«Изнанка» депрессии – нейродегенерация

МЕНЮ


Новости ИИ
Поиск

ТЕМЫ


Big data
Беспилотные автомобили
БПЛА
генетические алгоритмы
Головной мозг
городские сумасшедшие
дополнительная реальность
ИИ проекты
интернет вещей
искусственный интеллект
ИТ-гиганты
квантовые компьютеры
кибербезопасность
Кластеризация
Машинное обучение
Методы научного исследования
наука и образование
нейронные процессоры
нейронные сети
Нейронные сети: искусственные
Нейронные сети: реализация
облачные вычисления
Поведение животных
Поисковые алгоритмы. Ранжирование
Психология
Работа памяти
Разработка ПО
распознавание образов
Распознавание речи
робототехника
Семинары
суперкомпьютеры
Теория эволюции
техническое зрение
Трансгуманизм
Угроза искусственного интеллекта
Чат-боты

АРХИВ


Апрель 2017
Март 2017
Февраль 2017
Январь 2017
Декабрь 2016
Ноябрь 2016
Октябрь 2016
Сентябрь 2016
Август 2016
Июль 2016
Июнь 2016
Май 2016
Апрель 2016
Март 2016
Февраль 2016
Январь 2016
0000

RSS


RSS новости
свиной грипп

Новостная лента форума ailab.ru

2017-04-07 00:10

Головной мозг

Сегодня в мире депрессией страдают около 350 млн человек, а к 2030 г. это заболевание грозит занять первое место по числу лет, «потерянных» из-за недомогания или преждевременной смерти.   По признанию специалистов, именно нейродегенеративные процессы вносят ведущий вклад в патогенез депрессии, особенно ее устойчивых и рецидивирующих форм. Доказательством этому служат результаты недавнего исследования, проведенного в 20 странах мира на огромной выборке в рамках международного проекта изучения мозга ENIGMA. Именно связи нейродегенерации и депрессии  посвящена статья академика РАН Любомира Афтанаса, директора НИИ физиологии и фундаментальной медицины (Новосибирск) и научного руководителя САЕ «Нейронауки в трансляционной медицине» Новосибирского государственного университета, при котором к 2021 г. планируется создать самостоятельный Институт нейронаук со своей клинической базой. Статья опубликована в новосибирском издании «Наука из первых рук».

В лаборатории аффективной, когнитивной и трансляционной нейронауки НИИ физиологии и фундаментальной медицины анализ нейрональной пластичности у пациента с болезнью Паркинсона проводится с помощью диагностической транскраниальной магнитной стимуляции первичной моторной коры мозга с использованием навигационной системы Nexstim eXimia (точность пространственного разрешения – 1 мм).

Первая линия терапии БДР традиционно заключается в лекарственной стабилизации метаболизма биогенных аминов, например, с помощью препаратов, являющихся ингибиторами обратного захвата «гормона счастья» серотонина. Но уже на этом этапе монотерапии возникают серьезные трудности: оказывается, устойчивый терапевтический эффект наблюдается лишь у половины пациентов, и не раньше, чем через несколько недель применения; само же такое лечение сопровождается рядом нежелательных побочных эффектов. При этом обязательным условием положительной динамики в клинической картине у пациента с депрессией служит «разворот» в сторону улучшения нейрональной пластичности.

Такие наблюдения приводят к мысли, что ведущий вклад в патогенез депрессии, особенно ее резистентных и рецидивирующих форм, дают все-таки нарушения нейрональной пластичности, связанные с нейродегенеративными процессами, чему в последние годы появляется все больше эмпирических доказательств. Более того, согласно одному из последних определений БДР оно официально признано умеренно выраженным нейродегенеративным заболеванием.

Надежным свидетельством в пользу этого утверждения ­служат результаты недавнего исследова­ния большого депрессивного расстройства, которое было проведено в 20 странах мира на огромной выборке больных и здоровых людей в рамках глобального проекта изучения мозга ENIGMA. В этом исследовании участвовала лаборатория аффективной, когнитивной и трансляционной нейронауки Института физиологии и фундаментальной медицины совместно с «А1 клиникой» института.

0a0e156d86f688fbfeb4d70fa178e8b9

Для оценки индивидуальной изменчивости структурных образований коры головного мозга у пациентов с большим депрессивным расстройством используются технологии сверхточной (разрешение – 1 мм) нейровизуализации данных МРТ. На фото – визуализация различных отделов коры двух полушарий головного мозга у пациента с депрессией. Данные получены в рамках рабочей группы ENIGMA-MDD.

В результате на основе данных магнитно-резонансной томографии (МРТ) было надежно установлено, что у взрослых пациентов с БДР утончается серое вещество в различных областях коры головного мозга, при этом выраженность и площадь поражения зависят от фазы и истории болезни. У подростков с БДР уменьшается общая площадь, но не толщина, различных участков коры, при этом наиболее выраженные поражения зафиксированы у пациентов с рекуррентной (с наличием повторяющихся эпизодов) формой депрессии. Принципиальный вывод из этой работы: депрессия поражает структуру коры больших полушарий динамическим образом, формируя в течение жизни пациента различную картину нарушений (Schmaal et al. , 2016).

Поиск доказательств гипотезы о решающем вкладе механизмов нейрональной пластичности в патогенез депрессий, а также разработка их эффективной терапии с помощью препаратов нового поколения, «гибридов» антидепрессанта и нейропротектора, – это актуальный вызов ученым и медикам. Если же говорить о классических нейродегенеративных заболеваниях (например, болезни Альцгеймера), для которых фактор нейродегенерации является ключевым, то к настоящему времени полноценно лечить эти заболевания мы так и не научились. И хотя в подобные разработки вкладываются огромные средства, анализ эффективности более сотни фармакологических соединений для терапии и профилактики болезни Альцгеймера показал, что в лучшем случае мы имеем эффект плацебо.

Медицина как «точная наука»

В последние годы клиническая нейронаука развивается в русле так называемой точной медицины (precision medicine). Именно точной, а не «персонализированной», как часто можно слышать. Согласно этому более удачному определению, для эффективной диагностики, терапии и профилактики нейропсихиатрических нарушений необходимо ясно понимать патогенетические механизмы возникновения и динамики болезни у каждого больного. Ключевая задача точной медицины – оказать действенную помощь реальному человеку, минимизируя нежелательные последствия.

Именно в рамках точной медицины должны быть сформированы проверочные алгоритмы, с помощью которых можно быстро и однозначно оценить эффективность ответа конкретного пациента на конкретную лекарственную терапию. Принятое в мире определение такого подхода – это диагностически управляемая терапия, или тераностика.

Только такой подход позволяет максимально правильно и эффективно ответить на все вызовы депрессии, главный из которых связан с отсутствием адекватного терапевтического ответа у достаточно большой группы пациентов. Как говорилось выше, в 40–60?% случаев этого заболевания мы сталкиваемся с устойчивостью к традиционным лекарственным препаратам. И хотя механизмы подобной резистентности в настоящее время активно изучаются, даже самые мощные и быстродействующие антидепрессанты, созданные за последние 5–7 лет, многие из которых еще даже не получили официального признания, в 30–40?% случаев также не работают.

b529bb745f1d397d89f236bb56de7c93

Изучение активности базовых специализированных мозговых нейрональных сетей проводится с использованием высокопольного (3 Тесла) магнитно-резонансного томографа в «А1 клинике» НИИФФМ. Одновременно регистрируется биоэлектрическая активность мозга (электроэнцефалография по 128 каналам) с картированием областей нейрональной активности на основе изменения амплитуды BOLD-сигнала в структурах головного мозга, отражающего уровень насыщения крови кислородом.

Но если лекарство не помогает, его необходимо срочно менять! Сегодня эффективность препарата от депрессии оценивают, главным образом, на основе клинических признаков, и сделать это можно обычно не ранее, чем через 4–8 недель от момента начала лечения. Но что делать, если речь идет о пациенте с высокой суицидальной готовностью, что в случае этой болезни не редкость?

