Nya MR-undersökningar avslöjar hjärnfunktioner av depression
De senaste framstegen inom hjärnskanning kan ge välkomna nyheter till personer med depression. Två nya typer av MR verkar kunna upptäcka olika tillstånd i hjärnan.
Forskarna säger att deras resultat fördjupar kunskapen om hur depression påverkar hjärnan och bör leda till bättre behandlingar.
En av de nya typerna av MR avslöjar skillnader i blod-hjärnbarriären (BBB), och den andra belyser skillnader i hjärnans komplexa nätverk av anslutningar.
Forskare använde nyligen den nya MR-tekniken hos personer med eller utan allvarlig depression (MDD).
Presentationer om resultaten presenteras den här veckan på RSNA 2019, det 105: e årsmötet för Radiologiska samhället i Nordamerika, som äger rum i Chicago, IL.
Enligt Världshälsoorganisationen (WHO) drabbar depression mer än 264 miljoner människor världen över.
Depression och BBB
Depression är mer än de känslor av sorg som de flesta upplever i det dagliga livet. Det kan vara ett allvarligt hälsotillstånd, särskilt när symtomen kvarstår. De allvarligaste formerna av depression kan leda till självmord.
Förlust av intresse för dagliga aktiviteter, känslor av hopplöshet och trötthet är några av de viktigaste symptomen på MDD.
Medan forskare vet att hjärnförändringar åtföljer symtomen på MDD, är deras förståelse för de underliggande mekanismerna otillräcklig för att möta det akuta behovet av bättre behandlingar.
Kenneth T. Wengler, Ph.D., forskare vid Institutionen för psykiatri vid Columbia University, i New York, var den första författaren till studien som undersökte sambandet mellan MDD och förändringar i BBB.
"Tyvärr", säger Wengler, "med nuvarande behandlingar [för MDD] finns det en stor chans för återfall eller återfall."
"För att utveckla nya, effektivare behandlingar måste vi förbättra vår förståelse för sjukdomen", tillägger han.
BBB är en unik uppsättning egenskaper i hjärnans blodkärl som gör att de kan kontrollera förflyttningen av molekyler och celler mellan dem och vävnaderna som de tjänar.
BBB skyddar hjärnan från skadliga toxiner och patogener som kan finnas i blodomloppet.
Minskad vattenpermeabilitet i BBB
Wengler och kollegor använde en ny typ av MR som de själva hade utvecklat. Metoden, som de kallade "inneboende diffusivitetskodning av arteriella märkta snurr", eller IDEALS, gör det möjligt för forskare att undersöka rörelsen av vatten över BBB.
De använde den nya MRT för att undersöka BBB av 14 personer med MDD och 14 friska kontrolldeltagare.
Genomsökningar av deltagarnas hjärnor avslöjade att de med MDD hade minskad vattenpermeabilitet i sina BBB-värden; vatten rörde sig mindre lätt från blodkärlen till hjärnvävnad än vad det gjorde i de friska kontrollerna.
Skillnaden i BBB-vattenpermeabilitet märktes särskilt i två hjärnregioner: amygdala och hippocampus. Tidigare bildforskning hos personer med MDD har också belyst dessa två regioner.
"Vi observerade störningar av blod-hjärnbarriären i områden med grå substans som vi känner till har förändrats i [MDD]", förklarar Wengler.
Störning av anslutningen
Den andra studien undersökte störningar av vad forskare kallar connectome, eller "fullständig, punkt-till-punkt-rumslig anslutning av neurala vägar i hjärnan."
Tidigare studier som har undersökt sambandet i förhållande till MDD har tenderat att fokusera på anslutning mellan hjärnregioner.
Den nya studien är annorlunda genom att den tar en djupare titt på anslutningen inom hjärnregionerna.
Guoshi Li, Ph.D., en forskare från Image Display, Enhancement and Analysis Group vid University of North Carolina School of Medicine, i Chapel Hill, var den första författaren.
Li och kollegor använde funktionell MR (fMRI) åtföljd av ett nytt verktyg som kallas ett multiskala neurologiskt modellinversionsramverk. De använde den nya metoden för att skanna 66 vuxna med MDD och 66 friska kontrolldeltagare.
Dessa tekniker gjorde det möjligt för teamet att titta på aktivitet i mikroskopiska kretsar i förhållande till storskalig hjärnaktivitet. De bedömde excitation och hämning bland kretsar i hjärnceller. En frisk hjärna fungerar bäst när det finns en balans mellan excitation och hämning.
Resultaten av fMRI-skanningen visade att individer med MDD i dorsal lateral prefrontal cortex hade olika mönster av excitation och hämning jämfört med individer som inte hade MDD.
Dorsal lateral prefrontal cortex är en region i hjärnan som hjälper till att reglera självkontroll och känslor. Dess funktion inkluderar reglering av amygdala. Forskare har länge trott att depressiva symtom kan uppstå när hjärnan inte hämmar amygdala korrekt.
"I vår studie", säger Li, "fann vi att excitation och hämning i hjärnregionerna för kontroll av verkställande funktioner och emotionell reglering minskade hos patienter med MDD."
"Detta tyder på att kontrollfunktioner i MDD är nedsatta, vilket kan leda till förhöjda svar i amygdala, vilket resulterar i ökad ångest och andra negativa humör," tillägger han.
Forskarna fann också att ett annat hjärnområde som är involverat i känslomässig reglering, thalamus, tenderade att visa högre återkommande excitation hos individer med MDD.
Li säger att de nya resultaten kommer att hjälpa forskare att förstå de djupare hjärnans anslutningsfunktioner i depression. Han förklarar att fram till nu var allt de hade en ”ytlig förståelse för anslutning”.
"Denna metod gör det möjligt för oss att identifiera nedsatt anslutning inom varje hjärnregion, vilket gör det till ett potentiellt kraftfullare verktyg för att studera hjärnstörningarnas neuromekanism och utveckla effektivare diagnos och behandling."
Guoshi Li, Ph.D.
RSNA 2019-programmet ger följande detaljer om de två studierna, som ännu inte finns med i peer-reviewed tidskrifter:
”Avbrott i blod-hjärnbarriärvattenpermeabilitet vid allvarlig depression” presenterades vid session SSM19-05 onsdagen den 4 december 2019.
”Flerskalamodellering av interregionala och interregionala anslutningar och deras förändringar vid allvarlig depression” presenterades vid session SSJ19-04 tisdagen den 3 december 2019.
