów w zakresie połączenia części przodomózgowia, która pomaga zwierzętom w rozumieniu złożonych bodźców (grzbietowo-boczna kora przedczołowa), z obszarem podkorowym związanym z rozwiązywaniem konfliktów i podejmowaniem decyzji (wzgórze przyśrodkowe). Na podstawie danych uzyskanych na zwierzętach zespół badawczy opracował serię testów poznawczych i obrazowych, aby lepiej zrozumieć obwody nerwowe u ludzi i zapewnić pacjentom dokładniejszą diagnostykę.
Projekt badania i obserwacje dotyczące wzorców neuronowych
Naukowcy poprosili około 40 uczestników badania – mieszankę osób neurotypowych i pacjentów chorych na schizofrenię – o prawidłowe wybranie lokalizacji celu w oparciu o sekwencję wskazówek, które mogą być mniej lub bardziej sprzeczne. W przypadku zdrowych osób wyniki były bardzo dobre, nawet gdy konflikt był wysoki. Osoby chore na schizofrenię zachowywały się porównywalnie do grupy kontrolnej, gdy konflikt był niewielki, ale popełniały znacznie więcej błędów w przypadku poziomu konfliktu, który był dobrze tolerowany przez grupę kontrolną.
Zwiększona podatność na hałas sensoryczny
„Kiedy przyjrzeć się zachowaniu, można zauważyć zwiększoną podatność na hałas sensoryczny, więc pacjenci chorzy na schizofrenię nie radzą sobie tak dobrze, gdy sprawy stają się bardziej niejednoznaczne” – powiedziała Anna Huang, adiunkt w dziedzinie psychiatrii i nauk behawioralnych w Vanderbilt i współpierwsza autorka badania. „Wyniki te korelują z deficytami wzgórza i kory czołowej, które mogliśmy uchwycić w odczytach aktywności mózgu, prognozując zdolność danej osoby do przetwarzania sprzecznych informacji w zadaniach percepcyjnych i pamięciowych”.
Naukowcy planują zweryfikować swoje ustalenia, replikując metody na szerszej grupie osób otrzymujących skany mózgu w trakcie przetwarzania niejednoznacznych sygnałów. Planują także przydzielanie podmiotom zadań hierarchicznych, podobnie jak w powyższym przykładzie restauracji. Badanie stanowi część szerszej inicjatywy badawczej realizowanej przez Halassa Lab w celu powiązania aktywności neuronowej z danymi, które można zinterpretować pod kątem korzyści klinicznych.
Odniesienie: „Odczyt kory przedczołowej pod kątem dysfunkcji wykonawczych związanych z konfliktem w schizofrenii” 7 listopada 2024 r., Cell Reports Medicine.
DOI: 10.1016/j.xcrm.2024.101802
Wkład w to badanie wnieśli także Ralf Wimmer, adiunkt w dziedzinie neurologii i współpierwszy autor, oraz Norman Lam, pracownik naukowy ze stopniem doktora w Tufts University School of Medicine, a także Sahil Suresh, student MD/PhD Medical Scientist Training Program w Szkole Medycznej Uniwersytetu Tufts i Wyższej Szkole Nauk Biomedycznych na Uniwersytecie Tufts.
Pełne informacje na temat autorów, fundatorów, metodologii i konfliktów interesów są dostępne w opublikowanym artykule. Za treść odpowiadają wyłącznie autorzy i niekoniecznie odzwierciedlają oficjalne poglądy darczyńców.
