Математическое моделирование сканирований мозга пациентов с болезнью Альцгеймера и других лиц, подверженных риску разрушительного нейродегенеративного расстройства, выявило определенные модели атрофии мозга, которые, по-видимому, связаны с потерей определенных когнитивных способностей. В своем отчете, который был опубликован в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, группа исследователей из Массачусетской больницы общего профиля (MGH) и Национального университета Сингапура описывают, как разные паттерны атрофии могут объяснять различные способы распространения болезни Альцгеймера. проявляется у отдельных пациентов.
"Выраженность симптомов и нейродегенерация могут широко варьироваться у разных пациентов с болезнью Альцгеймера," говорит Томас Йео, доктор философии из Центра биомедицинской визуализации Мартинос при MGH. "Наша работа показывает, что участники этого исследования демонстрируют по крайней мере три модели атрофии – корковую, временную или подкорковую, – которые связаны с вариабельностью когнитивного снижения не только у пациентов с диагнозом Альцгеймера, но и у людей с легкими когнитивными нарушениями или тех, кто когнитивно нормален. но подвержены риску болезни Альцгеймера." Помимо работы в Центре Мартинос, Йео является доцентом кафедры электротехники и вычислительной техники, Исследовательского центра клинической визуализации и Сингапурского института нейротехнологии в Национальном университете Сингапура.
В исследовании анализировались данные, собранные в рамках Инициативы по нейровизуализации болезни Альцгеймера (ADNI), межведомственного проекта по разработке биомаркеров, в том числе анализов крови, тестов спинномозговой жидкости и визуализационных исследований, которые можно использовать для диагностики или в клинических испытаниях. Йео и его команда, включая исследователей из MGH и в Сингапуре, проанализировали МРТ-изображения мозга 378 участников ADNI, когда они участвовали в исследовании. Из этих участников у 188 была диагностирована болезнь Альцгеймера; остальные – 147 с легкими когнитивными нарушениями и 43 с нормальными когнитивными способностями – подвергались повышенному риску в зависимости от уровней в их мозгу бета-амилоидных бляшек, которые характерны для этого заболевания.
В качестве первого шага исследовательская группа проанализировала данные базовых структурных МРТ с использованием математической модели, которая оценила вероятность того, что определенные детали каждого изображения были связаны с атрофией определенного участка мозга. Основываясь на расположении факторов атрофии, они определили три модели факторов атрофии: кортикальный – представляющий атрофию большей части коры головного мозга; височная – указывает на атрофию височной коры (кортикальной доли за ушами), гиппокампа и миндалины; и подкорковые, что указывает на атрофию мозжечка, полосатого тела и таламуса, структур в основании головного мозга.
Анализ сканирований участников исследования, проведенных двумя годами позже, показал, что паттерны факторов атрофии сохранялись у людей и не отражали разные стадии заболевания. Большинство участников – в том числе из групп с легкими когнитивными нарушениями и когнитивно нормальных групп – показали уровни более чем одного фактора атрофии.
Поведенческие и когнитивные тесты участников исследования, проводимые с шестимесячными интервалами, показали связь между конкретными моделями факторов атрофии и конкретными когнитивными дефицитами. Лица, у которых преобладала временная атрофия, имели большие проблемы с памятью, в то время как корковая атрофия была связана с трудностями с управляющей функцией – способностью планировать и достигать целей. Индивидуальные различия в том, как факторы атрофии распределяются в головном мозге, могут позволить предсказать скорость, с которой ожидается снижение когнитивных способностей.
"Большинство предыдущих исследований были сосредоточены на пациентах, у которых уже был диагностирован диагноз, но мы смогли установить отчетливые паттерны атрофии не только у диагностированных пациентов, но и у участников группы риска, которые имели легкие нарушения или были нормальными в когнитивном отношении в начале исследования," Йео говорит. "Это важно, потому что нейродегенеративный каскад, который приводит к болезни Альцгеймера, начинается за годы, а возможно, за десятилетия до постановки диагноза. Поэтому понимание различных паттернов атрофии среди людей из группы риска очень важно.
Он добавляет, "Предыдущие исследования предполагали, что индивидуум может проявлять только один нейродегенеративный паттерн, что является весьма ограничивающим фактором, поскольку у любого пожилого человека одновременно могут происходить множественные патологические факторы, такие как сосудистое поражение наряду с амилоидными бляшками и клубками тау, которые образуются. напрямую связан с болезнью Альцгеймера. Таким образом, можно ожидать, что люди, страдающие множественными сосуществующими патологиями, будут демонстрировать множественные паттерны атрофии."
«Будущие исследования могут в дальнейшем определить, связаны ли эти паттерны атрофии с распределением амилоида и тау, а также с механизмами, с помощью которых они влияют на определенные когнитивные способности», – объясняет Йео. Тот же аналитический подход также может быть применен к другим типам данных о пациентах и распространен на другие нейродегенеративные расстройства, которые вызывают различные паттерны симптомов, такие как болезнь Паркинсона и аутизм.