Нейровизуализация в психиатрии

МЕНЮ


Искусственный интеллект
Поиск
Регистрация на сайте
Помощь проекту

ТЕМЫ


Новости ИИРазработка ИИВнедрение ИИРабота разума и сознаниеМодель мозгаРобототехника, БПЛАТрансгуманизмОбработка текстаТеория эволюцииДополненная реальностьЖелезоКиберугрозыНаучный мирИТ индустрияРазработка ПОТеория информацииМатематикаЦифровая экономика

Авторизация



RSS


RSS новости


2019-11-29 15:56

работа мозга

В замечательную эпоху, когда Крепелин, Альцгеймер и их коллеги описали признаки деменции, шизофрении и биполярного расстройства, которые сохраняются и в современной диагностической классификации, уже были очевидны как возможности, так и проблемы, связанные с пониманием их этиологии.

Идентификация глубокой атрофии головного мозга в сочетании с нейронными бляшками и фибриллярными клубочками в посмертной ткани, связанной с когнитивными, эмоциональными и поведенческими изменениями при деменции, намекала на то, что многие психоневрологические расстройства могут быть связаны с идентифицируемыми нейропатофизиологическими субстратами.

Тем не менее, неспособность одной и той же группы ученых использовать одни и те же методы, чтобы обнаружить точную нейробиологию для преждевременного слабоумия. (шизофрения) или маниакально-депрессивного психоза быстро высветили относительно большую сложность лежащей в основе нейробиологии этих расстройств.

Сегодня, несмотря на то, что более 15 000 работ, перечисленных в PubMed для «магнитно-резонансной томографии и психиатрии», и почти 3000 работ, перечисленных для «позитронно-эмиссионной томографии и психиатрии», не было выявлено ни одного нейровизуального биомаркера для психических расстройств, достаточного для того, чтобы направлять психиатрическую диагностику или лечение в необходимое русло.

Существует множество факторов, которые могут способствовать этому отсутствию прогресса, начиная от отсутствия до недавнего времени достаточно крупномасштабных исследований, разработанных специально для этой цели, до отсутствия достаточно четкого понимания основополагающей биологии этих расстройства, чтобы направлять разработку информативных биомаркеров.

Тем не менее, нейровизуализация сформировалась за последние 30 лет как важная исследовательская стратегия, использующая постоянно расширяющийся набор доступных инструментов, включая рентгенографический (то есть рентгеновский), магнитно-резонансный (т. е. МРТ, DTI, МРТ, ASL , MRA, MRS), эмиссионный томографический (т.е. PET, SPECT), спектроскопический, ближний инфракрасный и электрофизиологический (электроэнцефалография, магнитоэнцефалография) подходы к оценке структуры, функции и химии мозга человека.

Эти современные технологии доказали свою пользу при проверке старых патогенетических гипотез, расширения возможностей когнитивной нейробиологии, открытия новых механизмов патогенеза психических расстройств и положили начало характеристики вклада микроуровня в изучение поведения и психических расстройств в целом.

Вклад методов визуализации в проверку патогенетических гипотез, возможно, лучше всего иллюстрирует работа, посвященная роли дофамина в патогенезе шизофрении.

К середине 1970-х годов было выдвинуто предположение, что дофамин играет центральную роль на основе трех кардинальных наблюдений:

1) Амфетамин, по-видимому, вызывал психотические симптомы у людей, ранее с не диагностированных с психотическим расстройством, и усиливал симптомы у пациентов с диагнозом шизофрения.

2) Модели на животных предполагали, что эффекты амфетамина были опосредованы, по крайней мере частично, дофамином.

3) психотические симптомы можно лечить, истощая дофамин мозга или блокируя рецепторы дофамина.

Несмотря на то, что на исследования шизофрении с помощью методов нейровизуализации ушло почти 25 лет, появление визуализации SPECT и PET, разработка низкоаффинных радиотрекеров для рецептора дофамина D2 и подтверждение амфетаминового вытеснения этих радиотрекеров D2 из их рецепторов в качестве косвенной меры высвобождения дофамина, эти исследования в конечном итоге продемонстрировали:

1) повышенное высвобождение дофамина в полосатом теле при шизофрении, в том числе у пациентов, не получавших лекарств;

2) повышенное высвобождение дофамина было характерной чертой ассоциативного дорсального полосатого тела, а не вентрального лимбического полосатого тела или коры;

3) увеличение дофамина было связано с уровнем психотических симптомов и было менее заметно повышено у не психотических пациентов с шизофренией;

4) степень увеличенной занятости D2-рецепторов дофамином у пациентов коррелировала с прогнозируемой оптимальной загрузкой этих рецепторов лекарствами-антагонистами D2-рецепторов, то есть, что лечение работало путем снижения передачи сигналов D2 в дорсальном стриатуме.

Дальнейший прогресс в этих исследованиях привел к пониманию значимости нарушений в передаче сигналов дофамина в более широком нейробиологическом контексте, особенно подчеркивая первичные аномалии в передаче сигналов глутамата, которые могут вызывать гиперактивность входов дофамина в стриатум.

Несмотря на то, что функциональная МРТ (МРТ) еще не является главенствующей при психиатрической диагностике или лечении, она играет ключевую роль в трансляционной когнитивной нейробиологии.

