Новая техника глубокого сканирования позволила исследователям наблюдать уникальную долгосрочную активность мозга, что может помочь выявлять людей, предрасположенных к развитию депрессии.
За последние несколько столетий наше внимание как вида сосредоточилось на понимании внешнего мира, отчасти потому, что наука не была достаточно развита, чтобы изучать наши уникальные внутренние субъективные миры. Но с развитием науки и технологий это меняется.
Например, мы всё больше узнаём о том, как психические расстройства, такие как депрессия, влияют на нас, кто более подвержен их развитию, а также разрабатываем медикаменты и изменения образа жизни для их лечения. Однако, как депрессия проявляется в мозге с течением времени и какие механизмы за это отвечают, оставалось неизвестным — до недавнего времени.
Проблема
Изобретение функциональной магнитно-резонансной томографии (фМРТ) в 1990 году, которая позволяет выявлять активность мозга, измеряя изменения кровотока, революционизировало нейронауку и психологию. Это изобретение стало незаменимым инструментом для изучения организации мозга на индивидуальном уровне.
Благодаря фМРТ мы знаем, что активность мозга варьируется не только от человека к человеку, но и у одного и того же человека в разные периоды. Это логично, так как каждый человек уникален и меняется со временем. Однако этот факт усложняет задачу учёных, которые изучают такие состояния, как депрессия.
В статье от The Weill Cornell Medicine Newsroom, посвящённой новому исследованию, Конор Листон, психиатр и профессор кафедры психиатрии Института исследований мозга и разума Фейл при Weill Cornell Medicine, объяснил:
«Депрессия, по определению, является эпизодическим психиатрическим синдромом. Она характеризуется периодами подавленного настроения, перемежающимися с периодами благополучия».
Листон задался вопросом, как эти динамики проявляются в мозге, и решил исследовать:
«Какие механизмы контролируют эти переходы со временем?»
В результате Листон объединился с Чарльзом Линчем, доцентом кафедры нейронаук в Weill Cornell Medicine, чтобы провести масштабное исследование с участием международной команды и различных институтов. Результаты были опубликованы в журнале Nature 4 сентября 2024 года.
Исследование
Для того чтобы понять, какие механизмы мозга контролируют переходы настроения с течением времени, исследователи применили новую усовершенствованную технику сканирования фМРТ, называемую многоэховым фМРТ или прецизионное функциональное картирование. Этот метод позволяет делать, сравнивать и анализировать несколько сканов мозга одного человека в разные периоды времени.
Исследование началось с небольшой группы из шести человек с униполярной большой депрессией и 37 здоровых участников. Участники проходили фМРТ-сканирование мозга около 22 раз в течение полутора лет. Многоэховое фМРТ обработало все данные сканирования для каждого человека, что позволило исследователям измерить размер сетей мозга у участников с течением времени.
Результаты
Результаты оказались ошеломляющими. Команда обнаружила, что сеть значимости у четырёх из шести людей с депрессией была значительно расширена — более чем вдвое по сравнению со всеми 37 здоровыми участниками.
Сеть значимости включает несколько областей мозга, таких как миндалевидное тело, гипоталамус, вентральный стриатум и таламус. Эксперты предполагают, что она может быть связана с выбором стимулов, на которые мы должны обратить внимание, а также с обработкой награды.
В среднем, фронто-стриарная сеть значимости у участников с депрессией была на 73% больше, чем у здоровых участников. Линч пояснил:
«Её связь с депрессией имеет смысл, потому что одним из ключевых дефицитов при депрессии является ангедония — неспособность испытывать удовольствие и наслаждаться повседневными занятиями».
Затем команда расширила исследование, включив данные сотен других пациентов, чьи мозги сканировались реже.
Дальнейшие исследования
Ученые проанализировали данные почти 1000 человек с депрессией и без неё. Используя три выборки, включающие 135 человек с депрессией, они вновь подтвердили статистически значимые различия в размерах сети значимости между группами.
Более того, карты плотности показали, что границы сети значимости часто выходят за пределы своей зоны, сжимая соседние функциональные системы мозга.
В исследовании говорится:
«Например, в передней поясной коре (связанной с вниманием, наградой, принятием решений и эмоциями) границы сети смещались вперёд, в область прегенуальной коры...»
Такое смещение границ ограничивает пространство для других сетей мозга, что в условиях ограниченного пространства черепа вызывает значительные изменения.
