Новый метод нейровизуализации позволяет врачам обнаруживаеть тонкие изменения мозга на индивидуальном уровне у пациентов с доклинической стадии болезнью Альцгеймера.
Нейробиологи из Медицинского университета Южной Каролины (MUSC) сообщают в научном журнале Brain Connectivity, что они обнаружили тонкие различия в том, как функционирует мозг у пожилых людей с доклинической стадии болезни Альцгеймера (БА).
Люди с доклинической стадией БА имеют самые ранние признаки заболевания, такие как накопление бета-амилоидных белков в головном мозге. Однако у них нет заметных симптомов снижения когнитивных функций.
Исследовательская группа, возглавляемая Андреаной Бенитес использовала новый метод анализа визуализации головного мозга для построения индивидуальных карт функций мозга.
Затем ученные изучили, есть ли связь между тонкими изменениями в работе мозга и снижением когнитивных способностей, оцениваемых с помощью поведенческих тестов. Такой подход может улучшить возможность изучения доклинической фазы болезни Альцгеймера.
«Предыдущие исследования не обнаружили связи между функцией мозга и поведением при доклинической форме БА», — комментирует Бенитес. «Используя эти индивидуальные карты функций мозга, мы обнаружили потенциальную причину очень тонких когнитивных изменений на этой ранней стадии заболевания, связанную с мозгом».
Обнаружение тонких изменений в функциях мозга с улучшенным картированием мозга
Исследование доклинической фазы болезни Альцгеймера может помочь нам понять, как начинается и прогрессирует заболевание. Однако ранние изменения в работе мозга очень незаметны, что затрудняет их изучение. Благодаря пилотному проекту, исследователи использовали новую форму картирования мозга для обнаружения этих тонких эффектов.
Учёные изучили активность мозга с помощью функционального коннектома — типа карты мозга, которая измеряет, как разные области мозга взаимодействуют друг с другом. Думайте о мозге как о большом городе, сказал Фонтейн-Сарагоса, где области мозга сгруппированы в районы, соединенные шоссе. Функциональный коннектом подобен наблюдению за активностью в этом городе — сколько всего происходит в каждом районе и насколько хорошо транспортируется между ними.
Исследователи полагались на более новую и высокочувствительную форму анализа изображений, чтобы оценить, как эти районы функционируют у людей. Техника — индивидуальный функциональный коннектом — была разработана их соавтором Хешэн Лю.
«У всех нас одни и те же функциональные области нашего мозга, но они расположены немного по-разному, как отпечатки пальцев», — комментирует Фонтейн-Сарагоса. «Этот метод создает индивидуальный отпечаток мозга, который более точно отражает, где находятся различные функциональные области мозга каждого человека».
Исследователи использовали этот новый метод снятия отпечатков пальцев мозга для поиска тонких изменений в функциях мозга у 149 участников в возрасте от 45 до 85 лет без признаков снижения когнитивных функций. Все участники прошли ПЭТ-сканирование головного мозга и были разделены на две группы: те, у кого ПЭТ-сканирование свидетельствует о раннем накоплении белка-бета-амилоида, и без него. Участники также прошли МРТ-сканирование, которое использовалось для создания отпечатков пальцев мозга.
Затем исследователи проверили, насколько хорошо участники каждой группы справились с поведенческими тестами обработки информации.
Учёные обнаружили, что определенные изменения в отпечатке мозга были связаны с худшей обработкой информации у участников с накоплением бета-амилоида или доклинической БА.
У участников с доклинической БА обработка информации была хуже у тех, у кого была большая, чем обычно, связь между сетями или слишком большая активность на магистралях мозга. Напротив, обработка информации была лучше у тех, у кого была более высокая связь внутри сети или более активная мозговая активность в важных областях мозга.
«Здоровый мозг обычно имеет баланс связей внутри и между своими сетями», — утверждает Фонтейн-Сарагоса. «Мы обнаружили, что в доклинической форме болезни Альцгеймера — когда в мозгу присутствует накопление амилоида — этот баланс может быть нарушен, что может привести к тому, что информация перестанет обрабатываться так эффективно».
Практическая значимость работы
Исследование показывает, что индивидуальные функциональные коннектомы могут обнаруживать тонкие вариации в функциях мозга, которые можно пропустить с помощью других традиционных методов анализа изображений мозга.
Результаты исследования также говорят о том, что ранние стадии накопления бета-амилоида могут влиять на функцию мозговых сетей еще до того, как станут заметны симптомы снижения когнитивных функций.
Наконец, это показывает, что изменения в связях внутри и между определенными сетями мозга могут указывать на ранние проблемы с обработкой информации. Таким образом, этот дисбаланс в соединении может быть хорошей целью для лечения, чтобы улучшить результаты для пациентов с БА.
