Att stimulera hjärnan med ultraljud kan påverka beslut
En icke-invasiv ultraljudsmetod med låg intensitet som riktar sig mot nervceller eller nervceller kan förändra hjärnans funktion för att påverka beslutsfattandet.
Forskare har demonstrerat tekniken i en nyligen genomförd studie, där de störde "kontrafaktiskt tänkande" hos primater.
Kontrafaktiskt tänkande, eller kontrafaktiskt resonemang, är en typ av beslutsfattande som innebär att man överväger alternativ som inte är tillgängliga nu men kan vara i framtiden.
Till exempel arbetar en person som arbetar inomhus en solig dag och säger till sig själva: ”Jag kan vara ute och njuter av solskenet” i kontrafaktiskt tänkande.
Den senaste studien är den första som visar att en frontal hjärnregion som kallas den främre cingulära cortexen kan reglera kontrafaktiskt tänkande.
I ett papper i Natur neurovetenskap, författarna beskriver hur de förändrade kontrafaktiskt tänkande hos makakapa genom att rikta in sig på nervceller i deras främre cingulära cortex med icke-invasiv ultraljud med låg intensitet.
”Interna representationer av val”
Forskning om beslutsfattande har tenderat att fokusera på hjärnkretsar som styr svar på nuvarande stimuli. Författarna noterar dock att "Djur bedriver ofta beteenden för vilka det för närvarande inte finns några sensoriska bevis."
De hävdar att djuren måste behålla ”interna representationer” av val för att kunna göra detta, ”även när dessa val inte är tillgängliga.”
Med andra ord måste djur ha viss kapacitet för kontrafaktiskt tänkande eller tänka på val som inte är relaterade till nuvarande erfarenhet.
"Det här är en riktigt spännande studie av två huvudsakliga skäl", säger huvud- och motsvarande studieförfattare Elsa Fouragnan, Ph.D., som arbetar vid University of Plymouth School of Psychology, i Storbritannien.
Den första anledningen till att bli upphetsad av studien, förklarar hon, är att resultaten avslöjar att "cingulatbarken är avgörande för att hjälpa till att byta till bättre alternativ."
Och den andra anledningen, tillägger hon, är att resultaten visar att "ultraljud med låg intensitet kan användas för att reversibelt förändra hjärnans aktivitet i [en] mycket exakt del av hjärnan."
Nonsurgical hjärnstimulering
Det finns ett växande behov av icke-kirurgiska hjärnstimuleringsverktyg. Det finns potential för sådana metoder för att förbättra behandlingsresultaten säkert och med minimala biverkningar.
Fokuserad ultraljud med låg intensitet är "att få dragkraft" som ett sådant tillvägagångssätt. Tidigare studier har visat att det kan förändra aktiviteten i hjärnor hos däggdjur non-invasivt, både genom att stimulera och blockera signaler.
Vissa studier har också visat att ultraljud kan påverka aktiviteten i de yttre skikten och också djupt inne i människans hjärna.
Den senaste studien belyser hur aktivitet i den främre cingulate cortex påverkar beslutsfattandet.
Det föreslår att om den här delen av hjärnan inte fungerar ordentligt kan det förhindra att en individ kan byta till ett bättre alternativ, även när den blir tillgänglig.
Experter tror att denna typ av hjärndysfunktion kan vara anledningen till att människor med vissa psykiatriska sjukdomar förblir fastnat i ohjälpsamma vanor.
Studie avslöjar kausal roll hjärnregion
Fouragnan och kollegor undersökte dessa möjligheter ytterligare genom att studera makakerna när de sökte efter och valde en godbit från en rad olika alternativ.
Aporna lärde sig snabbt vilka av de alternativ de föredrog, men när det gällde att utöva val var det inte alltid tillgängligt. Men de "tänkte på det" när det var nästa tillgängligt.
Forskarna undersökte sedan hur aporna "behöll representationer av värdet av kontrafaktiska val - val som inte kunde fattas just nu men som skulle kunna tas i framtiden."
Med hjälp av MR-skanningar av apornas hjärnor observerade de att aktivitet i cingulatbarken "återspeglade huruvida de interna värderepresentationerna skulle översättas till verklig beteendeförändring."
De visade att, genom att stimulera hjärnregionen med icke-invasiv, fokuserad ultraljud med låg intensitet, var den främre cingulära cortexen av "kausal betydelse" för denna process. Att stimulera hjärnan på det här sättet stör apornas kontrafaktiska tänkande.
Fouragnan drar slutsatsen att hjärnstimulering med icke-invasiv, fokuserad ultraljud med låg intensitet "har potential att förbättra miljontals patienter med psykiska tillstånd genom att stimulera hjärnvävnader med millimeternoggrannhet."
Vissa hjärnstimuleringstekniker hjälper redan människor med Parkinsons sjukdom och depression, men eftersom de är icke-kirurgiska har metoderna inte den noggrannhet som uppnåtts i denna studie, tillägger hon.
"Det är fortfarande tidiga stadier, och nästa steg är att ytterligare försök ska genomföras på människor, men potentialen är väldigt spännande."
Elsa Fouragnan, Ph.D.
