Transcript "The addicted human brain: insights from imaging studies"

"The addicted human brain: insights from imaging studies"
Sammanfattning av Morin Ibrahim
Jag har läst artikeln "The addicted human brain: insights from imaging studies" av Nora D Volkow, Johanna
S Fowler och Gene-Jack Wang från 2003.
Författarna presenterar en förklaringsmodell som utgår från studier gjorda med framförallt PET och
fMRI som ger en neurolgosik beskrivning av hur beroende fungerar, framförallt beroende av droger men
man talar även om s.k ”natural addictions”.
PET tekniken bygger på att man spårar isotopers positron-emission, som kan mätas til mycket låga
koncentrationer(ner till nanomolar nivå). Därför kan mäta märkta sammansättningar som binder till specifika
receptorer, transportörer eller enzymer utan att påverka funktionen.
fMRI mäter skillnaden i de magnetiska egenskaperna i neuralvävnad, som förändras beroende på
syrehalten i blodet. När delar av hjärnan aktiveras flödar det till mer blod till den delen och med fMRI kan
man således se vart aktiveringen sker.
Vad är ett beroende?
Man skiljer mellan s.k ”natural addictions” och sådana stimuli som man menar är onaturliga
beroenden. Gränsdragningen mellan de två typerna verkar inte vara helt klar och nästintill godtycklig då
författarna refererar till pengar och spelberoende som naturliga beroenden tillsammans med mat, sex och
social interaktion.
Förklaringsmodellen
Förklaringsmodellen bygger framförallt på studier som rör dopaminsystemen som anses vara (enligt
författarna) det system som gör att droger har en förstärkande effekt. Den akuta effekten av en drog är, utöver
drogens rus i sig, att den ger ett kraftigt DA påslag(fyra till fem gånger starkare än andra belöningar). Denna
kraftiga aktivering av belöningssystemet sänder en signal som gör att stimuli som kan associeras till drogen
får en starkt prominent roll relativt andra naturliga belöningar (tex mat, sex eller social interaktion).
Där det är en kraftig aktivering av DA vid akut administration så är det vid ett kroniskt bruk en
markant minskning av aktivitet av DA som är ihållande upp till flera månader efter avgiftning, som man
associerar med försämrad funktion av de frontala hjärnregionerna.
PET och fMRI studier har karaktiserat delar av hjärnan och de kretsar involverade i de olika
stadierna av ett beroende (”intoxication”, ”withdrawal” och ”craving”). Man menar att vissa strukturer i
hjärnan tillsammans bildar kretsar som kan associeras med kognitiva funktioner som i sin tur kan associeras
med vissa beteenden som är relativa för att förstå ett beroende neurologiskt.
Hur detta hänger ihop illustreras i tabellen nedan:
Tabell 1
1.Kretsar i hjärnan och deras
regionerna
2.Kognitiva Funktioner
3.Beteende
Nucleus Accumbens
Ventral Pallidum
Belöning
Prominens
Orbitofrontal Cortex
Subcallosal Cortex
Motivation
Inre tillstånd
Amygdala
Hippocampus
Minne och Inlärning
Association
Prefrontal Cortex
Kontroll
Konflikt lösning
Cingulate Gyrus
Författarnta menar att kretsarna i kolumn 1 är den neurologiska grunden för de kognitiva
funktionerna i kolumn 2. Den tredje kolumnen visar hur dessa funktioner är relevanta vid ett beroende.
Författarna medger att denna bild är en förenkling, eftersom man även menar att glutamat som
transmittor spelar in vid ett beroende(men man talar endast om dopaminets roll i förklaringsmodellen), att en
hjärnregion kan vara del i flera kretsar (tex att cingulate gyrus spelar in i både motivation och kontroll) och
flera kretsar är relevanta vid ett beroende (tex uppmärksamhet och emotioner).
Att man inte lagt lika mycket vikt vid glutamatets roll beror bland annat på att det idag (eller
åtminstone när artikeln skrevs, 2003) inte finns några bra sätt att spåra aktiviteten i glutamat receptorer.
Författarna föreslår med sin modell att ett mönster av aktivitet i kretsarna (tabellen ovan och bilden
nedan) influerar hur en individ väljer bland sina beteendealternativ. Responsen till ett stimuli påverkas av
den tillfälliga prominensen, den förväntade belöningen – vilket processas till viss del av att DA neuroner
projicerar in i nucleus accumbens(som är del i belöningssystemet). Prominensen påverkas av de andra
kretsarna i modellen:
Om individen har tidigare erfarenhet av ett stimuli kommer Minnes/Inlärnings-kretsen att ha
inverkan på prominensen. Minnet är lagrat med en association till positvit (behagligt stimuli) eller negativt
(aversion), detta processas dels i amygdala och hippocampus via DA aktivering.
Prominens värdet (”saliency value”) vägs mot andra stimuli och förändras beroende på individens
behov, tex så ökar prominensen av mat när man är hungrig. Detta processas bla i orbitofrontal cortex.
Beroende på vad individen har för strategi för att hantera en konflikt (hur ett stimuli ska hanteras) så
kommer en respons till stimuluset , vilket processas bla i prefrontal cortex och cingulate gyrus. Det är även
här som det kognitiva beslutet tas.
En hjärna på crack!
