Otkrivena regija mozga koja upravlja pozornošću

Kontrola pažnje koja je ljudima potrebna u ostvarivanju ciljeva dolazi od dvije sposobnosti - fokusiranja na ignoriranje odvlačenja pozornosti i discipline da se odupremo impulzivnosti.

Novo istraživanje neuroznanstvenika s MIT-a pokazuje da su te sposobnosti neovisne, ali da aktivnost neurona koji proizvode noradrenalin u jednom dijelu mozga, locus coeruleus (LC), kontrolira oboje ciljajući dva različita područja prefrontalnog korteksa.

"Naši rezultati pokazuju temeljnu uzročnu ulogu aktivacije LC neurona u provedbi kontrole pozornosti selektivnom modulacijom živčane aktivnosti u njezinim ciljanim područjima", napisali su autori studije iz istraživačke skupine Susumu Tonegawa, profesorice biologije na Institutu Picower i neuroznanosti u laboratoriju za genetiku neuronskih krugova RIKEN-MIT pri Institutu za učenje i pamćenje Picower i Medicinskom institutu Howard Hughes.

Farmakološka i klinička ispitivanja kontrole pozornosti na ljudima i drugim sisavcima sugeriraju da bi neuroni koji proizvode noradrenalin ili noradrenergični neuroni u LC-u mogli imati tu ulogu, ali najuvjerljiviji su dokazi prije korelativni nego uzročni, kaže glavni autor studije Andrea Bari, znanstvenik istraživač u laboratoriju Tonegawa. U novoj studiji u Zborniku Nacionalne akademije znanosti PNAS, tim je pokazao jasnu uzročnost koristeći optogenetiku za specifičnu kontrolu LC noradrenergičnih neurona kod miševa s vremenskom i prostornom preciznošću dok su glodavci sudjelovali u tri kontrolna zadatka. Manipulacije su odmah i pouzdano utjecale na performanse glodavaca.

"Po prvi puta demonstriramo aktivaciju LC-a u stvarnom vremenu, uz pomoć specifičnih ćelijskih tehnika koje uzrokuju taj učinak", kaže Bari.

Istraživači kažu da bi rezultati mogli dati važan doprinos naporima za bolje razumijevanje i liječenje psihijatrijskih poremećaja ljudi kod kojih je ugrožena kontrola pozornosti, poput poremećaja pozornosti s hiperaktivnošću ADHD-a.

"Pacijenti s ADHD-om mogu patiti i od distrakcije i od impulzivnosti“, kaže koautor i znanstveni istraživač Michele Pignatelli, "ali možete imati i slučajeve uglavnom karakterizirane nepažnjom ili hiperaktivno-impulzivnom prezentacijom. Možda možemo smisliti nove strategije za rješavanje različitih vrsta ADHD-a".

Neočekivano, studija je pokrenula i nova pitanja o ulozi LC-a u anksioznosti, jer se na iznenađenje tima poticanjem LC aktivnosti također smanjila i anksioznost kod miševa.

Nakon korištenja metode dvosmjerne optogenetske kontrole noradrenergičnih LC neurona - što znači da s različitim bojama svjetlosti mogu, ili stimulirati, ili inhibirati aktivnosti - istraživači su testirali učinke svake manipulacije na miševima.

U prvom su zadatku glodavci morali pričekati 7 sekundi prije nego što je svjetlosni bljesak od pola sekunde signalizirao koji od dva portala trebaju dodirnuti njuškom da dobiju hranu za nagradu. Miševi kod kojih su LC neuroni optogenetički stimulirani češće su pravilno izvršili zadatak i povukli manje preuranjenih poteza nego kad se njima nije manipuliralo. Miševi kod kojih su inhibirani LC neuroni, rjeđe su obavljali zadatak. 

Istraživači su zatim trenirali miševe na drugoj paradigmi ponašanja, koja je izvedena iz Posnerovog vizualno-prostornog orijentacijskog zadatka, široko korištenog u ljudskoj kognitivnoj neuroznanosti. U ovom zadatku, miševi, prije nego što ugledaju svjetlost koja je označila točan portal (ovaj puta 3 sekunde), vidjet će bljesak "znaka". Ponekad bi taj znak bio na suprotnoj strani, ponekad na sredini, a ponekad na ispravnoj. Ponovno, LC stimulacija je poboljšala ispravne performanse i potisnula impulse, dok je inhibicija smanjila ispravnost i povećala impulse, ali sada su istraživači naučili nešto novo na temelju vremena reakcije miševa. Miševi stimuliranog LC-a nisu pokazali nikakvu razliku u vremenu reakcije jer su bili usredotočeni na stvarni cilj, ali inhibirani LC miševi pokazali su razlike u vremenu reakcije jer su bili ometeni znakom, odnosno kad je znak bio na pogrešnoj strani, reagirali su sporije, a kad je znak bio na ispravnoj brže.

U trećem su zadatku miševi bili podvrgnuti ponašanju i optogenetički manipulirani na različit način. Ovoga puta, miševi su se suočili s mogućnošću stalnog ometanja zbog irelevantnih svjetala dok su čekali stvarni signal od 3 sekunde koji označava mjesto za nagradu u obliku hrane. Ponovljeni su isti rezultati kao i prije, uz jednu iznimku. U slučajevima kada nije bilo distraktora, s tri sekunde vremena da primijete signal, inhibirani-LC miševi nisu zakazali u ispravnom izvršavanju zadatka. Pokazali su deficit samo usred distraktora.

Testovi koji su otkrili da LC stimulacija smanjuje anksioznost izvedeni su iz predostrožnosti. Mnoga istraživanja sugeriraju da bi povećana aktivnost neurona LC noradrenalina povećala tjeskobu. To bi moglo ugroziti spremnost miševa da se trude za hranom ili bi ih moglo učiniti previše impulzivnima, pa je tim provjeravao učinke anksioznosti prije nego što je započeo zadaće kontrole pozornosti.

Bari kaže da bi istraživanje iznenađujuće dobrobiti LC stimulacije za anksioznost moglo biti intrigantno područje za buduće studije. Rekao je da se nada da će mu posvetiti više ...pozornosti.