麦克林·康特接近回避决策的神经生物学研究中心

通过一个综合研究项目,McLean Conte中心的神经生物学的方法-回避决策制定旨在促进对抑郁和焦虑背后的大脑机制的理解。由国家精神卫生研究所的西尔维奥·o·孔蒂转化精神卫生研究中心提供的五年资助,来自麦克莱恩医院、麻省总医院、麻省理工学院、华盛顿大学和布朗大学的实验室的研究人员将合作开展这项重要工作。10bet官网和18bet

抑郁和焦虑

抑郁症和焦虑症是主要的公共卫生问题。尽管经过了半个多世纪的研究,我们对这些普遍疾病的理解和治疗仍然缺乏。

这些障碍的特征是与方法相关的行为迟钝和逃避增加,这预示着更糟糕的疾病轨迹,自杀风险增加,治疗反应差。然而,对于这些障碍中异常的接近回避行为背后的神经生物学机制知之甚少。

图表显示学习类型
该中心将使用跨物种的多种方法研究抑郁和焦虑的大脑机制,包括神经成像、电生理学、计算建模和压力操纵

这些疾病的治疗仍然具有挑战性,几十年来没有新的抗抑郁药物被批准。目前可用的抗抑郁药(约99%针对神经递质血清素)已证明对相当一部分患者无效(高达50%的患者尝试过),在预防未来抑郁发作方面并不是特别有效。


重要调查

这个令人兴奋的机会将使我们更多地了解大脑,并开发出更有效的治疗焦虑和抑郁的方法。阅读麦克林关于医院第二个孔蒂中心的公告。

关于拨款


大脑中新发现的神经化学通路——例如由伤害感受器提供的神经化学通路——可以提供线索,帮助开发具有完全不同作用模式和更高成功率的新型抗抑郁和抗焦虑治疗方法。痛觉西平受体与疼痛、奖励、学习和压力反应有关,这些现象与重度抑郁症(MDD)和焦虑症高度相关。最重要的是,在动物模型和自杀死亡个体的死后研究中,抑郁症与伤害感受器水平的增加有关。

关于中心

为了解决未满足的需求,这个Conte中心将研究皮质纹状体-中脑和伤害抑制素电路在接近回避行为中的作用。该中心旨在确定新的治疗靶点和标记物,以绘制疾病进程。这些目标将通过汇集一个高度跨学科的团队,具有互补的专业知识和成功的合作记录来实现。

该团队将通过高度协调的方法解决关键问题,这将需要大量的概念和技术创新。在大量初步数据的指导下,提出的方法跨越了不同的物种(小鼠,非人类灵长类动物,人类),方法(非侵入性神经成像,皮质内记录,和人类的深部脑刺激;光遗传学、化学遗传学技术和非人类动物中的CRISPR-cas9敲除),以及分析单位(基因、分子、细胞、电路、生理学、行为、自我报告)。

研究人员帮助一名志愿者进入脑电图设备
研究人员旨在为抑郁症和焦虑症患者提供帮助

关键的是,为了增加翻译的影响,将使用功能相同的任务,并且将在三个物种中探测相同的分子目标。

该中心的统一假设是:

  • 重度抑郁症和焦虑症的特征是接近回避行为的消极偏见(即,减少接近动机和过度回避)。
  • 趋近-回避行为中的消极偏见与皮质纹状体-中脑回路功能障碍和痛觉素系统上调有关
  • 伤害受体拮抗剂和调节皮质纹状体-中脑回路将使接近回避行为正常化

这些创新假设将通过四个紧密交织的项目来实现,这些项目由一个行政核心和一个计算建模核心支持。该中心产生的知识的意义和影响将是巨大的,因为我们的目标是改变我们对影响美国35%以上人口的两种疾病的病理生理学的理解,这是迈向更有效治疗的必要步骤。

领导

Diego A. Pizzagalli博士,综合中心主任,项目一主任,行政核心主任

Pizzagalli博士是McLean影像中心、抑郁、焦虑和压力研究中心、McLean医院转化和情感神经科学实验室的主任,也是McLean抑郁和焦虑障碍部门的研究主任。10bet官网和18bet他是哈佛医学院的精神病学教授。

使用跨不同层次的分析(例如,环境、基因、大脑、行为)的多模态方法,转化和情感神经科学实验室和抑郁、焦虑和压力研究中心的实验室成员正在努力更好地理解抑郁症的原因、后果和病理生理学。该实验室的主要目标之一是提高对抑郁症患者大脑功能、结构和神经化学异常的理解。这些信息对于开发更好的治疗方法、识别抑郁症风险增加的个体以及发现可用于指导治疗选择的标记物至关重要。


Darin Dougherty,医学博士,MMSc,项目2主任/首席研究员

多尔蒂博士是马萨诸塞州总医院神经治疗部主任,哈佛医学院精神病学副教授。

麻省总医院神经治疗科专注于对严重的、难治的精神疾病进行神经治疗干预。他们的重点是重度抑郁症和强迫症。该研究涵盖了机制研究、临床试验和基于设备的干预,采用了各种技术,包括神经成像和电生理学。该团队利用功能和结构磁共振成像(fMRI)、正电子发射断层扫描(PET)、脑电图(EEG)、脑磁图(MEG)、经颅磁刺激(TMS)、迷走神经刺激(VNS)和深部脑刺激(DBS)来进一步了解精神疾病和治疗。他们还为精神疾病提供临床服务和手术治疗。


安·格雷比尔博士,项目3主任/首席研究员

Graybiel博士是麻省理工学院(Massachusetts Institute of Technology)的研究所教授,也是麦戈文大脑研究所和麻省理工学院(MIT)大脑与认知科学系的研究员。

格雷比尔实验室的目标是充分了解基底神经节回路,为神经病学和神经精神疾病的治疗干预提供明确的潜在途径,并深入了解大脑功能。该实验室致力于发现习惯学习、动机、基于动机的决策背后的神经机制,以及这些网络如何将信号转化为大脑的行动系统来建立行为。与这些研究并行的是,有关行为如何首先被特定的目标和结果有意识地驱动,然后转化为几乎不需要有意识注意的习惯性行为的相关研究:从本质上讲,大脑如何决定哪些行为足够成功,可以重复并最终形成习惯。


迈克尔·布鲁查斯博士,项目四主任/首席研究员

Bruchas博士是Bruchas实验室主任,麻醉学和疼痛医学系教授,药理学成瘾、疼痛和情感神经生物学中心教授,华盛顿大学生物工程兼职教授。

压力和疼痛引起的行为是由特定的神经递质及其中枢和外周神经系统中的信号伙伴控制的。许多这些信号是通过神经肽和单胺受体系统的激活来传递的。这些受体是7个跨膜g蛋白偶联受体(GPCR,也称为7跨膜受体),它们在神经递质释放和受体结合后参与各种信号级联。为了扩大对大脑内部工作原理的认识,并确定精神疾病的治疗方法,华盛顿大学的布鲁查斯实验室旨在剖析GPCR系统在压力、抑郁、成瘾和疼痛等情况下的功能。该实验室致力于在完整的系统中实时更好地了解这些受体,以及生物学上相关的行为模型。Bruchas的团队利用药理学、光遗传学、遗传学、病毒、成像、行为学和前沿工程方法来揭示GPCRs及其内源性递质在体内神经回路中调节情感行为的具体作用。


迈克尔·弗兰克博士,计算建模核心总监/首席研究员

Frank博士是认知、语言和心理科学的Edgar L. Marston教授,也是布朗大学卡尼脑科学研究所卡尼计算脑科学中心和神经计算与认知实验室的主任。

布朗大学弗兰克神经计算和认知实验室的研究结合了多个层次的计算建模和实验工作,以了解强化学习、决策和认知控制背后的神经机制。该实验室开发了神经回路和算法模型,模拟多个大脑区域(主要是前额叶皮层和基底神经节及其由多巴胺调节)之间的系统级相互作用。他们使用各种神经心理学、药理学、遗传学和成像(主要是脑电图)技术来测试模型的理论预测。

项目和核心

项目1 - Diego A. Pizzagalli博士,麦克莱恩医院10bet官网和18bet

目前Conte中心的主要假设是,重度抑郁症和焦虑症的特征是由于皮质-冠状体-中脑回路和伤害西药素/孤啡肽FQ肽和伤害西药素受体(NOPR)的失调而导致的接近-回避行为的负面偏见。

大脑扫描
在项目1中,fMRI将被用于研究重度抑郁症和焦虑症患者以及健康对照组潜在的方法-回避决策的大脑机制

项目1将通过使用功能性磁共振成像(fMRI)直接实现这一目标,而当前患有重度抑郁症或焦虑症的未服药个体或过去患有重度抑郁症的个体执行团队从非人类灵长类动物中调整的方法-回避决策任务(项目3)。

  • Diego A. Pizzagalli,博士,项目一主任/整体中心主任
  • 麦德琳·亚历山大,博士,临床采访者,麦克莱恩医院转化和情感神经科学实验室10bet官网和18bet
  • Sabina Berretta医学博士麦克林医院转化神经科学实验室主任,联合研究员10bet官网和18bet
  • Anne Boyer-Boiteau, McLean医院转化神经科学实验室研究专家10bet官网和18bet
  • Daniel G. Dillon博士,研究员;麦克莱恩医院动机学习与记忆实验室主任10bet官网和18bet
  • 曼纽尔·库恩博士麦克林医院转化与情感神经科学实验室博士后研究员10bet官网和18bet
  • 莫妮卡·兰迪,MSW,临床采访者,麦克莱恩医院转化和情感神经科学实验室10bet官网和18bet
  • Gordana D. Vitaliano,医学博士,博士,合作研究员;麦克莱恩医院脑成像纳米技术组主任10bet官网和18bet
  • Jonathan Vogelgsang,医学博士,哈佛脑组织资源中心客座博士后
  • 克里斯蒂安·a·韦伯博士,研究员;麦克莱恩医院青年抑郁症治疗和病因学实验室主任10bet官网和18bet

项目2 - Darin D. Dougherty,医学博士,MMSc,马萨诸塞州总医院

项目2的目标是通过侵入性记录和神经刺激,在清醒的、有行为的人类中,探索皮质纹状体回路在接近-回避冲突中的作用。

非侵入性人体功能成像研究为特定大脑功能下的电路提供了有价值的见解,但本质上是相关的。在任务期间对人类进行侵入性测量,可以提供明显更好的空间分辨率(精确到单个神经元)和时间分辨率(精确到5-10毫秒)。更重要的是,使用相同电极刺激的能力允许独特的“反向神经成像”。人们可以在不同的振幅、频率和任务时间刺激不同的大脑区域,以观察对任务表现的影响,而不是执行一项任务并观察哪些大脑网络参与其中。

本项目将在两种人类模型中研究靠近-回避冲突:腹侧囊/腹侧纹状体(VC/VS)的深度脑刺激(DBS)和手术癫痫监测。

  • Darin Dougherty,医学博士,MMSc,项目2主任/首席研究员
  • Benjamin Borron,马萨诸塞州总医院精神科临床研究协调员
  • 悉尼·卡什,医学博士,马萨诸塞州总医院神经内科皮层生理实验室主任
  • 周天娜博士,马萨诸塞州总医院精神科博士后研究员
  • Todd Herrington,医学博士,脑深部刺激项目主任,神经内科,马萨诸塞州总医院
  • Marta Migo,马萨诸塞州总医院精神科临床研究协调员
  • 齐夫·威廉姆斯,医学博士,马萨诸塞州总医院神经系统修复中心主任
  • 于泽阳,博士,研究员

项目3 - Ann M. Graybiel,麻省理工学院博士

项目3的目标是确定重度抑郁症和焦虑症的神经回路机制,以推进治疗。

项目3将利用与重度抑郁症和焦虑症密切相关的前扣带皮层的生理学和功能的发现,以及它与纹状体中称为纹状体的专门神经化学区室的联系。纹状体与神经调节多巴胺系统紧密相连,多巴胺系统是影响动机状态和功能障碍的神经精神疾病的关键部位。

格雷比尔实验室开发了一种非人类灵长类动物(NHP)版本的接近回避(Ap-Av)任务,用于人类研究焦虑和抑郁,以及允许操纵acc -纹状体电路的啮齿动物模型。他们发现,通过增加回避行为,对这一回路的操纵可以极大地偏向Ap-Av决策,而且这种影响可以被慢性压力所模仿。这些作用可由抗焦虑药在NHPs中剂量依赖性地逆转,并可由啮齿动物的acc纹状体电路操纵诱导。项目3将致力于确定伤害感受器(NOPR)对这一回路和决策的影响。

  • Ann Graybiel,博士,项目3主任/首席研究员
  • Ken-ichi Amemori,博士,麦戈文大脑研究所的研究科学家
  • 吉尔·克里滕登,博士,麦戈文大脑研究所的研究科学家
  • 亚历山大·弗里德曼博士,麦戈文大脑研究所和大脑与认知科学系的研究科学家
  • Emily Hueske,博士,研究科学家,麦戈文大脑研究所和大脑与认知科学系
  • Ayano Matsushima,医学博士,麦戈文大脑研究所博士后研究员
  • Georgios Papageorgiou,博士,麦戈文大脑研究所和大脑与认知科学系博士后研究员
  • 海伦·施沃特博士,麦戈文大脑研究所和科赫综合癌症研究所的研究科学家
  • 吉田知子,医学博士,麦戈文大脑研究所技术助理

项目4 -迈克尔·布鲁查斯,博士,华盛顿大学

项目4的总体目标是确定痛觉肽/受体系统如何调节中脑边缘多巴胺(DA)系统和与压力、厌恶和动机行为相关的行为反应。

Bruchas的实验室最近发现了一群副胃腹侧被盖区(pnVTA)伤害感受素(PNOC+)神经元,它们约束动机性行为并调节自然奖励寻求的动机。这些PNOC+ pnVTA神经元在动机过程中被激活,并在激活时携带负效价。广泛的初步发现强烈暗示这些神经元在调节动机行为,压力反应和回避行为。

老鼠大脑的幻灯片
整个中心的调查依赖于合作

项目4将使用新开发的小鼠模型来访问内源性痛觉回路,并重点研究促痛觉素前系统如何参与多巴胺系统来调节动机(抑郁症的一个关键组成部分)的神经生物学机制。

  • Michael Bruchas,博士,项目4主任/首席研究员
  • Raaj Gowrishanker,博士,华盛顿大学博士后
  • David Marcus,博士,华盛顿大学博士后研究员
  • Carrie Stine, MCB研究生,华盛顿大学
  • Azra Suko,博士,Bruchas实验室经理

计算建模核心- Michael J. Frank,布朗大学博士

计算建模核心的首要目标是提供一个公共的正式框架,可以量化项目1-4中跨物种接近-避免冲突中的动态决策过程,包括神经记录和操作的影响。

核心利用漂移扩散模型(HDDM)的层次贝叶斯参数估计,它不仅捕获不同奖励、厌恶和冲突的选择比例,而且还捕获与这些选择相关的完整响应时间分布。HDDM有助于可靠地估计决策参数,并通过神经信号中的一次次试验方差对其进行调制,并支持贝叶斯假设检验,以确定这些参数如何作为临床状态、大脑状态和操作(例如,伤害西丁拮抗作用、急性/慢性应激、刺激)的函数而不同。该团队已经展示了这种“计算生物标记物”如何提供了相对于传统的行为和大脑活动测量方法而言,区分患者病情和症状的增强敏感性。

  • Michael Frank,博士,计算建模核心总监/首席研究员
  • 亚历山大·冯勒,布朗大学博士生
  • Andra Geana,博士,布朗大学博士后
  • 皮特·希区柯克,博士,布朗大学博士后
  • Mads Pedersen,博士,布朗大学博士后研究员

行政核心- Diego A. Pizzagalli,博士,项目一主任/整体中心主任

行政核心的首要目标是监督跨项目和参与科学家的所有科学和行政操作;最大化四个项目和计算建模核心的整合和协同作用;协调和实施中心内的培训和教育活动,特别注重吸引来自不同背景的情感转化神经科学领域的新研究者;并与现有资源互动,以加强中心的研究、教育和社区外展目标。

  • Diego A. Pizzagalli,博士,项目一主任/整体中心主任
  • David Crowley, AM, McLean医院转化与情感神经科学实验室研究运营经理10bet官网和18bet
  • Janice Kiley,麦克莱恩医院抑郁、焦虑和压力研究中心财政运营团队负责人10bet官网和18bet