Деменция распространяется через связанные мозговые сети

By Дмитрий Шепелев No comments

brain networks
                Кредит: CC0 Public Domain

В новом исследовании ученые Калифорнийского университета в Сан-Франциско использовали карты связей мозга, чтобы предсказать, как будет распространяться атрофия головного мозга у отдельных пациентов с лобно-височной деменцией (FTD), добавляя все больше доказательств того, что потеря клеток мозга, связанная с деменцией, распространяется через синаптические связи между установленными мозговыми сетями. Полученные результаты расширяют знания ученых о распространении нейродегенерации и могут привести к появлению новых клинических инструментов, позволяющих оценить, насколько хорошо новые методы лечения замедляют или блокируют предсказанную траекторию этих заболеваний.
                                                                                       

«Знание о том, как распространяется деменция, открывает окно в биологические механизмы заболевания — какие части наших клеток или нервных цепей наиболее уязвимы», — говорит ведущий автор исследования Джесси Браун, доктор философии, доцент кафедры неврологии в Центр памяти и старения UCSF и Институт нейронаук им. «Вы не можете действительно разработать лечение, пока не узнаете, что вы лечите».

FTD, наиболее распространенная форма деменции у людей в возрасте до 60 лет, включает группу нейродегенеративных состояний с различными языковыми и поведенческими симптомами. Как и при болезни Альцгеймера, разнообразие симптомов FTD отражает значительные различия в том, как нейродегенеративное заболевание распространяется через мозг пациента. Эта изменчивость затрудняет ученым, которые ищут способы лечения, чтобы определить биологические факторы атрофии головного мозга, и проводить клинические испытания, чтобы оценить, оказывает ли новое лечение влияние на прогрессирование заболевания пациента.

Предыдущее исследование старшего автора исследования, Уильяма Сили, доктора медицинских наук, профессора неврологии и патологии в Центре памяти и старения и Института Вейля, положило начало морским изменениям в исследовании деменции, показав, что паттерны атрофии мозга во многих формах деменции тесно связаны с хорошо известными сетями мозга — группами функционально связанных областей мозга, которые работают совместно через свои синаптические связи, иногда на большие расстояния. Другими словами, работа Сили предполагает, что нейродегенеративные заболевания не распространяются равномерно во всех направлениях, как опухоль, но могут прыгать от одной части мозга к другой по анатомическим контурам, которые соединяют эти сети вместе.

В своем новом исследовании, опубликованном 14 октября в Neuron, Браун, Сили и его коллеги представили дополнительные доказательства в поддержку этой идеи, изучив, насколько хорошо карты нейронных сетей, основанные на сканировании мозга у здоровых людей, могут предсказать распространение атрофии головного мозга у пациентов с FTD в течение года.

Исследователи приняли на работу 42 пациента в Центре памяти и старения UCSF с поведенческим вариантом лобно-временной деменции (bvFTD), формой FTD, который вызывает у пациентов проявление неадекватного социального поведения, и 30 пациентов с семантическим вариантом первичной прогрессирующей афазии (svPPA ), форма FTD, которая в основном влияет на языковые способности пациентов. В своих первых посещениях UCSF каждый из этих пациентов прошел «базовый» МРТ-сканирование, чтобы оценить степень существующей дегенерации головного мозга, а затем через год прошел повторное сканирование, чтобы измерить, как прогрессировало их заболевание.

Исследователи сначала оценили, где началась атрофия головного мозга, наблюдаемая при базовом сканировании каждого пациента, основываясь на гипотезе, что дегенерация мозга начинается в каком-то особенно уязвимом месте, а затем распространяется на анатомически связанные области мозга. Для этого исследователи построили стандартизированные карты основных функциональных партнеров 175 различных областей мозга на основе функциональной МРТ (МРТ) сканирования 75 здоровых взрослых. Затем они определили, какая из этих сетей лучше всего соответствует паттерну атрофии головного мозга, наблюдаемому при базовом сканировании головного мозга данного FTD пациента, и определили центральный узел этой сети как вероятный эпицентр дегенерации пациента.

Затем они использовали те же стандартизированные карты связности, чтобы предсказать, где атрофия головного мозга пациента наиболее вероятно распространилась в последующих обследованиях, проведенных через год, и сравнили точность этих прогнозов с другими, которые не принимали функциональные подключение к сети в учетную запись.

Они обнаружили, что две конкретные меры связности значительно улучшили их прогнозы относительно вероятности развития атрофии головного мозга между исходным и последующим сканированием мозга. Один, называемый «кратчайший путь к эпицентру», захватывал количество синаптических «ступеней», от которых этот регион находился в предполагаемом эпицентре заболевания, — по сути, количество звеньев в нервной цепи, соединяющих две области, а другой, называемый «узловой опасностью». , «представляет, сколько регионов, связанных с данным регионом, уже испытывает значительную атрофию.

«Это похоже на инфекционное заболевание, где ваши шансы заразиться могут быть предсказаны по тому, насколько вы отделены от» нулевого пациента «, а также по тому, сколько людей в вашей непосредственной социальной сети уже больны», — Браун сказал.

Исследователи показали, что в среднем эти два показателя сетевого подключения лучше предсказывали распространение заболевания в новую область мозга, чем его простое прямое расстояние от существующей атрофии пациента. Во многих случаях болезнь полностью обошла области мозга, которые были смежными, но не анатомически связаны с уже атрофированными областями, вместо этого прыгнув в более функционально связанные области.

Хотя этот метод очень перспективен, исследователи подчеркивают, что он еще не готов к клиническому применению. Они надеются повысить точность своих прогнозов, среди прочих подходов, используя индивидуальные сетевые карты для каждого пациента, а не карты средней связности, и разработав более специализированные модели прогнозирования для конкретных подтипов FTD.

В дополнение к биологическому пониманию, обнаружение предоставляет информацию о механизмах распространения атрофии головного мозга при FTD, которые будут сообщать о текущих усилиях по разработке методов лечения, исследователи также надеются, что полученные результаты приведут к улучшению показателей для оценки методов лечения, уже поступающих в клинические испытания. например, предоставляя ученым-исследователям раннее понимание того, меняет ли лечение прогнозируемый ход прогрессирования заболевания. Исследователи также могут использовать более точные прогнозы того, как атрофия будет распространяться по мозгу, чтобы помочь подготовить пациентов и их семьи к симптомам, которые они могут испытывать по мере прогрессирования заболевания.

«Мы рады этому результату, потому что он представляет собой важный первый шаг к более точному подходу в медицине к прогнозированию прогрессирования и измерению эффектов лечения при нейродегенеративных заболеваниях», — сказал Сили.

В будущем, по словам Брауна, ученые могли бы разработать методы лечения, которые конкретно нацелены на вероятный следующий участок заболевания и, возможно, предотвратят распространение атрофии из одного региона в другой.

«Точно так же, как эпидемиологи полагаются на модели распространения инфекционных заболеваний для разработки вмешательств, направленных на ключевые центры или точки удушья», — сказал Браун. «Неврологам необходимо понять основные биологические механизмы нейродегенерации, чтобы разработать способы замедления или прекращения распространения заболевания».

Добавить комментарий