Mechanizmy neurobiologiczne zespołu Charlesa Bonneta

Mechanizmy neurobiologiczne zespołu Charlesa Bonneta stanowią skomplikowaną sieć zmian biochemicznych i fizjologicznych zachodzących w mózgu w odpowiedzi na utratę sygnałów wzrokowych. Zrozumienie tych procesów na poziomie molekularnym i komórkowym jest kluczowe dla wyjaśnienia, jak powstają charakterystyczne halucynacje wzrokowe obserwowane w tym zespole.

Zmiany w aktywności neuronalnej

Deaferentacja prowadzi do zwiększenia pobudliwości denerwowanych neuronów i wzrostu aktywności spontanicznej¹. Wysokoczęstotliwościowe wybuchy zsynchronizowanej, choć niepadaczkowej aktywności neuronalnej w obszarach denerwowanej kory mogą być niezbędne dla tych halucynacji². W CBS spontaniczne lub wywołane bodźcem hiperpobudliwość jednokierunkowej asocjacyjnej kory wzrokowej leży u podstaw zjawisk halucynacyjnych³.

Badania skanowania mózgu ujawniły, co dzieje się w mózgach ludzi podczas halucynacji⁴. Przy otwartych oczach mózg wzrokowy oczekuje na otrzymanie i przetworzenie potoku złożonych sygnałów elektrycznych. U osób z chorobami oczu lub przerwaniem szlaków wzrokowych to, co kiedyś było potokiem, staje się strumykiem⁴. Pozostawia to obszary wzrokowe mózgu z niewielką aktywnością.

Rola neuroprzekaźników

Powód, dla którego tylko niektóre osoby rozwijają takie halucynacje, może być związany ze specyficzną konfiguracją połączeń i/lub stężeniami neuroprzekaźników presynaptycznych i/lub awidualnością i gęstością receptorów pre/postsynaptycznych³. Szczególnie w CBS niedobór acetylocholiny w lokalizacjach korowych powinien odpowiadać początkowi halucynacji⁵.

Trazodone jest zgłaszane jako blokujące neuroplastyczność poprzez antagonizm receptora 5-HT2C, i być może ten sam efekt „monoaminergiczny” mógłby wyjaśnić jego skuteczność w leczeniu halucynacji wzrokowych³. W okresach senności halucynacje związane z CBS są bardziej skłonne do powstania⁵.

Mechanizmy homeostatyczne

Hipotezą, którą zbadano, jest to, że regulacja homeostatyczna częstotliwości wyładowywania neuronów w odpowiedzi na deprywację sensoryczną leży u podstaw powstawania halucynacji w CBS⁶. Neuron może śledzić swój obecny poziom aktywności poprzez pomiar wewnętrznych poziomów wapnia, a kilka mechanizmów komórkowych zostało zidentyfikowanych, które mogłyby następnie wdrożyć jego homeostatyczną adaptację⁶.

Stąd, przy zdegradowanych sygnałach wzrokowych z powodu choroby oczu lub innych defektów w szlakach wzrokowych, homeostatyczna nadkompensacja jest silnym kandydatem na bycie przyczyną neurologiczną leżącą u podstaw powstawania halucynacji w CBS⁶. Mechanizm homeostatyczny może być wystarczający do przywrócenia reprezentacji wywnioskowanych z sygnałów sensorycznych jako odpowiednich do klasyfikacji⁶.

Aktywność regionalna kory wzrokowej

Eksperymenty skanowania mózgu, które przeprowadzono ponad piętnaście lat temu, pokazały, co dzieje się w mózgu, gdy osoba ma halucynację zespołu Charlesa Bonneta⁷. Stwierdzono, że występuje spontaniczny wzrost aktywności mózgu w określonych regionach kory wzrokowej, części mózgu, która zajmuje się wzrokiem, w czasie halucynacji, a to, co osoba widzi w swojej halucynacji, zależy od tego, gdzie występuje spontaniczny wzrost⁷.

To jest normalna odpowiedź mózgu na utratę wzroku z powodu problemów z oczami⁸. Gdy masz chorobę oczu, znacznie mniej informacji przenoszonych przez sygnały neuronalne podróżuje z oka do mózgu. Mózg odpowiada, stając się bardziej pobudliwy, i to ta pobudliwość powoduje spontaniczne wzrosty aktywności, a tym samym halucynacje⁸.

Teoria generatywnego modelu

CBS może być wskazaniem, że istnieje model generatywny w mózgu, szczególnie taki, który może syntetyzować bogate, spójne reprezentacje wzrokowe nawet przy braku rzeczywistego sygnału wzrokowego⁹. Przypuszczalnie model generatywny istnieje w mózgu, który może syntetyzować spójne reprezentacje wzrokowe nawet bez rzeczywistego sygnału wzrokowego².

Wykorzystując model DBM (Deep Boltzmann Machine), badacze pokazują, że gdy sygnał sensoryczny jest nieobecny, wpływa to na pobudliwość neuronów, potencjalnie wywołując złożone halucynacje⁵. W modelu wewnętrzne reprezentacje wyuczonych obiektów zostały solidnie odzyskane przez adaptację homeostatyczną w różnych warunkach, czy to przy całkowitym braku sygnału wejściowego, sygnale szumu, czy naturalnie strukturowanym, ale bardzo zubożonym sygnale wejściowym składającym się ze stałych obrazów¹⁰.

Zaburzenia równowagi procesów hamujących

Najczęściej akceptowaną teorią dla zespołu Charlesa Bonneta jest to, że utrata sygnałów sensorycznych wzroku do mózgu oznacza, że mózg nie może „zahamować” nadmiernej i niepożądanej aktywności mózgu¹¹. To prowadzi część mózgu odpowiedzialną za wrażenie wzroku (korę wzrokową) do wyładowywania sygnałów niewłaściwie¹¹. Osoba z kolei postrzega, że widzi coś przy braku prawdziwego bodźca – halucynację wzrokową¹¹.

Zmniejszone sygnały wzrokowe prowadzą do zmniejszonych połączeń z oka do mózgu¹². To może prowadzić do nieprawidłowego lub oszukańczego sygnalizowania neuronalnego, skutkującego zakłóceniami wzrokowymi i halucynacjami¹². Nieprawidłowa aktywacja neuronalna może kompensować zmniejszony sygnał wzrokowy ze świata¹².

Korelacja z obrazowaniem funkcjonalnym

Badania funkcjonalnego rezonansu magnetycznego (fMRI) potwierdziły teorię deaferentacji poprzez potwierdzenie aktywacji kory wzrokowej, która skutkuje halucynacjami wzrokowymi u pacjentów z upośledzeniem wzroku¹³. Istnieją pewne dowody z specjalnych badań MRI wskazujące, że sygnały te normalnie hamują aktywność nerwową w mózgu; gdy sygnały są nieobecne, występuje więcej spontanicznej aktywności nerwowej, która jest postrzegana jako halucynacje¹⁴.

Treść halucynacji była związana ze specyficzną aktywacją regionalną, która korelowała ze znaną wyspecjalizowaną funkcją danego obszaru kory wzrokowej¹⁵. Rozwój halucynacji wzrokowych u pacjentów z półślepotą po udarze jest odwrotnie skorelowany z rozmiarem uszkodzenia i szczególnie wymaga względnie małego uszkodzenia, które obejmuje utratę kory prążkowanej, ale oszczędza obszary Brodmanna 19, 20 i 37².