Например, исследования МРТ выявили связанные с миндалиной нейронные цепи (то есть: миндалина, вентральный стриатум, орбитальная лобная кора, передняя поясная извилина, инсула, передний гиппокамп) в приобретении, реконсолидацией и исчезновением чувства страха у человека.

Эта работа также поддерживала модели, связанные с теорией обучения, включающие те же схемы в тревожных расстройствах, и предоставила доказательства того, что когнитивно-поведенческие и фармакологические методы лечения способны нормализовать контуры (нейронные сети) активности.

Тесно связанные схемы были связаны и с зависимостями, поведением вознаграждения (например, азартными играми, сексом) и злоупотреблением психоактивными веществами (например, алкоголь, кокаин, еда, опиаты).

Кроме того, функциональная МРТ предоставила основанное на человеческом контуре понимание процесса зависимости, то есть интоксикации, приобретения и исчезновения обусловленных реакций Павлова, вызванного стрессом и восстановления жажды, инструментального обучения, связанного с вознаграждением, и формирования привычек.

При шизофрении наблюдается прогрессивное снижение объема серого и белого вещества коры при МРТ, снижение целостности следов белого вещества по данным DTI, аномалии активности в мозге (функциональная связность покоя) и дефицит сигнала по сравнению с фоновой активностью высокочастотных корковых колебаний на ЭЭГ.

В то время как некоторые исследования подчеркивают региональные изменения, особенно с участием префронтальных или височных кортикальных слоев, другие исследования подчеркивают существование глобальных или крупномасштабных изменений в организационной структуре корковой функциональной связности.

Исследования функциональной связности идут параллельно с исследованиями фМРТ, описывающими снижение активации нейронных цепей, обслуживающих широкий спектр когнитивных функций, и снижение функциональной связности в этих цепях по мере их активации во время выполнения задачи.

Методы нейровизуализации также дают представление о связи между нейровоспалением, глиальной дисфункцией и глутаматной синаптической дисфункцией при депрессии.

Глия особенно уязвима для повреждения этими воспалительными процессами, что согласуется с посмертными данными о сокращении глиальных популяций, связанных с депрессией.

Прогнозируется, что эти глиальные дефициты уменьшат их способность поглощать и активировать глутамат, повышая уровни внесинаптического глутамата.

В последнее время магнитно-резонансная спектроскопия (MRS) стала мощным инструментом для характеристики нарушений функциональной целостности нейрональных и глиальных механизмов в энергетическом обмене и нейротрансмиссии аминокислот, связанных с психическими расстройствами. 13C-MRS с использованием 13C-меченой глюкозы и ацетата в качестве метаболических индикаторов является мощным инструментом для характеристики влияния глиальной дисфункции и потери на метаболизм энергии мозга и нейротрансмиссию глутамата в моделях на животных.

Наконец, нейровизуализация внесла уникальный вклад в современное понимание макросхем мозга. Этот прогресс позволяет выявить новые особенности функциональной организации коры человека и пролить свет на связи между нейронными сетями, нормальным поведением и психическими расстройствами.

Тем не менее, нейровизуализация еще не стала общепризнанным диагностическим инструментом в психиатрии. Обучение с помощью опорных векторов было применено к структурным данным МРТ, DTI и fMRI с целью выявления моделей результатов, которые могли бы заменить психопатологические симптомы в качестве феноменологической основы для психиатрических диагнозов.

Если бы диагнозы основывались просто на дискретных схемах изменений в наборе параметров, например, на точках данных при сканировании МРТ, этот подход мог бы оказаться мощным средством для определения диагноза в психиатрии.

На сегодняшний день исследования позволяют отделить здоровых субъектов от пациентов с диагнозом шизофрении с точностью 70–90% и отделить пациентов с биполярным расстройством от обеих групп с более низким уровнем точности.

Современные методы визуализации также ограничены, потому что они описывают структуру, функцию и химию мозга с гораздо более низким пространственным и временным разрешением или пониженной чувствительностью по сравнению с более инвазивными и информативными методами, которые можно применять для исследования животных.

Это наблюдение указывает на сохраняющиеся критические технические пробелы в способности нейровизуализации характеризовать структуру, функцию и химию микросхем, что является фундаментальным препятствием для трансляции знаний по уровням генов, белков, клеток, локальных сетей, распределенных сетей. и поведения в человеческом мозге.

Неспособность уловить разнообразие молекулярных, синаптических, клеточных и микросхемных механизмов, которые в настоящее время не поддаются разрешению нейровизуализации и которые могут вызвать общие нарушения в функции макро-схемы, является потенциально фундаментальной проблемой для применения нейровизуализации в диагностике и лечении психических расстройств.

Как отмечалось выше, могут существовать способы создания эвристических и вычислительных моделей, которые позволяют исследователям в области нейробиологии преодолеть разрыв в знаниях между базовыми и клиническими исследованиями в области нейронауки, возможно, путем объединения нейровизуализации с данными генетики, фармакологии, данных моделей на животных, посмертного исследования тканей человека получить значимые данные для диагностики и лечения психических расстройств.

Представляют интерес исследования индуцированных плюрипотентных стволовых клеток человека, культивируемые нейроэпителиальные клетки носа, как методов диагностики и лечения.

Однако, эти интегративные стратегии в настоящее время носят в основном исследовательский характер.


Источник: minutkoclinic.com

Комментарии: