Специалисты Института перспективных исследований мозга МГУ совместно с ведущими сотрудниками Психиатрической клинической больницы № 1 им. Н.А. Алексеева провели мета-анализ исследовательских работ, позволившего предположить взаимосвязь шизофрении с особенностями структуры головного мозга.
Ученые предложили рассматривать индекс гирификации, то есть процесса формирования характерных складок коры головного мозга, как диагностический биомаркер с высокой прогностической ценностью. По одной из гипотез, предрасположенность к шизофрении либо заложена генетически, либо формируются в перинатальном периоде, то есть задолго до дебюта или манифеста психотических расстройств.
В пользу данной гипотезы говорит массив данных о моторных, неврологических и поведенческих отклонениях, проявляющихся у маленьких детей, которые впоследствие заболевают шизофренией.
Для проверки нейро-онтогенетической гипотезы логично использовать маркеры, которые закладываются на ранних стадиях развития, мало изменяются и не подвержены влиянию внешних факторов. Один из них — индекс гирификации, который отражает складчатость борозд и гирификацию коры головного мозга.
Проверка гипотезы стала возможной благодаря развитию методов нейровизуализации и компьютерной обработке результатов МРТ-сканирования высокого разрешения. Ученые провели систематический обзор опубликованных данных о зонах мозга, гирификация которых изменена при шизофрении.
По результатам мета-анализа, наиболее распространенным результатом оценки было снижение индекса гирификации (гипогирия) для большинства областей мозга, например, тех, что отвечают за когнитивные функции, язык и качество социальных взаимодействий.
Снижение локального индекса гирификации в левой островковой коре и левой узловой извилине при шизофрении может отражать искажение эмоционального восприятия межличностных отношений. Это приводит к социальной дезадаптации вследствие нарушения процессов принятия и реализации решений, сенсомоторики, дезинтеграции речи и дисгармонии орофациальной активности. Следует подчеркнуть, что в процессе нейроонтогенеза складывание коры в инсулярной доле начинается раньше и с большей интенсивностью, чем в окружающей корковой пластинке.
Морфологическая недостаточность супрамаргинальной извилины может определять специфику ее аномалий при развитии слуховых галлюцинаций. Они характерны для острых шизофренических психозов. Помимо снижения локального индекса гирификации, для шизофрении характерно уменьшение объема серого вещества в этой области. Более того, интенсивность галлюцинаций зависит от сочетания недостаточности нейронной ткани супрамаргинальной и левой поперечной височной извилины.
Значительная гипогирия наблюдалась в поясной извилине, которая соединяет энторинальную кору с таламусом и неокортексом. Она участвует в формировании и обработке эмоций, в обучении и запоминании, а также отвечает за исполнительные функции головного мозга. Нарушение морфологии коры в этой области, вероятно, носит наследственный характер. Эти аномалии могут иметь отношение к когнитивным нарушениям, так как поясная извилина участвует в таких функциях, как обнаружение ошибок и пространственная память, которые нарушены при шизофрении.
Исключением стал результат снижения индекса гирификации в левом лобно-инсулярном кластере у пациентов с ранним началом шизофрении. Нижняя лобная извилина отвечает за моторное производство речи, распознавание семантики слов и гармонию «внутреннего диалога». Ее нарушение считается одной из причин нарушения механизмов мышления и появления слуховых галлюцинаций.
Инсулярная доля в целом опосредует эмоциональную обработку, социальное познание и поведение, сенсомоторную интеграцию, речь, принятие решений, восприятие и сознание, а также орофациальные моторные программы. Ее нарушение также может опосредовать различные признаки психоза. Эта область также связана с патогенезом аномальных двигательных функций тела и конечностей. Это приводит к таким своеобразным кататоническим явлениям, как манерность, дискинезия и каталепсия.
Выявленные нарушения формирования складок в определенных областях мозга отвечают за специфические функции (анализ зрительных стимулов, когнитивная обработка информации и т.д.). Они могут быть связаны с развитием конкретных психопатологических проявлений: галлюцинаций, нарушений мышления, изменений в выражении эмоций, снижением волевых функций.
«Мы надеемся на будущие работы, в которых будут комплексно с иммуннологическими и генетическими данными учитываться нейрофизиологические данные морфометрии головного мозга, особенности его структурных и функциональных нейросетевых связей, метаболизм нейромедиаторных систем. Это приблизит нас к преодолению сложности диагностики и прогнозирования психозов и позволит максимально персонализировать психиатрическую помощь», – отметил ведущий научный сотрудник Института перспективных исследований мозга МГУ Вадим Ушаков.
Исследование опубликовано в журнале Procedia computer science. Работа выполнена в рамках научной-образовательной школы «Мозг, когнитивные системы, искусственный интеллект».