O cérebro é o local em que os cientistas buscam essa resposta. No órgão, ocorrem as reações bioquímicas responsáveis pela liberação de hormônios associados ao bem-estar. A falta ou o excesso dessas substâncias está por trás dos transtornos mentais ; fatores externos, como a vivência de um episódio traumático, podem alterar o padrão de produção dos neurotransmissores. No entanto, acredita-se que anomalias no comportamento das muitas redes de neurônios do cérebro podem, também, desencadear a depressão.
Uma das caçadas a biomarcadores cerebrais da doença indica que a amígdala tem papel importante. Essa estrutura, que não tem relação com as de mesmo nome localizadas na garganta, é uma parte do cérebro arredondada, com apenas 2cm de diâmetro, e considerada muito primitiva ; os ancestrais humanos a possuíam. É na amígdala que ocorre o processo de resposta ao medo, quando, diante do perigo, decide-se enfrentá-lo ou fugir. Ela está diretamente associada a distúrbios de pânico e ansiedade.
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