Ultraljudstekniken förändrar mänskligt belöningsinlärning för första gången

Ultraljudstekniken förändrar mänskligt belöningsinlärning för första gången

Nucleus accumbens är en liten del av den mänskliga hjärnan som aktiveras när vi upplever något trevligt och hjälper oss att lära oss beteenden som leder till belöningar.

En ny studie har för första gången visat att dess inverkan på mänskligt beteende kan förändras med transkraniell ultraljudsstimulering (TUS).

Genom att använda tekniken i drygt en minut åt gången kunde forskarna påverka hur människor lärde sig sambanden mellan vissa signaler och belöningar.

Resultatet var att de var mer benägna att upprepa ett val som tidigare hade lönat sig, deras inlärningsfrekvens ökade efter positiva resultat och de var mer benägna att fatta positiva beslut snabbare.

Hittills har sådana resultat endast uppnåtts genom kirurgiska ingrepp som djup hjärnstimulering (DBS), där elektroder fästs direkt på områden i en persons hjärna.

De som är involverade i den aktuella studien säger dock att deras resultat kan tyda på att TUS har potential att användas som ett lika fördelaktigt – och icke-invasivt – alternativ för att hjälpa människor som drabbats av neurologiska eller psykiatriska störningar som missbruk, depression och ätstörningar.

Studien publiceras i tidskriftenNaturkommunikationoch leddes av forskare från University of Plymouth. Inblandade var också University of Oxford, John Radcliffe Hospital, University Hospitals Plymouth NHS Trust, Brown University och VA Providence Healthcare System.

Professor Elsa Fouragnan, chef för Center for Therapeutic Ultrasound och Brain Research and Imaging Center (BRIC) vid University of Plymouth, ledde forskningen. Hon sa: "Under decennier har nucleus accumbens varit i centrum för teorier om motivation och förstärkningsinlärning. Det är kopplingen där dopaminsignaler och limbiska input konvergerar för att avgöra hur starkt belöningar påverkar våra beslut. Vi har kunnat etablera en tydlig koppling mellan en viss inlärningsegenskap som är förknippad med impulsivitet och en struktur som tidigare inte kunde uppnås utan impulsiv kirurgi utan detta faktum. och på ett personligt sätt öppnar det extraordinära möjligheter för.” klinisk översättning."

Studien är en del av pågående och banbrytande forskning vid University of Plymouth om fördelarna med TUS för tillstånd som ångest och depression, missbruk och andra neurologiska eller psykiatriska störningar.

I detta projekt rekryterade forskare 26 friska deltagare som besökte BRIC-anläggningen fyra gånger - en gång för att planera sin TUS-intervention, följt av tre sessioner där TUS applicerades på olika delar av deras hjärna.

Ungefär 10 minuter efter ultraljudsinterventionen placerades deltagarna i skannern för att utföra en rad uppgifter under loppet av en timme medan forskargruppen övervakade förändringar i deras beteende och hjärnaktivitet.

Deltagarnas prestation på uppgifterna jämfördes också med den hos patienter som fick bilaterala djupa hjärnstimuleringselektroder riktade mot nucleus accumbens som en del av terapier för behandlingsresistent anorexia nervosa.

Resultaten visade att DBS ofta normaliserade belöningssökande beteende, men TUS hade en motsatt och upphetsande effekt – men båda ledde till att förändra människors inlärning och belöningskänslighet.

Den här studien är den viktigaste som jag har haft nöjet att leda hittills. Vi har upptäckt ett tydligt samband mellan en specifik kognitiv process och en djup hjärnstruktur som tidigare inte gick att nå utan operation. Det representerar en vändpunkt för neuroteknik och visar att en icke-invasiv ultraljudsmetod kan påverka beteendet och en dag potentiellt hjälpa till att återställa mental balans."

Professor Elsa Fouragnan, chef för Center for Therapeutic Ultrasound and the Brain Research and Imaging Center (BRIC), University of Plymouth

Källor: