Jak mózg buduje odporność psychiczną? Nowe odkrycia dotyczące rezyliencji i przetwarzania wzrokowego

Nowe badania przeprowadzone przez naukowców z Leibniz-Institut für Resilienzforschung, Universitätsmedizin Halle oraz Universität Münster pokazują, że rezyliencja nie jest stałą cechą psychiczną, lecz dynamicznym procesem neurobiologicznym. Analizy przeprowadzone u ludzi i myszy wskazują na kluczową rolę kory wzrokowej oraz mechanizmów kontroli „top-down” sprawowanych przez płaty czołowe. Wyniki sugerują, że odporność psychiczna może wiązać się z bardziej efektywnym przetwarzaniem informacji wzrokowych i potencjalnie może być rozwijana poprzez odpowiedni trening oraz adaptację mózgu do stresu.

W artykule

• Rezyliencja: czym jest i dlaczego nie jest cechą stałą
• Jak naukowcy badali odporność psychiczną u ludzi i myszy
• Znaczenie płatów czołowych i kory wzrokowej w odpowiedzi na stres
• W jaki sposób mózg organizuje przetwarzanie bodźców wzrokowych u osób odpornych psychicznie
• Dlaczego stres może w określonych warunkach zwiększać zdolności adaptacyjne mózgu
• Jak odkrycie może wpłynąć na rozwój terapii psychiatrycznych i profilaktyki zaburzeń psychicznych

Rezyliencja, definiowana jako zdolność do utrzymania dobrego zdrowia psychicznego pomimo przeciwności życiowych, od lat stanowi jeden z najważniejszych tematów współczesnej psychiatrii i neuronauki. Dotychczas wiele badań koncentrowało się na psychologicznych aspektach odporności psychicznej, jednak coraz więcej danych wskazuje, że kluczowe znaczenie mają również procesy neurobiologiczne zachodzące w mózgu.

Wspólne badanie przeprowadzone przez Leibniz-Institut für Resilienzforschung (LIR), Universitätsmedizin Halle oraz Universität Münster dostarcza nowych dowodów na to, że rezyliencja nie stanowi niezmiennej cechy organizmu, ale jest efektem aktywnych procesów adaptacyjnych zachodzących w sieciach neuronalnych. Szczególnie istotną rolę odgrywają tutaj połączenia pomiędzy korą wzrokową a obszarami czołowymi odpowiedzialnymi za kontrolę poznawczą i podejmowanie decyzji.

Prof. dr Oliver Tüscher, współautor senioralny badania, kierownik grupy badawczej w LIR oraz dyrektor Universitätsklinik und Poliklinik für Psychiatrie, Psychotherapie und Psychosomatik w Universitätsmedizin Halle, podkreśla, że lepsze zrozumienie mechanizmów rezyliencji może umożliwić opracowanie nowych strategii profilaktyki i leczenia zaburzeń psychicznych związanych ze stresem.

Jak zaznaczają autorzy, większość wcześniejszych analiz skupiała się na poziomie molekularnym lub komórkowym. Znacznie mniej wiadomo było natomiast o sposobie współpracy dużych sieci neuronalnych odpowiadających za adaptację organizmu do stresu.

Współpraca regionów mózgu a odporność psychiczna

W pierwszej części badania naukowcy przeanalizowali funkcjonowanie psychiczne 103 uczestników. Oceniano ich stan psychiczny oraz doświadczenia stresowe z ostatnich miesięcy życia. Na tej podstawie wyliczono indywidualny wskaźnik rezyliencji.

Następnie uczestnicy wykonywali zadania związane z kontrolą zachowania i przetwarzaniem bodźców wzrokowych. Podczas eksperymentów prezentowano im emocjonalne obrazy, po których następował test oceniający zdolność kontroli reakcji wzrokowych. Jednocześnie rejestrowano aktywność mózgu metodą elektroencefalografii (EEG).

Uzyskane wyniki okazały się wyjątkowo interesujące. Osoby charakteryzujące się wyższą rezyliencją reagowały szybciej i popełniały mniej błędów podczas wykonywania zadań poznawczych. Analiza EEG wykazała ponadto bardziej uporządkowaną współpracę pomiędzy regionami mózgu.

Szczególnie wyraźna była silniejsza kontrola sprawowana przez płaty czołowe nad korą wzrokową. Płaty czołowe odpowiadają za funkcje wykonawcze, kontrolę zachowania, planowanie oraz podejmowanie decyzji. U osób bardziej odpornych psychicznie struktury te skuteczniej regulowały aktywność obszarów odpowiedzialnych za analizę informacji wzrokowych.

Jednocześnie aktywność neuronalna w korze wzrokowej była mniej chaotyczna i mniej przypadkowa niż u osób o niższej rezyliencji. Wyniki sugerują więc, że odporność psychiczna może wiązać się z bardziej precyzyjnym i efektywnym filtrowaniem informacji docierających z otoczenia.

Myszy odporne na stres lepiej przetwarzały bodźce wzrokowe

Aby dokładniej przeanalizować mechanizmy neuronalne na poziomie pojedynczych komórek nerwowych, badacze przeprowadzili analogiczne eksperymenty u myszy.

Część zwierząt była wielokrotnie poddawana stresowi społecznemu poprzez krótkotrwałe konfrontacje z agresywną myszą. Następnie oceniano ich zachowanie społeczne po okresie odpoczynku. Myszy, które mimo wcześniejszego stresu nadal były skłonne do interakcji z obcymi osobnikami, uznano za odporne psychicznie.

Podobnie jak w badaniach u ludzi, część zwierząt wykazywała wysoką rezyliencję, podczas gdy inne pozostawały bardziej podatne na negatywne skutki stresu.

Grupa kontrolna obejmowała myszy, które przechodziły identyczne procedury eksperymentalne, jednak bez ekspozycji na stres społeczny. Zwierzęta te zachowywały prawidłowe wzorce społeczne.

Następnie wszystkie myszy poddano działaniu bodźców wzrokowych przy jednoczesnym monitorowaniu aktywności pojedynczych neuronów w korze wzrokowej.

Wyniki były zbieżne z obserwacjami uzyskanymi u ludzi. Myszy odporne psychicznie wykazywały mniejszą spontaniczną i chaotyczną aktywność neuronów w korze wzrokowej. Jednocześnie potrafiły dokładniej rozróżniać bodźce wizualne.

U zwierząt mniej odpornych psychicznie obserwowano natomiast zwiększoną spontaniczną aktywność neuronalną, co może świadczyć o gorszej organizacji przetwarzania informacji sensorycznych.

Stres może aktywnie przebudowywać mózg

Jednym z najbardziej interesujących odkryć było stwierdzenie, że myszy niestresowane wykazywały wzorce aktywności neuronalnej podobne do tych obserwowanych u zwierząt podatnych na stres.

Oznacza to, że u myszy odpornych psychicznie sam kontakt ze stresem wywoływał aktywne zmiany adaptacyjne w mózgu, prowadzące do poprawy funkcjonowania sieci neuronalnych.

Prof. Albrecht Stroh, neurofizjolog z Universität Münster i współautor senioralny badania, podkreśla, że wyniki sugerują możliwość korzystnego wpływu stresu na funkcjonowanie poznawcze w określonych warunkach. Nie oznacza to jednak, że stres jest zjawiskiem jednoznacznie pozytywnym. Kluczowe znaczenie mają jego intensywność, czas trwania oraz indywidualne możliwości adaptacyjne organizmu.

Badacze wskazują, że obserwowane zmiany stanowią przykład neuroplastyczności, czyli zdolności mózgu do aktywnej przebudowy swojej struktury, funkcji oraz połączeń neuronalnych pod wpływem doświadczeń i czynników środowiskowych.

Plastyczność kory wzrokowej jako mechanizm rezyliencji

Autorzy podkreślają, że jest to pierwsze badanie pokazujące tak wyraźnie, iż plastyczność obwodów wzrokowych stanowi jeden z mechanizmów rezyliencji.

Dotychczas kora wzrokowa była analizowana głównie w kontekście percepcji sensorycznej. Obecne wyniki wskazują jednak, że może ona odgrywać znacznie bardziej złożoną rolę w regulacji odporności psychicznej oraz adaptacji do przewlekłego stresu.

Według badaczy bardziej efektywne przetwarzanie informacji wzrokowych może umożliwiać organizmowi lepszą ocenę zagrożeń środowiskowych, skuteczniejsze filtrowanie bodźców oraz bardziej adekwatne reakcje behawioralne.

Odkrycie to może mieć istotne znaczenie kliniczne. Zaburzenia związane ze stresem, takie jak depresja, PTSD czy zaburzenia lękowe, wiążą się często z nieprawidłowym przetwarzaniem informacji emocjonalnych i sensorycznych. Lepsze poznanie mechanizmów rezyliencji może w przyszłości umożliwić rozwój nowych terapii opartych na modulacji aktywności sieci neuronalnych.

Potencjalne znaczenie dla psychiatrii i neurologii

Wyniki badania wpisują się w coraz silniejszy nurt neuronauki translacyjnej, łączącej obserwacje kliniczne z badaniami eksperymentalnymi na modelach zwierzęcych.

Połączenie danych uzyskanych u ludzi i myszy pozwoliło naukowcom wykazać, że rezyliencja posiada wspólne mechanizmy neurobiologiczne niezależnie od gatunku. To z kolei zwiększa szanse na opracowanie skutecznych interwencji terapeutycznych.

Autorzy sugerują, że przyszłe badania mogą koncentrować się na możliwościach treningu rezyliencji poprzez oddziaływanie na procesy neuroplastyczności. Potencjalne zastosowanie mogą znaleźć zarówno interwencje psychologiczne, jak i techniki neuromodulacyjne czy treningi poznawcze ukierunkowane na poprawę kontroli uwagi i przetwarzania sensorycznego.

Badanie zostało sfinansowane przez Deutsche Forschungsgemeinschaft, Moonshot Research and Development Program of the Japan Science and Technology Agency, Leibniz-Gemeinschaft, VolkswagenStiftung oraz Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt w ramach Deutsches Zentrum für Psychische Gesundheit.

Wyniki opublikowano w czasopiśmie Research.

Źródło: Research, A Translational Neural Network Mechanism of Resilience: Top-Down Control and Plasticity of the Visual Cortex Relates to Resilient Outcome and Performance
DOI: https://doi.org/10.34133/research.1215