Как меняется перекрестная связь между сетями мозга, когда задействована рабочая память – мысленный сбор информации, необходимой для выполнения конкретной задачи? Исследователи из Массачусетской больницы общего профиля (MGH) обнаружили, что передача сигналов дофамина в коре головного мозга может предсказывать изменения в степени связи между ключевыми сетями мозга во время рабочей памяти. Их результаты, опубликованные в Интернете в журнале Science Advances, могут заложить основу для изучения того, как нарушения в передаче сигналов дофамина способствуют дефициту рабочей памяти, характерному для шизофрении и других психических расстройств.
"Наш главный вывод заключается в том, что передача сигналов дофамина в коре головного мозга предсказывает степень, в которой лобно-теменная сеть управления, которая напрямую опосредует работу рабочей памяти, отключается от сети по умолчанию, которая активна, когда мозг бодрствует, но направлена на выполнение внутренних задач, таких как думать о прошлых или будущих событиях," говорит Джошуа Роффман, доктор медицинских наук, из отдела психиатрии MGH, ведущий автор статьи. "Разделение этих двух сетей – это то, что позволяет нам сместить наше внимание с внутренних событий на выполнение многих типов когнитивных задач."
Для своего исследования команда MGH использовала первое устройство, способное одновременно выполнять МРТ и ПЭТ, которое находится в Центре биомедицинской визуализации Мартиноса при MGH. Возможность одновременного проведения обоих сканирований позволяет в реальном времени измерять как передачу сигналов дофамина – используя агент ПЭТ-визуализации, который связывается с дофаминовыми рецепторами D1, так и взаимодействие определенных сетей мозга, как измерено с помощью функциональной МРТ.
После первого подтверждения того, что связь между лобно-теменной контрольной сетью и сетью по умолчанию резко падает, когда здоровые добровольцы начинают заниматься задачей рабочей памяти, исследователи затем показали, что разъединение между двумя сетями было наиболее сильным у людей с самой низкой плотностью кортикальных рецепторов D1. , что отражает более высокий уровень дофамина. Плотность рецепторов D1 не повлияла на то, насколько точно участники исследования выполнили задание на память.
Адъюнкт-профессор психиатрии Гарвардской медицинской школы, Роффман отмечает, что этот результат согласуется с предыдущими исследованиями на моделях приматов, показывающими, что передача сигналов дофамина на клеточном уровне важна для ключевого аспекта рабочей памяти – определения того, на какие нейронные сигналы следует обращать внимание. и что игнорировать. Это исследование является первым, в котором изучается, как эта активность на клеточном уровне распространяется до уровня всей сети в мозгу здоровых людей. Он утверждает, "Мы надеемся, что улучшенное понимание роли дофамина в организации корковых сетей приведет нас к лучшим способам улучшения рабочей памяти у пациентов с шизофренией и другими заболеваниями за счет оптимизации передачи сигналов дофамина."