Здесь на помощь должны прийти нейрофизиологические и нейровизуализационные, а также омиксные маркеры. Омиксные технологии были названы по суффиксу «-омик», общему для передовых областей биологии, таких как геномика, транскриптомика, протеомика и метаболомика, которые изучают реализацию наследственной информации на всех уровнях молекулярной организации живого организма, от генома до протеома и метаболома (совокупности всех белков и низкомолекулярных продуктов метаболизма, соответственно).

Для определения эффективности терапии депрессии мы можем использовать целый арсенал омиксных маркеров, начиная с ДНК-маркеров генетического полиморфизма и уровня мРНК до конкретных протеомно-метаболомных характеристик. То же самое можно сказать и в отношении различных клинических форм классических нейродегенеративных заболеваний – болезней Паркинсона и Альцгеймера. В более широком смысле речь идет о разработке предикторов («предсказателей») не только риска возникновения, но и характера клинической динамики и чувствительности к медикаметозной терапии для целого ряда аффективных и нейродегенеративных заболеваний. В отдельную группу, безусловно, необходимо выделить предикторы и маркеры высокой суицидальной готовности.

Примером такого подхода к диагностике эффективности терапии может служить исследование, запланированное в рамках САЕ «Нейронауки в трансляционной медицине» НГУ. Речь идет об использовании в качестве динамического маркера уровня нейрональной пластичности характеристик обонятельного эпителия верхних носовых ходов пациента, который в то же время является периферическим звеном обонятельного анализатора головного мозга и содержит полноценные мозговые нейроны. Образцы такого эпителия легко получить с помощью простой амбулаторной биопсии.

67235669a9e9085c8e5f961058b55cb5 (1)

Использование программы Shape для оценки индивидуальной изменчивости глубинных, подкорковых образований головного мозга у пациентов с депрессией позволяет получить точные количественные оценки их формы и размера. Данные получены в рамках рабочей группы ENIGMA-MDD.

Далее открываются широкие возможности: мы можем оценить характер и динамику процессов нейрональной пластичности в ответ на специфическую лекарственную терапию по изменению уровня содержания таких маркеров, как нейротрофический фактор мозга (BDNF) или мРНК. Более того, из обонятельного нейронального эпителия можно получать стволовые клетки – предшественники нейронов, культивировать их и использовать для тестирования лекарственных препаратов. В результате в будущем мы сможем оценивать адекватность назначенного медикаментозного лечения уже через несколько дней (а не недель) после начала лечения. Пилотное исследование на эту тему мы уже выполняем в рамках гранта РНФ.

Если же пациент с депрессией в принципе не отвечает на «лечение таблетками», то сегодня есть возможность прибегнуть к альтернативному лечению – навигационной транскраниальной стимуляции головного мозга (ритмической магнитной, постоянным или переменным током и др.), которая является лидирующим трендом в современной клинической нейронауке. Эффективность этих неинвазивных методов в случае лекарственной устойчивости достаточно высока. Лечение персонифицировано, так как все «координаты» мозга пациента, отсканированного с помощью МРТ, передаются в навигационную компьютерную систему. С помощью этой системы можно с высокой (до 1 мм) точностью позиционировать катушку над специализированными участками коры больших полушарий, участвующих в процессах развития депрессий и нейродегенеративных заболеваний, и направить туда стимулирующие импульсы.

В США такой метод стимуляции мозга официально зарегистрирован в качестве нефармакологической технологии терапии депрессий. В принципе, вся линейка подобных технологий разработана и в лаборатории аффективной, когнитивной и трансляционной нейронауки НИИФФМ, и сейчас мы активно работаем над их усовершенствованием и внедрением в клиническую практику специализированной клиники нашего института.

Вступаем в игру

Несмотря на отдельные достижения, с точки зрения представленности аппаратных клинических нейротехнологий наша страна на карте мира в целом выглядит пока как пустыня. Тем более важно, что благодаря усилиям новосибирских и московских исследователей из ведущих научных центров в России создаются первые «оазисы» подобных технологий.

