Вы, наверняка, хотя бы раз видели в кино про врачей или учёных, как на человека надевают забавную шапочку с электродами, в которой он выглядит так, будто сделал бигуди. После примерки этого головного убора появляется таинственный манускрипт с волнистыми линиями — энцефалограмма, которую умеют «читать» только специалисты. Научная группа Высшей школы биомедицинских систем и технологий Политеха Петра решила по-новому посмотреть на анализ ЭЭГ и провела исследование, использовав ранее не применявшийся в этой области метод, и обнаружила статистически значимые отличия в межканальных взаимодействиях различных участков головного мозга у здоровых испытуемых и пациентов с депрессией.
Депрессия (код МКБ-10 F32) — многофакторное психическое расстройство, обусловленное широким спектром психологических, социальных, нейрохимических и наследственных факторов и их взаимосвязью.
Депрессия — это не просто плохое настроение. Депрессивные эпизоды продолжаются долгое время, когда расстройство проявляется почти каждый день в течение как минимум двух недель.
Симптомы депрессии: снижение настроения, концентрации внимания и сексуальной мотивации, упадок сил, психомоторная заторможенность, тревога, суицидальные мысли, нарушение сна и аппетита.
- Согласно оценкам, депрессию испытывает 3,8% населения, в том числе 5% взрослых людей и 5,7% людей в возрасте старше 60 лет.
- Во всем мире от депрессии страдает порядка 280 миллионов человек. Среди женщин распространенность депрессии примерно на 50% выше, чем среди мужчин.
- Ежегодно более 700 000 человек кончают жизнь самоубийством из-за депрессии.
Учёные пытаются разобраться, какие нарушения происходят при депрессии в структурах головного мозга. Однако данные о таких нейрофизиологических маркерах сейчас пока немногочисленны.
В мировой научной литературе упомянуты некоторые уже зафиксированные изменения в головном мозге пациентов с депрессией по сравнению со здоровыми людьми:
- Уменьшение объема субгенуальной части поясной извилины, а также снижение объемов орбитофронтальной и префронтальной коры, гиппокампа, путамена и хвостатого ядра.
- Увеличение количество нейронов, вырабатывающих кортикотропин-рилизинг-гормон, повышение концентрации которого приводит к усилению токсического повреждения моноаминергических нейронов.
- Укорочение дендритов нервных клеток, уменьшение количества шипиков и синапсов.
- Гибель некоторых нейронов и глиальных клеток в коре головного мозга и лимбических структурах.
Электроэнцефалография (ЭЭГ) — метод исследования деятельности головного мозга путём регистрации его спонтанной электрической активности размещаемыми на голове электродами. Электрическая активность мозга, фиксируемая на ЭЭГ, генерируется главным образом в коре головного мозга.
Поскольку электрическая активность мозга очень мала (миллионные доли вольта), её можно зарегистрировать лишь с помощью высокочувствительных приборов — электроэнцефалографов. ЭЭГ — сложная кривая, состоящая из волн различных частот с меняющимися фазовыми отношениями и разными амплитудами. В зависимости от амплитуды и частоты на ЭЭГ выделяют волны (ритмы), обозначаемые греческими буквами, — альфа-, бета-, гамма-волны и др. На ЭЭГ здорового человека в состоянии покоя обнаруживают два основных типа ритмов — альфа и бета.
По мнению большинства специалистов в области ЭЭГ, убедительных индикаторов депрессии при визуальном анализе ЭЭГ не существует. Также считается, что серьезного прогресса в этом направлении можно ожидать от анализа ЭЭГ количественными методами, среди которых коэффициенты кросс-корреляции, коэффициенты когерентности, метод вызванных потенциалов и многие другие (да, тут будут упоминаться кажущиеся страшными математические, статистические понятия, но не пугайтесь, они вовсе не стремятся к тому, чтобы вы их боялись, им, наоборот, хочется вам понравиться).
Учёные Политеха же протестировали метод корреляционных соотношений. Он основан на предположении о нелинейности связи между различными участками мозга. Ранее для изучения межканальных связей использовался преимущественно линейный подход (линейная математическая функция). Однако такой подход не всегда может правильно интерпретировать очень сложные биоэлектрические процессы мозга. Метод корреляционных соотношений относительно новый для этой научной области, в отличие от коэффициентов кросс-корреляции и коэффициентов когерентности, которые давно известны и используются в исследованиях. Его несомненное преимущество заключается в том, что он позволяет оценить не только факт и интенсивность связи между различными участками мозга, но и то, какой из них влияет на другой, иными словами, определить направление связи.
Исследователи проанализировали данные ЭЭГ 21 здорового человека в возрасте от 18 до 63 лет, а также 9 пациентов в возрасте от 23 до 70 лет с депрессией (официальный диагноз перед этим установил врач-психиатр). Испытуемым провели электроэнцефалографию на базе Национального медицинского исследовательского центра психиатрии и неврологии имени В.М. Бехтерева. Учёные зафиксировали ряд трансформаций в мозге у людей с депрессией:
Межполушарные связи:
- снижение межполушарных затылочных связей в дельта-диапазоне частот
- снижение лобных межполушарных связей в диапазоне альфа-частот
- снижение лобно-затылочных связей левого полушария в альфа-диапазоне частот
- уменьшение межполушарных затылочных связей в диапазоне альфа-частот
- увеличение межполушарных лобно-темпоральных связей в диапазоне бета-частот
Внутриполушарные связи:
- увеличение правых внутриполушарных связей между теменной и височной областями в тета-диапазоне частот
- увеличение левых внутриполушарных связей между теменными и височными областями в диапазоне альфа-частот
- увеличение левых внутриполушарных височно-теменных связей в диапазоне бета-частот
Дальше исследователи планируют использовать метод корреляционных соотношений для определения количественных маркеров других психических заболеваний.
***
Корреляция — это взаимосвязь между разными показателями в статистике. Например, когда один показатель увеличивается, другой уменьшается или тоже увеличивается.
Когерентность — это метрика, полученная на основе электрических потенциалов мозга для оценки взаимосвязи между двумя электродами. Измеренная взаимосвязь может быть использована для определения степени связности между двумя удаленными друг от друга областями мозга.
📌 Результаты опубликованы в научном журнале Biophysics.
Подписывайтесь на канал «Теория большого Политеха», чтобы лучше понимать свою психику!
Другие материалы об исследованиях мозга: