Когда мозг теряет сложность

Новое исследование показывает: в самых ранних стадиях болезни Альцгеймера электрическая деятельность мозга теряет прежнюю сложность — как будто сложная нейросеть начинает работать простыми, короткими импульсами. Учёные проверили это с помощью комбинации магнитной стимуляции и регистрации электрической активности мозга. Результаты опубликованы в журнале Neuroscience of Consciousness.

Суть проста: наш мозг работает на разных уровнях осознанности. Болезнь Альцгеймера обычно убивает способность помнить факты, события и разговоры — так называемую явную память. При этом «автоматические» навыки вроде ходьбы, еды или даже игры на инструменте часто остаются. Это намекает на то, что болезнь разрушает структуры, связанные именно с сознательной обработкой информации.

Профессор неврологии Andrew E. Budson считает, что такие заболевания коры головного мозга можно рассматривать как расстройства сознания. Согласно его теории, сознание — часть системы явной памяти. Когда кора разрушается, мозг теряет способность поддерживать сложные формы осознанного мышления. Человек остаётся бодрствующим, но его сознательное восприятие слабеет.

Чтобы проверить это, команда исследователей под руководством Brenna Hagan решила найти биологический показатель, который можно измерить. Для этого они использовали показатель, созданный для оценки тяжёлых черепно-мозговых травм — индекс сложности возмущения. Он работает как своеобразный «сонар» для мозга: в здоровом мозге стимул вызывает сложную, длительную реакцию; в нарушенном — реакция проще и короче.

В исследовании участвовали 55 человек: 28 с ранней стадией болезни Альцгеймера или лёгкими когнитивными нарушениями и 27 здоровых пожилых людей. Им проводили магнитную стимуляцию (TMS) и одновременно записывали активность мозга с помощью ЭЭГ.

На голову участникам надевали шапочку с 64 электродами. На череп прикладывали магнитную катушку, которая посылала короткий импульс энергии — «звонок в колокол» мозга. Стимулировали два участка: левую моторную кору, контролирующую движения правой стороны тела, и левую нижнюю теменную долю, участвующую в обработке сенсорной информации и языка.

ЭЭГ фиксировала реакцию мозга на импульс. Затем алгоритм анализировал, сколько раз электрическая активность меняла пространственный узор — так называемые переходы состояний. Чем таких переходов больше, тем более сложная и здоровая реакция.

Результат оказался однозначным: у людей с Альцгеймером сложность мозговой реакции оказалась значительно ниже. Средний балл — 20,1, тогда как у здоровых испытуемых — 28,2. Причём это снижение наблюдалось вне зависимости от того, какую область мозга стимулировали. Вывод: болезнь глобально снижает способность мозга поддерживать сложные сети.

Учёные также сравнили эти данные с клиническими тестами, такими как Montreal Cognitive Assessment. Связи между ними не обнаружилось. Это означает, что стимуляция регистрирует фундаментальное состояние мозга, а не умение человека выполнять задания.

Budson отмечает: хотя сознательная память у пациентов страдает, бессознательные навыки сохраняются. Дома они могут жить по привычным схемам. Но стоит покинуть знакомую среду — и нарушенная сознательная память приводит к дезориентации.

Однако исследование выявило важную странность: многие участники — и больные, и здоровые — набрали баллы, обычно соответствующие бессознательному состоянию у пациентов после тяжёлых травм. Это не означает, что они потеряли сознание. Просто шкалы, созданные для травм, не подходят для старения и нейродегенерации. Вероятно, показатели сознания существуют на спектре.

Это открытие открывает путь к новым исследованиям. Возможно, индекс сложности позволит объективно отслеживать прогресс болезни — от лёгких нарушений до деменции. Поскольку метод не зависит от речи и выполнения задач, он может стать новым биологическим инструментом диагностики.

Если рассматривать болезнь как потерю сознательной обработки, то терапия может сместиться в сторону обучения привычкам и использованию бессознательных систем — чтобы пациенты могли дольше оставаться самостоятельными.

Budson отмечает, что будущее исследований должно раскрыть биологические механизмы, стоящие за потерей мозговой сложности, и улучшить диагностику. Авторами исследования стали Brenna Hagan, Stephanie S. Buss, Peter J. Fried, Mouhsin M. Shafi, Katherine W. Turk, Kathy Y. Xie, Brandon Frank, Brice Passera, Recep Ali Ozdemir и Andrew E. Budson.