06f313d44168f00ecb8007014c124db2

В «А1 клинике» НИИФФМ проводится лечение депрессий с помощью роботизированной терапевтической навигационной ритмической магнитной стимуляции определенных участков коры левого полушария. Стимулирующую катушку удерживает в точных координатах головного мозга пациента робот smartmove™ производства фирмы ANT Neuro (Нидерланды).

В дальнейшем большую роль в развитии нашей страны должна сыграть Национальная технологическая инициатива (НТИ) «НейроНет». В ее основе лежит концепция, что следующий этап развития интернета будет базироваться на основе нейрокомпьютерных интерфейсов, а сами компьютеры станут похожими на мозг благодаря использованию гибридных цифроаналоговых архитектур. В центре внимания созданного в рамках этой инициативы проекта CoBrain, призванного обеспечить преодоление технологических барьеров и консолидацию научных и внедренческих ресурсов РФ, лежат исследования, связанные с расширением ресурсов мозга человека, в первую очередь за счет его прямой интеграции с техническими информационно-аналитическими комплексами и робототехническими устройствами. Предполагается, что это станет основой грядущей технологической революции.

В рамках этого проекта планируется создать не менее десяти НейроНет-центров (ННЦ), основными структурными компонентами которых станут научно-исследовательские лаборатории мирового класса. Такое объединение поможет создать единую базу нейроданных (Big Data).

a12a2b882f2d6af8d371f97a0d3f797e

Международный консорциум по изучению мозга ENIGMA объединяет научно-исследовательские коллективы пяти континентов. Цветом обозначена тематика рабочих групп.

Кластер в Новосибирске должен был начать работу уже в 2016 г., но его открытие было перенесено проектным офисом НТИ на 2017 г. по техническим причинам. Предполагается, что новосибирский НейроНет-центр объединит всех основных научных «игроков»: САЕ «Нейронауки в трансляционной медицине» НГУ, институты СО РАН, новосибирские технопарки, медицинские клиники и НИИ, а также зарубежные и международные научно-исследовательские организации, в том числе консорциум ENIGMA.

Научная продукция лабораторий, входящих в состав НейроНет-центров, будет разрабатываться с прицелом на рынок по самым разным направлениям: нейромедицина, нейрообразование, нейрокоммуникации и нейромаркетинг, нейроразвлечения и т.?п. Обязательная компонента всех НейроНет-центров – образовательная. Причем ориентироваться они будут даже не на студентов, а на более молодое поколение, используя клубы юных технологов и бизнес-акселераторы, которые будут рождаться в новом информационном поле. Примером такого подхода может служить созданная в 2016 г. Научно-техническая проектная лаборатория НГУ «Инжевика», где будущие нейротехнологи могут заниматься робототехникой и компьютерными технологиями.

В рамках научно-образовательного консорциума САЕ «Нейронауки в трансляционной медицине» в НГУ уже сделаны первые практические шаги.

89f094781371dc3cbc984fb212526b7f

Изображение окровавленной руки (фото слева) – не кадр из фильма ужасов, а один из стимулов для оценки эмоциональной реакции с использованием электроэнцефалографии в рамках исследования активности мотивационных систем головного мозга. Цель подобных работ – создание диагностического комплекса для быстрого обнаружения депрессий и тревожных состояний. Оценка биоэлектрической активности мозга в ответ на предъявление изображений человеческих лиц (фото справа) с разным эмоциональным выражением – один из этапов изучения механизмов восприятия собственной идентичности, результаты которого будут использованы для диагностики депрессий.

В первую очередь это создание кафедры нейронаук и лаборатории трансляционной и клинической нейронауки, которые начали активно работать в 2017 г. Проблема в том, что современные достижения наук, занимающихся исследованиями мозга, сейчас не встроены в традиционные клинические дисциплины, относящиеся к компетенциям врача-невролога, психиатра или психотерапевта. На новой кафедре будут разработаны спецкурсы для студентов медицинского факультета («Аффективная нейронаука: от нормы к психопатологии», «Биологическая психиатрия» и др.), которые дадут им возможность освоить основы клинической нейронауки.

Появятся новые учебные курсы и для студентов немедицинских факультетов. Целесообразно разработать обязательную общую программу, которая будет знакомить будущих ученых с современными представленями о ментальном здоровье, способами сохранения креативного потенциала и т.?д.

Следующим шагом должно стать создание клинической базы НГУ, которое начнется с проектирования учебно-научно-медицинского центра, где смогут работать не только студенты, от первокурсника до будущего магистра, но и специалисты со всего мира. На его базе планируется создание Центра ментального здоровья НГУ – современной нейроклиники, где здоровый человек сможет получить информацию о рисках возникновения того или иного нервно-психического заболевания или диагностировать скрытую патологию, а больной – помощь с позиций точной медицины.

Особое внимание сегодня привлекает и проблема аутизма. Постановка такого диагноза требует от врача, с одной стороны, определенной компетенции, с другой – понимания, что за этим должны последовать некие организационные решения, которые не всегда нравятся руководителям. Мы планируем активную работу в этой области, в первую очередь по организации первого в РФ масштабного мультицентрового исследования аутизма.

170973ec9714a4e04178498112e804e0

С помощью современного диффузионно-тензорного метода нейровизуализации, основанного на данных диффузии воды в тканях, можно наглядно представлять и анализировать распределение в полушариях головного мозга «белого вещества», образованного нервными волокнами. На фото – разные проекции проводящей структуры полушарий головного мозга. Данные получены в рамках рабочей группы ENIGMA-MDD

На 2018 г. запланировано создание при НГУ Центра экспериментальной патопсихологии и доказательной психотерапии параллельно с развертыванием Центра депрессии. Необходимость в этих структурах во многом определяется еще и тем, что достаточно большое число психотерапевтов не имеют психиатрического образования. Сегодня, оказывая помощь пациенту, они в большей степени используют технологии психологического консультирования. Между тем понять патогенетические нейробиологические процессы, лежащие в основе депрессии, может только психиатр, и их адекватная коррекция с помощью современных методов биологической психиатрии – только его прерогатива. При этом важная роль психотерапии в лечении таких больных не ставится под сомнение: речь идет о правильном сочетании методов.

Организация подобных образовательно-лечебных центров – цивилизованный способ реализации адекватного комплексного подхода к лечению депрессий и других аффективных патологий с использованием всего терапевтического арсенала психиатрии и доказательной психотерапии. Предполагается, что доходы от платных образовательных, медицинских и консультационных услуг в этой сфере к 2019 г. должны достигнуть более 200 млн руб. в год, т.?е. эта научно-исследовательская программа должна стать самоокупаемой. В самой отдаленной перспективе – к 2021 г., планируется создать при НГУ самостоятельный Институт нейронаук со своей клинической базой. Соединив в одном месте все компетенции, мы, в конечном счете, получим главное – современного врача, который будет смотреть на пациента с точки зрения самых продвинутых представлений о здоровье, где элемент «нейро-» станет ведущим.

Текст: академик РАН Любомир Афтанас

Литература

Бэйлок С. Мозг и тело. Как ощущения влияют на наши чувства и эмоции. М.: МИФ, 2015. 272 с.

Корб А. Как нейрофизиология помогает справиться с негативом и депрессией — шаг за шагом. М.: МИФ, 2016. 256 с.

Зельман В.Л. « Википедия мозга» против слабоумия, психических заболеваний и мозговых «катастроф» // НАУКА из первых рук. 2016. №1?(67). С. 18–23.

Aftanas L.?I., Akhmetova O.?A., Brack I.?V. et al. Cognitive and affective strategies during gazing at one’s own face in patients with major depressive disorder // Psychophysiology. 2016. V.  53(1). . 1–54.

Aftanas L.?I., Golocheikine S.?A. Human anterior and frontal midline theta and lower alpha reflect emotionally positive states and internalized attention: high-resolution EEG investigation of meditation // Neurosci. Lett. V. 310 . 57–60.

Reva N.?V., Pavlov S.?V., Loktev K.?V. et al. The influence of long term Sahaja Yoga meditation practice on emotional processing in the brain: an ERP study // Neuroscience. 2014. V. 281. . 195–201.

# : 21 Мар 2017 , Сердечных дел мастера , том 73, №

Источник: neuronovosti.ru