Как заглянуть в мозг без сверления

Новое исследование в журнале Molecular Psychiatry показало: сочетание неинвазивного сканирования мозга и компьютерного моделирования позволяет проследить, как лекарства от деменции реально работают в живом мозге. Речь идёт о способе, который может заменить инвазивные процедуры и ускорить проверку новых препаратов от болезни Альцгеймера.

Автор исследования, профессор когнитивной неврологии Джеймс Роу из Кембриджа, объясняет: чтобы двигаться вперёд в лечении Альцгеймера, нужны инструменты, которые могут «увидеть» изменения в человеческом мозге так же детально, как это делается на животных моделях. Проблема в том, что мозг надёжно укрыт черепом и крово-мозговым барьером, так что прямые тесты на живом человеке — мечта фантастов.

Учёные решили проверить: можно ли понять, как действует препарат, вообще не вторгаясь в организм. В качестве подопытного лекарства взяли мемантин — известное средство от умеренной и тяжёлой деменции. Мемантин работает через NMDA-рецепторы — «док-станции» на нейронах, которые регулируют память и обучение. В норме их контролирует магний, не позволяющий кальцию заливать клетки. При Альцгеймере этот механизм ломается, что приводит к постепенному ухудшению когнитивных функций. Мемантин помогает восстановить баланс и защитить клетки.

Чтобы отследить работу мемантина, исследователи использовали магнитоэнцефалографию — метод, который измеряет слабейшие магнитные поля, возникающие при работе нейронов. Затем эти сигналы прогонялись через сложные математические модели, имитирующие поведение нейронных сетей.

В первом эксперименте участвовали 19 здоровых взрослых. Каждый проходил два сеанса МЭГ: с мемантином и с плацебо. Во время сканирования им проигрывали повторяющиеся звуки с редкими изменениями тона — метод, вызывающий реакцию мозга «несоответствие ожидаемому». Эта реакция сильно зависит от работы NMDA-рецепторов, и исследователи увидели, что мемантин действительно влияет на них так, как должен.

Модели уловили мельчайшие изменения просто по магнитным сигналам — без крови, без биопсий, без уколов. Это серьёзное доказательство того, что метод работает.

Во втором эксперименте участвовали 42 пациента с лёгкими когнитивными нарушениями или Альцгеймером. У всех был подтверждён амилоид — характерный маркер болезни. Их мозговую реакцию измерили в начале исследования и повторили у 30 человек через 16 месяцев.

Реакция на неожиданные звуки у больных была слабее, чем у здоровых — и со временем становилась ещё слабее. Чем ниже были их баллы по шкале MMSE (стандартный тест когнитивных способностей), тем хуже работали NMDA-рецепторы. Моделирование показало: естественная блокировка рецепторов у пациентов сокращается, и ухудшение совпадает с прогрессированием болезни. Всё — ровно наоборот тому, что делает мемантин.

По словам Роу, сочетание МЭГ и биофизических моделей позволяет увидеть действие препарата «извне», без вмешательства. Это открывает путь к быстрой проверке новых лекарств и сокращает риск, стоимость и сроки испытаний. Учёные признают: пока модели анализируют лишь две зоны мозга, иначе вычисления станут неподъёмными. Но планируют расширять метод и использовать его на новых экспериментальных препаратах.

Исследование показывает: деменция — болезнь, поддающаяся лечению, и развитие технологий позволяет быстрее находить эффективные средства. Работа выполнена большой командой исследователей, включая Juliette H. Lanskey, Amirhossein Jafarian, Laura E. Hughes, Melek Karadag, Ece Kocagoncu, Matthew A. Rouse, Natalie E. Adams, Michelle Naessens, Vanessa Raymont, Mark Woolrich, Krish D. Singh, Richard N. Henson и James B. Rowe.