Beskrivningen av hur ett stimuli processas neurologiskt gäller hur det sker normalt. Men i hjärnan
hos en individ som är beroende av en drog eller annat stimuli som ger ett starkt DA påslag har visat sig ha en
del skillnader både funktionellt och strukturellt.
Enligt förklaringsmodellen så är prominensvärdet av det stimuli man är beroende av och stimuli som
kan påminna om (”associated cues”) det förstärkt i belönings och motivations kretsarna, samtidigt som andra
stimuli är försvagade. Till en början beror denna förstärkning delvis på den starka belöningen som kommer
med en drog (själva ruset), men detta gäller för alla som tar drogen och kan därför inte av sig själv förklara
ett beroende. Det sker inte heller någon habituering till stimuli som har en starkt belönande effekt till skillnad
från ”natural reinforcers”. En annan orsak kan också vara att det högra belöningsvärdet återställer
gränsvärden för belöningar, vilket leder till en minskad känslighet för andra belönande stimuli.
Genom betingning och brist av prominens av andra stimuli, blir införskaffandet av drogen den
starkaste motivationen hos individen. Pga den kvalititativa skillnaden i aktivitet av det DA-kontrollerade
belöningssystemet (längre och starkare aktivering än med andra stimui) produceras en överaktivering av
motivations- och minneskretsarna som blir starkare än hos kontrollkretsen i frontal cortex. Utan den
inhiberande kontrollen följer en postiv-feedback loop som resulterar i en okontrollerad konsumtion. Eftersom
kretsarna påverkar varandra så förstärks prominensen hos stimuluset ytterligare.
Författarna stödjer sig på ett flertal studier som visar på skillnader i hjärnan hos individer med
beroende tex:
Hos personer som fått ett starkare DA påslag vid akut administration av en drog har också visat sig
vara de som upplever ruset som intensivast. En möjlig förklaring till olika individers känslighet för att bli
beroende.
Man kan se att individer med beroende har färre DA D2 receptorer jämfört med kontrollgrupp. Man
har även observerat att kokainmissbrukare har en minskad DA aktivitet. Detta skulle vara förklaringen till
hur andra stimuli än det man är beroende av får minskad prominens, eftersom det det blir ett svagare DA
påslag när man exponeras till naturliga belönings stimuli. I en studie med opiatberoende aktiverades inte
belöningssystemet av naturliga stimuli trots att det gjorde hos kontrollgrupp och i en annan studie med
nikotinberoende utförd av samma forskargrupp kunde man se att belöningssystemet inte aktiverades av
belöningar i form av pengar.
Hos personer som upphört med en kroniskt bruk av någon drog har man observerat hypoaktivitet i
orbitofrontal cortex (i motivationskretsen). Det ska enligt författarna vara pga av brist på stimulering av
prominenta stimuli. I kontrast har man sett att en överaktivitet i orbitofrontal cortex som korrelerar med
nivån av intensiteten av ”craving” hos individen. Man har även sett en association mellan överaktiv OFC och
Obsessive Compulsive Disorder (OCD), vilket man menar kan förklara den kompulsiva beteende av
konsumtion av drog, detta trots att man inte längre upplever drogen som njutningsfull.
Den mest konsekventa observationen från fMRI och PET studier har varit abnormiteter i prefrontal
cortex, som anses viktig i beslutstagande och inhibition. Vilket kan förklara den förlorade kontrollen över
konsumtion. Man har även sätt en signifikant ökning av dendriter i prefrontal cortex hos kokain- och
amfetaminmissbruk. Dessa skillnader kan orsaka förändringar i beslutsfattande, värdering och kognitivt
kontroll i ett beroende. Vilket styrks av att man sett förändringar i ”working-memory-tests” hos
nikotinberoende.
Känslighet
Författarna menar att förklaringsmodellen kan förklara varför vissa är mer känsliga och löper en
större riskt att blir beroende. Modellen ger en viss vägledning till vart man kan söka efter störningar av
kretsarna och detta skulle kunna förutse en viss känslighet för beroende.
Det finns studier som visar på att belöningssystemen kan vara individuella; hos individer som har ett
färre antal DA D2 receptorer tenderade de uppleva ruset av methylphenidat som behagligare än de med fler
DA D2 receptorer. I en annan studie kunde man förutse om en försöksperson skulle finna ruset som behagligt
baserat på antalet DA D2 receptorer.
Slutsats
Man föreslår fyra strategier av hur ett beroende kan behandlas med utgångspunkt från
föreklaringsmodellen.
a) Genom medicinering påverka belöningssystemet så att man inte får en stark DA aktivering av drogen för
att försvaga den belönande effekten. Eller behandlingar som gör att ruset upplevs som obehagligt.
b)Genom medicinering förstärka prominensen av andra stimuli så att de kan bli förstärkta och således bli
alternativ till drogen.
c)Beteendeterapi för att dels försvaga responsen som är associerad till drogen men också förstärka responsen
till andra stimuli.
d)Genom kognitiv beteendeterapi stärka frontal kontroll.
Styrkan i denna förklaringsmodellen som jag ser det är att man inte försöker hitta en ”beroendemodulen” i hjärnan utan att man ser det som interaktion mellan ett flertal kretsar och funktioner i hjärnan.
Man tar hänsyn till faktumet att det inte nödvändigtvis är så att det vi upplever eller anser vara en viss
funktion måste hänga ihop med en specifik struktur.