...

Jak ketamina może pomóc w walce z depresją?

Wyniki badania naukowego ujawniły mechanizm, który może czynić ketaminę przydatną w leczeniu depresji.

Wszystko to, co postrzegamy wokół nas powstaje wskutek dwóch fundamentalnych procesów neuronalnych o przeciwnych kierunkach. Pierwszy z nich – oddolny (z ang. “bottom-up”) – polega na rejestracji bodźców przez narządy zmysłowe i przesyłaniu tych informacji “w górę” układu nerwowego, czyli do odpowiedniego obszaru kory mózgu. Drugi – odgórny (z ang. “top-down”) – opisuje sposób, w jaki nasz wewnętrzny model świata znajdujący w korze czołowej mózgu kształtuje strumień napływających ze zmysłów sygnałów. Oba te procesy zachodzą równocześnie. Ludzki mózg nieustannie rejestruje otaczający nas świat i porównuje go ze swoimi oczekiwaniami, zbudowanymi na podstawie wielu powtarzających się doświadczeń. To zjawisko nazywamy “kodowaniem predyktywnym”. Przykładowo, kiedy słyszymy szczekanie, spodziewamy się zobaczyć psa. Innymi słowy kora mózgu człowieka nieustannie kreuje oczekiwania dotyczące tego, co za chwilę znajdzie się w zasięgu percepcji. Dzięki temu mózg nie musi nieustannie od nowa powtarzać skomplikowanego procesu syntezy wszystkich danych zmysłowych w spójny obraz świata. Zamiast tego, nanosi na pewien względnie stały model jedynie niezbędne poprawki.

Naukowcy z University of Wisconsin–Madison odkryli iż oczekiwania płynące z tego modelu ulegają zakłóceniu po podaniu nawet niewielkich dawek ketaminy – silnego środka znieczulającego i dysocjującego. Wyniki ich badania, opublikowane na łamach prestiżowego czasopisma “Journal of Neuroscience”, rzucają nowe światło na potencjał, jaki ta substancja wykazuje w terapii depresji.

Aby zbadać proces kodowania predyktywnego, zespół naukowców z laboratorium profesora Yuriego Saalmaana stworzył zupełnie nowy zestaw bodźców. Składał się on z trzech par bodźców: nonsensownych, trzysylabowych słów prezentowanych w formie nagrań oraz abstrakcyjnych, trójwymiarowych przypominających zwierzęta kształtów wyświetlanych na monitorze komputera. Zadaniem 32 uczestników było opanowanie skojarzeń między danym słowem a postacią – tak, jakby uczyli się imion nowo poznanych osób. Gdy już je zapamiętali, naukowcy sprawdzili ich wiedzę: prezentowali im dźwięk wraz z obrazem i prosili o wskazanie, czy bodźce do siebie pasują. Równocześnie rejestrowali aktywność elektryczną ich mózgów. Dzięki temu ustalili wzorce odpowiadające parom pasujących do siebie bodźców.

Uzbrojeni w te neuronalne mapy, naukowcy przeszli do kolejnego etapu tego eksperymentu: śledzenia procesu kodowania predyktywnego. W tym celu wprowadzili kolejną zmienną – prawdopodobieństwo. Mianowicie jedna z par występowała najczęściej, druga z mniejszą częstotliwością, a trzecia – najrzadziej. Innymi słowy, było bardzo prawdopodobne, że pojawi się konkretna para bodźców.

Wyniki eksperymentu na tym etapie były w pełni zgodne z założeniami kodowania predyktywnego. Uczestnicy badania nauczyli się, który bodziec dźwiękowy występował najczęściej i w rezultacie szybko łączyli go z prawidłowym kształtem. W przypadku pozostałych dźwięków czas reakcji był znacznie wolniejszy. Podobnie wyglądały rezultaty neuroobrazowania. Aktywność kory czołowej mózgu wzrastała najmocniej w odpowiedzi na najczęściej występujący dźwięk. Następnie ten sygnał wędrował “w dół”, do wzrokowych obszarów kory potylicznej. Tam wybiórczo aktywował neurony reprezentujące kształt, który spodziewali się zobaczyć uczestnicy. A gdy ten oczekiwany kształt faktycznie pojawiał się na ekranie, następowała błyskawiczna odpowiedź tych już aktywnych neuronów. W ten sposób naukowcy krok po kroku zademonstrowali proces kodowania predyktywnego w odpowiedzi na nowo poznane bodźce.

W ostatnim etapie eksperymentu ci sami uczestnicy otrzymali niewielkie dawki ketaminy i zostali poproszeni o ponowne wykonanie tego samego zadania. Ta pozornie nieznacząca interwencja – uczestnicy nie odczuli bowiem fizycznych efektów działania substancji – diametralnie zmieniła wyniki behawioralne i fizjologiczne. Ketamina zablokowała bowiem cały proces kodowania predyktywnego – krok po kroku. Po jej podaniu odpowiedź kory czołowej mózgu na wysoce przewidywalny dźwięk stała się chaotyczna. Zniknął sygnał, który naukowcy zaobserwowali w poprzednim etapie badania. Czas reakcji uczestników przestał zależeć od przewidywalności prezentowanego bodźca. Jak mała dawka ketaminy mogła tak dramatycznie przerwać proces kodowania predyktywnego? Naukowcy wyjaśniają, że ta substancja blokuje aktywność receptorów NMDA. Te receptory są szczególnie powszechne na szlakach neuronalnych łączących korę czołową i sensoryczną. Podanie ketaminy uniemożliwiło więc przewodzenie informacji tą drogą.

“Wyniki naszego badania pokazują, że po podaniu ketaminy znika sygnał kodowania predyktywnego. Mózg czasowo przestaje mieć dostęp do swojego wewnętrznego modelu, z którego czerpie oczekiwania. Tym samym zaczyna popełniać błędy. Te rezultaty pokazują, że kodowanie predyktywne jest kluczowym komponentem procesu percepcyjnego” – wyjaśnia Saalman.

Błędny model świata, który generuje nieprawdziwe oczekiwania, to cecha wielu zaburzeń psychicznych. Na przykład w depresji kodowanie predyktywne może prowadzić do negatywnych przekonań odnośnie siebie i swojego życia, zaś w schizofrenii – do halucynacji. Wyniki najnowszych badań klinicznych pokazują, że ketamina przynosi ulgę w objawach depresji. Być może to właśnie dlatego, że blokuje ona negatywne oczekiwania, dominujące w wewnętrznym świecie osób chorujących na depresję. Zatem rezultaty tego badania nie tylko pokazują molekularny mechanizm realizacji procesu kodowania predyktywnego, lecz także pomagają zrozumieć, w jaki sposób ketamina może pomagać w terapii zaburzeń psychicznych.

Bibliografia

Mohanta S. et al. Predictive Feedback, Early Sensory Representations, and Fast Responses to Predicted Stimuli Depend on NMDA Receptors. Journal of Neuroscience, 2022

Udostępnij:
Facebook
Twitter
LinkedIn

Ostatnie wpisy:

Podziel się opinią!

polecane wpisy:

Hirudoterapia – sposób na migenę?

Nie masz dostępu do tych treści Wygląda na to, że nie masz rangi Czytelnik, aby ją otrzymać zaloguj się klikając na przycisk poniżej. Przejdź do logowania Nie masz jeszcze konta? Dołącz do nas! Logowanie

Dzieci powinny czytać

W młodym wieku zachodzą kluczowe procesy plastyczności neuronalnej, które są istotne dla rozwoju mózgu. Dlatego warto wspierać u dzieci zachowania kształtujące ich rozwój, ponieważ mogą okazać się korzystne w dorosłym życiu. Przykładem takiego zachowania jest czytanie książek, czyli jedna z...

Archiwum: