Nevronske mreže so sistem medsebojno povezanih nevronskih struktur, ki omogočajo komunikacijo med različnimi deli možganov. Odgovorne so za različne funkcije, kot so zaznavanje, gibanje, pomnjenje, učenje, pozornost, jezik, pa tudi kompleksne kognitivne procese, kot so odločanje in socialna interakcija. Vsaka nevronska mreža je specializirana za določene naloge, vendar so med seboj močno prepletene in delujejo usklajeno.
Nova študija, ki so so izvedli na Weill Cornell Medicine, je pokazala, da je frontostriatalna nevronska mreža pri ljudeh z depresijo izrazito večja. V študijo so zajeli 141 odraslih oseb s hudo depresijo in 37 zdravih odraslih brez nje, ki so služili kot kontrolna skupina, metoda, ki so jo uporabili, je bilo natančno funkcionalno slikanje možganov. Natančno funkcionalno slikanje možganov je razmeroma nova pristop, pri katerem analizirajo veliko količino podatkov/slik, ki jih omogoča funkcionalna magnetna resonanca (fMRI). Praviloma se uporablja za prikaz razlik v možganskih omrežjih pri zdravih posameznikih, zdaj so jo prvič uporabili tudi pri ljudeh z depresijo. Analizirali smo velike longitudinalne nabore podatkov in izdelali zemljevide funkcionalnih možganskih mrež pri vsakem posameznem bolniku in se se nismo zanašali na skupinsko povprečje, pojasnjujejo avtorji.
Frontostriatalna nevronska mreža je kompleksna povezava med možganskimi regijami, ki vključuje predvsem frontalni korteks (predel čelnega režnja) in striatum (del bazalnih ganglijev). Ta mreža je ključna za različne višje kognitivne funkcije in motorično kontrolo. Povezuje dorzolateralni prefrontalni korteks, ki je odgovoren za izvršilne funkcije, z bazalnimi gangliji, ki nadzorujejo gibanje in procese, povezane z motivacijo in nagrajevanjem. Glavne funkcije frontostriatalne nevronske mreže so: izvršilne funkcije (načrtovanje, odločanje, reševanje problemov, regulacija vedenja, nadzor impulzov); motivacija in nagrajevanje (povezava med motivacijo, nagrajevanjem in načrtovanjem dejanj, kar je bistveno za usmerjeno vedenje); motorična kontrola (izvajanje in koordinacija gibov, kar je pogosto moteno pri boleznih, kot je Parkinsonova bolezen); kognitivna fleksibilnost: sposobnost prilagajanja na nove informacije in spremembe v okolju. Frontostriatalna nevronska mreža je (poleg depresije) povezana tudi z drugimi nevropsihiatričnimi motnjami, kot so obsesivno-kompulzivna motnja (OKM), motnja pozornosti s hiperaktivnostjo (ADHD) in Tourettov sindrom.
Predispozicija za depresijo
Primarna analiza je pokazala, da je frontostriatalna nevronska mreža pri ljudeh z depresijo izrazito večja, kot pri zdravih ljudeh. Pri štirih od šestih posameznikov z depresijo je bila povečana za več kot za dvakrat in je pri osebah z depresijo zasedla 73 % več površine frontalnega korteksa kot pri kontrolni skupini (zdravi odrasli brez depresije). Tudi kasnejše ponovitve funkcionalne magnetne resonanco (fMRI) so dale enake rezultate. Izkazalo se je tudi, da se frontostriatalna nevronska mreža s časom se ni spreminjala, prav tako nanjo niso vplivale spremembe razpoloženja. To je avtorje napeljalo na tezo, da gre za stabilen pokazatelj tveganja za razvoj depresije. Temu v prid govori tudi analiza posnetkov fMRI možganov 57 otrok, ki so med adolescenco razvili simptome depresije, in enakega števila otrok, ki simptomov depresije niso razvili. V povprečju je zasedla približno 36 % več dela frontalnega korteksa pri otrocih brez trenutnih ali predhodnih simptomov depresije, ki so kasneje razvili klinično pomembne simptome depresije, kot pri tistih, ki za depresijo niso zboleli.
Kartiranje možganov (brain mapping) je način za prikaz strukture ter funkcij možganov. Vključuje analizo nevronskih omrežij, prepoznavanje funkcionalnih območij, identifikacijo nepravilnosti. Omogoča boljše razumevanje, kako fiziološko delujejo možgani, kako se tekom življenja razvijajo, kakšni so učinki staranja in različnih bolezni na možganske strukture in funkcije. Pomaga pri diagnosticiranju nevroloških in psihiatričnih motenj (epilepsija, Alzheimerjeva bolezen, shizofrenija, depresija…) in pripomore k razvoju novih metod zdravljenja. Izvaja se izvaja s pomočjo različnih metod: magnetna resonanca (MRI); funkcionalna magnetna resonanca (fMRI); pozitivna emisijska tomografija (PET): meri presnovno aktivnost v možganih; magnetoencefalografija (MEG): meri spremembe v električni aktivnosti, kar omogoča časovno analizo možganskih procesov; transkranialna magnetna stimulacija (TMS): uporablja magnetna polja za stimulacijo določenih delov možganov, kar omogoča preučevanje njihove funkcije).
Klinični pomen ugotovitev
Merjenje frontostriatalne nevronske mreže s fMRI bi lahko služilo kot kazalnik za oceno tveganja za depresijo ter pomagalo pri njenem preprečevanju in zgodnjem odkrivanju, kar pomembno pripomore k uspehu zdravljenja in poveča nabor metod za zdravljenje. Prepoznavanje povečanosti frontostriatalne nevronske mreže pri posameznikih z depresijo odpira poti za razvoj novih terapevtikov. Tehnike nevromodulacije, ciljno usmerjene v frontostriatalno nevronsko mrežo – kot je globoka možganska stimulacija, transkranialna magnetna stimulacija itd. omogočajo natančnejšo prilagoditev zdravljenja posameznim nevrobiološkim profilom.
(Povzela MS)
Viri:
Lynch, C.J., Elbau, I.G., Ng, T. et al. Frontostriatal salience network expansion in individuals in depression. Nature 633, 624–633 (2024). https://doi.org/10.1038/s41586-024-07805-2.
Schimmelpfennig J, Topczewski J, Zajkowski W, Jankowiak-Siuda K. The role of the salience network in cognitive and affective deficits. Front Hum Neurosci. 2023 Mar 20;17:1133367. doi: 10.3389/fnhum.2023.1133367.
Ham T, Leff A, de Boissezon X, Joffe A, Sharp DJ. Cognitive control and the salience network: an investigation of error processing and effective connectivity. J Neurosci. 2013 Apr 17;33(16):7091-8. doi: 10.1523/JNEUROSCI.4692-12.2013.
Charvet CJ. Mapping Human Brain Pathways: Challenges and Opportunities in the Integration of Scales. Brain Behav Evol. 2023;98(4):194-209. doi: 10.1159/000530317.
