В мозге людей с психозом нарушается работа двух ключевых систем: "фильтра", который направляет внимание на важные внешние события и внутренние мысли, и "предиктора", состоящего из путей, предвосхищающих вознаграждение. Дисфункция этих систем затрудняет понимание реальности, что проявляется в виде галлюцинаций и бреда.
Результаты исследования, проведенного под руководством Стэнфордской медицины и опубликованного в журнале Molecular Psychiatry, основаны на данных сканирования мозга детей, подростков и молодых людей с психозом. Результаты подтверждают существующую теорию о том, как происходит разрыв с реальностью.
"Эта работа представляет собой хорошую модель для понимания развития и прогрессирования шизофрении, что является сложной проблемой", - говорит ведущий автор Каустуб Супекар, PhD, клинический доцент психиатрии и поведенческих наук.
Результаты, полученные у людей с редким генетическим заболеванием, называемым синдромом делеции 22q11.2, у которых наблюдаются психозы, а также у людей с психозами неизвестного происхождения, углубляют понимание учеными основных механизмов работы мозга и теоретических основ, связанных с психозами".
Во время психоза пациенты испытывают галлюцинации, например, слышат голоса, и придерживаются бредовых убеждений, например, считают, что люди, которых нет в реальности, существуют. Психоз может возникать сам по себе и является отличительной чертой некоторых серьезных психических заболеваний, включая биполярное расстройство и шизофрению. Шизофрения также характеризуется социальной замкнутостью, дезорганизованным мышлением и речью, снижением энергии и мотивации.
Изучить, как шизофрения зарождается в мозге, довольно сложно. Обычно это заболевание возникает у подростков или молодых людей, большинство из которых вскоре начинают принимать антипсихотические препараты для облегчения симптомов. Когда исследователи анализируют снимки мозга людей с установленной шизофренией, они не могут отличить последствия болезни от воздействия лекарств. Они также не знают, как шизофрения изменяет мозг по мере прогрессирования заболевания.
Чтобы получить раннее представление о процессе развития болезни, специалисты из Стэнфордской медицины изучали молодых людей в возрасте от 6 до 39 лет с синдромом делеции 22q11.2 - генетическим заболеванием, при котором риск развития психоза, шизофрении или обоих заболеваний составляет 30%. Как выяснилось, функции мозга у пациентов с синдромом 22q11.2, страдающих психозом, схожи с таковыми у людей с психозом неизвестного происхождения. И эти мозговые паттерны совпадают с тем, что, по предположениям исследователей, ранее порождало симптомы психоза.
"Выявленные нами мозговые паттерны подтверждают наши теоретические модели того, как системы когнитивного контроля дают сбой при психозе", - говорит старший автор исследования Винод Менон. По его словам, мысли, не связанные с реальностью, могут захватить сети когнитивного контроля мозга. "Этот процесс нарушает нормальное функционирование когнитивного контроля, позволяя навязчивым мыслям доминировать, что приводит к появлению симптомов, которые мы называем психозом".
Церебральная сортировка
В норме система когнитивной фильтрации мозга - она же сеть внимания - работает за кулисами, избирательно направляя наше внимание на важные внутренние мысли и внешние события. С ее помощью мы можем отбросить иррациональные мысли и несущественные события и сосредоточиться на том, что для нас реально и значимо, например, обратить внимание на дорожное движение, чтобы избежать столкновения.
Вентральный стриатум, небольшая область мозга, и связанные с ним мозговые пути, управляемые дофамином, играют важную роль в прогнозировании того, что будет полезным или важным.
Для исследования ученые собрали максимально возможное количество данных функциональной МРТ-сканирования мозга молодых людей с синдромом делеции 22q11.2 - всего 101 человек, прошедших сканирование в трех разных университетах. (В исследование также вошли снимки мозга нескольких групп сравнения без синдрома делеции 22q11.2: 120 человек с ранним идиопатическим психозом, 101 человек с аутизмом, 123 человека с синдромом дефицита внимания/гиперактивности и 411 здоровых людей).
Генетическое заболевание, характеризующееся делецией части 22-й хромосомы, встречается у 1 из каждых 2-4 тысяч человек. Помимо 30-процентного риска развития шизофрении или психоза, люди с этим синдромом могут также страдать аутизмом или синдромом дефицита внимания и гиперактивности, поэтому эти заболевания были включены в группы сравнения.
