Нейронная сигнатура, связанная с распознаванием вознаграждения, ослаблена при тяжелой депрессии

Одна из характерных черт человеческого поведения — это способность ассоциировать вознаграждения со стимулами, которые их вызывают. Ожидание вознаграждения может повлиять на процесс принятия решений, преобладая над первоначальными сенсорными ощущениями, и впоследствии изменить субъективную оценку стимула. Эти изменения направляют наше поведение, чтобы увеличить вероятность получения награды. Однако до сих пор не до конца понятно, какие нейронные процессы управляют обучением и связывают вознаграждение с последующими решениями.

Нарушение ассоциации вознаграждения является общей чертой нескольких нейропсихиатрических расстройств, особенно большого депрессивного расстройства (major depressive disorder, MDD). Депрессия — это тяжелое заболевание, характеризующееся ангедонией, отстраненностью и снижением удовольствия от жизни. Среди характерных черт — уменьшенное влияние ожидания вознаграждения на принятие решений. Ангедония — потеря интереса и удовольствия от обычно вознаграждающих стимулов — является ключевым симптомом депрессии и зачастую неадекватно лечится традиционными антидепрессантами.

Предыдущие работы показали, что бета-активность, генерируемая во фронтальной коре, ассоциирована с положительной обратной связью в азартных играх. Эта активность наиболее вероятно генерируется в передней поясной коре и распространяется от фронтальной коры к нижележащим областям, связанным с вознаграждением и мотивацией. Кроме того, недавнее исследование продемонстрировало, что бета-активность меняется при депрессивном состоянии: в течение первого месяца ее интенсивность снижается, а затем наблюдается рост.

Исследователи из США изучили потенциалы локального поля (LFP) четырех областей, связанных с вознаграждением, и выяснили, что бета-осцилляции в передней поясной коре могут отражать нейронные процессы, которые координируют связывание информации о вознаграждении и сенсорной информации для управления адаптивным выбором. Кроме того, эти осцилляции могут служить биомаркером ангедонии, что важно будущих исследований по разработке целевых нейромодуляторных вмешательств.

Ученые проанализировали две когорты пациентов: испытуемых с резистентной к терапии эпилепсией, проходящих внутричерепной мониторинг судорог («эпилептическая когорта», без клинического диагноза большого депрессивного расстройства), и испытуемых с тяжелой устойчивой к лечению депрессией («когорта депрессии»). Участникам эксперимента предлагали картинки с изображением человеческого рта, и они должны были по ширине рта отнести его к одной из двух категорий. За неправильный ответ участники не получали вознаграждения, а за правильный ответ с фиксированной вероятностью получали либо вознаграждение (знак доллара), либо ничего (пустой прямоугольник того же размера и формы). Вероятность получения вознаграждения составляла 60% или 20% в зависимости от того, был ли выбор обозначен как «богатый стимул» или «бедный стимул». Оптимальная стратегия с точки зрения правильности выполнения и накопления вознаграждений — игнорировать статус «богатый/бедный» и выбирать исключительно на основе перцептивных характеристик (т.е. размера рта). В ходе этой задачи оценивали предвзятость отклика (термин используется для обозначения степени, в которой поведение модифицируется историей подкрепления), то есть предвзятости в пользу выбора богатого стимула. Участники из когорты эпилепсии проявили предвзятость отклика: они чаще выбирали стимул с более высокой вероятностью вознаграждения. Кроме того, если участники получали вознаграждение, вероятность выбора того же самого ответа была значительно выше — это подтверждает идею, что участники меняют свое поведение на основе предыдущей обратной связи.

Ученые регистрировали активность четырех областей у участников когорты эпилепсии: передняя поясная кора, медиальная орбитофронтальная кора, латеральная орбитофронтальная кора и миндалевидное тело. Интенсивность бета-ритма в передней поясной коре оказалась выше для богатых испытаний, чем для бедных испытаний в период задержки между действием участника и получением им обратной связи. Кроме того, ученые заметили значительную модуляцию бета-ритма в орбитофронтальной коре. Эти результаты указывают на то, что предвзятость вознаграждения может отражать активность более широкой цепи, состоящей из передней поясной и латеральной орбитофронтальной коры, возможно, работающих вместе.

Затем ученые проверили, играет ли бета-активность передней поясной коры роль в переводе внутренних представлений о ценности стимула в поведенческие предпочтения. Поведенческое предпочтение измеряется предвзятостью отклика, причем более сильная предвзятость указывает на большее предпочтение вознаграждения. Активность передней поясной коры изменялась в соответствии со степенью предвзятости. Более того, средняя интенсивность бета-ритма показала значительную разницу между реакциями на богатый и бедный стимулы только при высокой предвзятости отклика, тогда как при низкой предвзятости такой разницы не наблюдалось. Эти данные указывают на связь активности бета-ритма передней поясной коры с предвзятостью, а также на то, что бета-активность важна для реализации обратной связи на вознаграждение. Определенную роль также играют медиальная орбитофронтальная кора и миндалевидное тело (амигдала).

Затем ученые проанализировали поведенческую реакцию пациентов с тяжелой устойчивой к лечению депрессией. В отличие от пациентов с эпилепсией, пациенты с депрессией не демонстрировали значительной разницы в отклике на богатый и бедный стимулы, к тому же предвзятость отклика у пациентов с депрессией была снижена. Это указывает на то, что поведенческое предпочтение более часто вознаграждаемых стимулов снижено у людей с тяжелой депрессией. Исследовав нейронную активность передней поясной коры, ученые обнаружили, что, в отличие от группы с эпилепсией, в группе с депрессией не было значительной разницы в активности бета-ритма в ответ на богатые или бедные стимулы в период задержки между выполнением задания и получением вознаграждения. Изменение амплитуды бета-ритмов также было меньше в когорте депрессии, что указывает на отсутствие стремления к вознаграждению у пациентов с тяжелой депрессией.

Таким образом, бета-активность в передней поясной и медиальной орбитофронтальной коре отражает нейронные процессы, которые координируют связывание информации о вознаграждении и сенсорной информации для управления адаптивным выбором. Более того, эта активность сильно снижена у пациентов с тяжелой депрессией, что может служить биомаркером заболевания и использоваться для подбора терапии.

Беспроводной кортикальный стимулятор мозга испытали на двух пациентах