Повреждение белого вещества после травмы головного мозга в большей степени предсказывает когнитивные нарушения.
Новое исследование Университета Айовы США бросает вызов идее о том, что серое вещество (нейроны, образующие кору головного мозга) более важно, чем белое вещество (покрытые миелином аксоны, которые физически соединяют области нейронов), когда речь заходит о когнитивном здоровье и функциях. Полученные результаты могут помочь неврологам лучше прогнозировать долгосрочные последствия инсультов и других форм черепно-мозговой травмы.
Исследование, опубликованное в PNAS, анализирует сканирование мозга и тесты когнитивных функций более 500 человек с локализованными областями повреждения мозга, вызванными инсультами или другими формами черепно-мозговой травмы. Изучая расположение повреждений головного мозга, также известных как повреждения, команда UI из США, возглавляемая Ребером и Аароном Боесом, доктором медицинских наук, коррелировала уровень связанности поврежденных областей с уровнем когнитивной инвалидности, которую испытывал пациент. Полученные данные свидетельствуют о том, что повреждение связанных областей белого вещества более предсказывает когнитивные нарушения, чем повреждение связанных центров серого вещества.
Сетевые концентраторы и функции мозга
Исследования в области познания часто фокусируются на сетях внутри мозга и на том, как различные конфигурации сетей способствуют различным аспектам познания. Были разработаны различные математические модели для измерения связности сетей и выявления узлов, или сильно связанных областей мозга, которые, по-видимому, играют важную роль в координации обработки в сетях мозга.
Команда UI использовала эти хорошо принятые математические модели для определения местоположения концентраторов как в сером, так и в белом веществе на основе изображений мозга нормальных здоровых людей. Затем исследователи использовали сканирование мозга пациентов с поражениями головного мозга, чтобы найти случаи, когда области повреждения совпадали с концентраторами. Используя данные многочисленных когнитивных тестов для этих пациентов, они также смогли измерить влияние повреждения концентратора на когнитивные результаты. Удивительно, но повреждение связанных узлов серого вещества не имело сильной связи с плохими когнитивными результатами. Напротив, повреждение концентраторов плотного белого вещества было тесно связано с нарушением когнитивных функций.
"Мозг-это не чистый холст, где все области эквивалентны; небольшое повреждение в одной области мозга может оказать очень минимальное влияние на познание, в то время как другое может оказать огромное влияние. Эти результаты могут помочь нам лучше предсказать, основываясь на местоположении повреждения, какие пациенты подвержены риску когнитивных нарушений после инсульта или другой травмы головного мозга", - говорит Боес, профессор педиатрии, неврологии и психиатрии, член Института неврологии штата Айова. "Лучше знать эти вещи заранее, так как это дает пациентам и членам их семей более реалистичный прогноз и помогает более эффективно ориентироваться на реабилитацию."
Реестр пользовательского интерфейса - это уникальный ресурс для нейробиологов США и некоторых мировых клиник.
Важно отметить, что новые результаты были основаны на данных более чем 500 отдельных пациентов, что является большим числом по сравнению с предыдущими исследованиями и предполагает, что результаты являются надежными. Данные поступили из двух регистров: один из Вашингтонского университета в Сент-Луисе, который предоставил данные от 102 пациентов, и Неврологический регистр Айовы, основанный в UI, который предоставил данные от 402 пациентов.
Регистру Айовы более 40 лет, и он является одним из самых хорошо охарактеризованных регистров пациентов в мире, с почти 1000 испытуемыми с хорошо охарактеризованными когнитивными способностями, полученными в результате нескольких часов нейропсихологических тестов на бумаге и карандаше, а также детальной визуализации мозга для картирования поражений головного мозга. Регистром руководит Даниэль Транель, доктор философии, профессор неврологии UI и один из авторов исследования.
Ребер отмечает, что исследование также иллюстрирует ценность работы с клиническими пациентами, а также со здоровыми людьми с точки зрения понимания взаимосвязи между структурой и функциями мозга.
"Существует множество действительно отличных исследований с использованием функциональной визуализации мозга со здоровыми участниками или компьютерного моделирования, которые говорят нам, что эти центры серого вещества имеют решающее значение для работы мозга, и что вы можете использовать их, чтобы предсказать, насколько хорошо здоровые люди будут выполнять когнитивные тесты. Но когда мы смотрим на то, как инсульты и другие повреждения мозга на самом деле влияют на людей, оказывается, что вы можете предсказать гораздо больше по повреждению белого вещества", - говорит он. "Исследования с людьми, пережившими инсульты или другие повреждения головного мозга, являются запутанными, сложными и абсолютно необходимыми, потому что они строят мост между фундаментальной научной теорией и клинической практикой, и они могут улучшить и то, и другое.
Я не могу не подчеркнуть, насколько мы благодарны этим пациентам за то, что они добровольно посвятили нам свое время, чтобы помочь нам; без них многие важные исследования были бы невозможны", - добавляет он.