Хотя такие смещения границ обнаружены впервые в контексте депрессии, они уже были выявлены как генетически наследуемые в других случаях.
Чтобы определить, можно ли обнаружить расширение сети значимости в более крупных ранее опубликованных выборках, команда проанализировала данные стандартных одноэховых фМРТ, собранные у 932 здоровых людей и 299 человек с депрессией.
Исследователи обнаружили, что сеть значимости была более чем на 70% больше в мозге всех 299 человек с депрессией по сравнению со здоровыми участниками.
Команда также выяснила, что размер сети не менялся у людей с депрессией вне зависимости от их настроения, времени или использования транскраниальной магнитной стимуляции — современного метода лечения депрессии.
Учёные также проанализировали сканы мозга 57 детей в возрасте от 10 до 12 лет. У детей не было значительных симптомов депрессии изначально, но они проявились спустя два года, когда их вновь сканировали в возрасте 12–14 лет.
И действительно, сканы показали, что сеть значимости занимала на 35,93% больше коры мозга ещё до появления симптомов депрессии у этих детей. Это согласуется с расширением, которое учёные наблюдали у взрослых с поздним началом депрессии.
Обнаружение расширенной сети мозга у детей за несколько лет до появления симптомов привело исследователей к предположению, что увеличенная сеть значимости может быть фактором риска развития депрессии, а не её следствием.
В будущем
Как и любое великое открытие, исследования Листона и Линча вызывают новые вопросы. Например, учёные пока не знают, связано ли увеличение сети значимости с генетикой или внешними факторами, то есть «природой или воспитанием». Также остаётся неясным, провоцируют ли симптомы депрессии именно расширяющаяся сеть значимости или сокращающиеся соседние сети.
Прежде чем их исследования смогут быть применены в клинической практике, предстоит проделать ещё много работы. Однако работа Листона и Линча уже стала значимым подтверждением эффективности метода глубокого сканирования и расширила наши знания о депрессии в человеческом мозге.
В статье Weill Cornell Medicine Newsroom Линч поясняет:
«На протяжении многих лет многие исследователи полагали, что мозговые сети выглядят одинаково у всех, но результаты этой работы дополняют растущую базу исследований, указывающих на фундаментальные различия между людьми».
Линч добавляет, что он и его команда надеются использовать метод глубокого сканирования для изучения влияния различных методов лечения депрессии на активность сети значимости и окружающих её сетей. Они также рассматривают возможность применения метода для изучения других нейропсихиатрических состояний.
Тем временем Листон сообщил Николе Дэвис из The Guardian, что люди с депрессией могут уже сейчас получить пользу от этих открытий. Он объясняет:
«Осознание того, что в мозге есть нечто идентифицируемое, связанное с депрессией и потенциально указывающее на её риск, само по себе является большим утешением для некоторых людей».
Хотя исследования продолжаются, а депрессия остаётся сложным явлением, обнадёживает тот факт, что эксперты продолжают открывать всё больше о природе этого состояния и о том, как оно и его лечение изменяют мозг.
Смена перспективы
Депрессия озадачивает экспертов как минимум с IV века до нашей эры, когда Гиппократ и его последователи изложили свою теорию о чёрной желчи, также известную как теория четырёх гуморов. Тогда депрессия называлась «меланхолией».
Согласно теории четырёх гуморов, здоровье человека обеспечивается балансом чёрной желчи, жёлтой желчи, слизи и крови (четырёх гуморов). Болезни же развиваются, когда этот баланс нарушается. Гиппократ и его современники считали, что депрессия, или меланхолия, является одной из таких болезней, вызванной избытком желчи в организме.
С тех пор мы прошли долгий путь.
Исследователи выявили множество факторов, связанных с депрессией, начиная от наших привычек потребления, медикаментов, окружающей среды и генетики. Теперь исследования Линча и Листона дополнительно определяют взаимодействия и изменения в определённых областях мозга, связанных с этим состоянием.
Будем надеяться, что эти новые открытия помогут экспертам улучшить методы лечения примерно 264 миллионов человек по всему миру и почти 17,5 миллионов человек в Соединённых Штатах, страдающих депрессией.
Если вы хотите читать больше интересных историй, подпишитесь пожалуйста на наш телеграм канал: https://t.me/deep_cosmos