Исследователи использовали алгоритм машинного обучения под названием пространственно-временная глубокая нейронная сеть, чтобы охарактеризовать особенности работы мозга у всех пациентов с синдромом делеции 22q11.2 по сравнению со здоровыми людьми. На основе когорты пациентов, чей мозг был просканирован в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе, они разработали алгоритмическую модель, которая отличала снимки мозга людей с синдромом делеции 22q11.2 от тех, у кого его не было. Модель предсказывала синдром с точностью более 94%. Они проверили модель на дополнительных группах людей с генетическим синдромом и без него, которые прошли сканирование мозга в Калифорнийском университете в Дэвисе и Папском Католическом университете Чили, и показали, что в этих независимых группах модель сортировала снимки мозга с точностью от 84 до 90%.
Затем исследователи использовали модель для изучения того, какие особенности мозга играют наибольшую роль в развитии психоза. Предыдущие исследования психоза не давали последовательных результатов, вероятно, из-за слишком маленького размера выборки.
Сравнивая снимки мозга пациентов с синдромом делеции 22q11.2, у которых был и не было психоза, исследователи показали, что области мозга, которые вносят наибольший вклад в развитие психоза, - это передняя инсула (ключевая часть сети осознания или "фильтра") и вентральный стриатум ("предиктор вознаграждения"); это было верно для разных когорт пациентов.
При сравнении особенностей мозга людей с синдромом делеции 22q11.2 и психозом с людьми с психозом неизвестного происхождения модель обнаружила значительное совпадение, что указывает на то, что эти особенности мозга характерны для психоза в целом.
Вторая математическая модель, обученная отличать всех людей с синдромом делеции 22q11.2 и психозом от тех, кто имеет генетический синдром, но не страдает психозом, отобрала сканы мозга людей с идиопатическим психозом с точностью 77,5%, что еще раз подтверждает идею о том, что центры фильтрации и предсказания мозга являются ключевыми для психоза. Более того, эта модель была специфична для психоза: она не могла классифицировать людей с идиопатическим аутизмом или СДВГ.
"Было очень интересно проследить наши шаги назад к нашему первоначальному вопросу - "Каковы дисфункциональные системы мозга при шизофрении?" - и обнаружить схожие закономерности в этом контексте", - говорит Менон. "На нейронном уровне характеристики, отличающие людей с психозом при синдроме делеции 22q11.2, зеркально отражают пути, которые мы выявили при шизофрении. Эта параллель укрепляет наше понимание психоза как состояния с идентифицируемыми и последовательными мозговыми сигнатурами". Однако эти мозговые сигнатуры не наблюдались у людей с генетическим синдромом, но без психоза, что дает подсказку для будущих направлений исследований, добавил он.
Применение для лечения или профилактики
Помимо подтверждения теории ученых о том, как возникает психоз, результаты исследования имеют значение для понимания этого заболевания и, возможно, его предотвращения.
"Одна из моих целей - предотвратить или задержать развитие шизофрении", - говорит Супекар. Тот факт, что новые результаты согласуются с предыдущими исследованиями команды о том, какие мозговые центры вносят наибольший вклад в развитие шизофрении у взрослых, говорит о том, что, возможно, существует способ ее предотвратить. "При шизофрении к моменту постановки диагноза в мозге уже происходит много повреждений, и изменить течение болезни бывает очень сложно. Мы увидели, что на ранних стадиях заболевания функциональные взаимодействия между областями мозга в рамках одних и тех же систем мозга нарушены", - добавил он. "Эти нарушения начинаются не в 20 лет, они проявляются уже в 7-8 лет".
Исследователи планируют использовать существующие методы лечения, такие как транскраниальная магнитная стимуляция или фокусированный ультразвук, направленные на эти мозговые центры у молодых людей, подверженных риску развития психоза, например, с синдромом делеции 22q11.2 или с двумя родителями, страдающими шизофренией, чтобы проверить, предотвратят ли они или отсрочат начало заболевания или ослабят симптомы после их появления.
Результаты также свидетельствуют о том, что использование функциональной МРТ для мониторинга активности мозга в ключевых центрах может помочь ученым изучить, как действуют существующие антипсихотические препараты.
Стэнфордская медицина, Пер.: PSYCHOL-OK.RU
