Гибкость мозга как предвестник Альцгеймера: открытие учёных

Исследование, недавно опубликованное в Journal of Alzheimer’s Disease, показало: коммуникация между участками мозга у людей с болезнью Альцгеймера отличается повышенной гибкостью по сравнению со здоровыми сверстниками. Особенно выражена эта особенность в зрительной системе мозга. Примечательно, что именно этот показатель помогает спрогнозировать риск перехода к деменции.

Мозг человека — невероятно сложная сеть, где разные зоны постоянно обмениваются информацией. Для изучения таких связей учёные используют функциональную МРТ (фМРТ). Эта технология отслеживает приток крови к разным частям мозга — по нему судят об их активности, выделяя “функциональные сети” — группы участков, действующих совместно, как хорошо слаженная команда.

Ранее принято было рассматривать эти сети статично — один «снимок» и всё. Однако деятельность мозга меняется каждую секунду. Поэтому команда исследователей из Мичиганского университета и Колумбийского университета задалась целью изучить именно динамику изменений у пациентов с Альцгеймером. Центром внимания стала так называемая нейронная гибкость — насколько часто участок мозга меняет «команду» — то есть функциональную сеть — за короткое время.

Руководила работой Сонжу Ли, специалист по анализу медицинских данных Колумбийского университета. Учёные выдвинули предположение: распад структур мозга при Альцгеймере приводит к возрастанию нейронной гибкости. Кроме того, они изучили, можно ли использовать этот показатель как ранний маркер риска деменции.

Для анализа применялись данные большой инициативы по изучению болезни Альцгеймера (Alzheimer’s Disease Neuroimaging Initiative, ADNI) — масштабного долгосрочного проекта, где учёные наблюдают течение болезни у многих людей. В исследовании участвовали 862 пожилых человека, которых разделили на три группы: когнитивно здоровые, с лёгкими нарушениями когнитивных функций (MCI) и с подтверждённой болезнью Альцгеймера. Все прошли фМРТ-сканирование в состоянии покоя — лежа в аппарате без выполнения заданий.

Данные анализировали методом «скользящего окна»: скан разбивался на короткие отрезки, для каждого фиксировались группы активно взаимодействующих участков мозга. Потом эти группы сравнивали между собой и вычисляли индивидуальный балл нейронной гибкости для каждого участка (то есть — с какой частотой он “переходит” из одной команды в другую).

Результаты: у пациентов с болезнью Альцгеймера на глобальном уровне наблюдается значительно более высокая гибкость мозговых сетей по сравнению со здоровыми. То есть сеть мозга становится менее стабильной. Такая избыточная гибкость обнаружилась и в шести из двенадцати изученных сетей — в том числе отвечающих за внимание, память и двигательные функции.

Далее учёные оценили потенциал метода для прогноза: среди 617 участников, не имевших деменции на старте, в течение 11 лет у 53 человек развилась деменция по типу Альцгеймера. Анализ показал: высокая гибкость именно в зрительной сети (!) на момент первого сканирования связана с повышенным риском развития деменции в будущем. Исследователи считают: по мере того, как разрушаются главные когнитивные сети, зрительная система мозга вынуждена всё чаще «менять команду», чтобы как-то поддерживать работу мозга.

В работе есть ограничения: число случаев, перешедших к деменции, невелико, а выборка почти полностью состояла из белых американцев, что пока не позволяет делать выводы для более широких популяций.

В будущем планируется проводить аналогичные исследования на разных группах и более современном оборудовании, а также уточнить биологические механизмы изменений. Например, найти связь между гибкостью мозга и наличием в нём белков, связанных с болезнью Альцгеймера.

Тем не менее, предложенный метод даёт надежду на новые способы ранней диагностики и понимания болезни Альцгеймера.