«Знание того, как распространяется деменция, открывает окно в биологические механизмы заболевания – какие части наших клеток или нейронных цепей наиболее уязвимы», – сказал ведущий автор исследования Джесси Браун, доктор философии, доцент неврологии в UCSF Memory and Aging. Центр и Институт нейронаук UCSF Weill. "Вы не сможете разработать лечение, пока не узнаете, что лечите."
FTD, наиболее распространенная форма деменции у людей в возрасте до 60 лет, включает группу нейродегенеративных состояний с различными языковыми и поведенческими симптомами. Как и при болезни Альцгеймера, разнообразие симптомов ЛВД отражает существенные различия в том, как нейродегенеративное заболевание распространяется через мозг пациентов. Эта изменчивость затрудняет поиску лекарств ученых, определяющих биологические факторы атрофии мозга, и затрудняет проведение клинических испытаний, чтобы оценить, влияет ли новое лечение на прогрессирование болезни пациента.
Предыдущее исследование, проведенное старшим автором исследования, Уильямом Сили, доктором медицины, профессором неврологии и патологии Центра памяти и старения и Института Вейля, привело к коренным изменениям в исследованиях деменции, показав, что паттерны атрофии мозга во многих формах карты деменции близко к хорошо известным мозговым сетям – группам функционально связанных областей мозга, которые работают совместно через свои синаптические связи, иногда на больших расстояниях.
Другими словами, работа Сили предположила, что нейродегенеративные заболевания не распространяются равномерно во всех направлениях, как опухоль, но могут переходить из одной части мозга в другую по анатомическим цепям, которые связывают эти сети вместе.
В своем новом исследовании, опубликованном 14 октября в Neuron, Браун, Сили и его коллеги предоставили дополнительные доказательства, подтверждающие эту идею, изучив, насколько хорошо карты нейронной сети, основанные на сканировании мозга у здоровых людей, могут предсказать распространение атрофии мозга у пациентов с ЛВД в течение курс года.
Исследователи набрали 42 пациента в Центре памяти и старения UCSF с поведенческим вариантом лобно-височной деменции (bvFTD), формой FTD, которая заставляет пациентов проявлять несоответствующее социальное поведение, и 30 пациентов с семантическим вариантом первично-прогрессирующей афазии (svPPA), a форма ЛТД, которая в основном влияет на языковые способности пациентов. Во время своих первых посещений UCSF каждый из этих пациентов прошел «исходное» МРТ, чтобы оценить степень существующей дегенерации головного мозга, а затем примерно через год прошли последующее сканирование, чтобы определить, как прогрессирует их болезнь.
Сначала исследователи оценили, где началась атрофия мозга, наблюдаемая при базовом сканировании каждого пациента, на основе гипотезы о том, что дегенерация мозга начинается в каком-то особенно уязвимом месте, а затем распространяется на анатомически связанные области мозга. Для этого исследователи построили стандартизированные карты основных функциональных партнеров 175 различных областей мозга на основе функциональных МРТ (фМРТ) 75 здоровых взрослых.
Затем они определили, какая из этих сетей лучше всего соответствует паттерну атрофии мозга, наблюдаемому на базовых снимках мозга данного пациента с ЛВД, и определили центральный узел этой сети как вероятный эпицентр дегенерации пациента.
Затем они использовали те же стандартизированные карты связи, чтобы предсказать, где атрофия головного мозга пациента наиболее вероятно распространилась в последующих сканированиях, сделанных год спустя, и сравнили точность этих прогнозов с другими, которые не учитывали функциональное сетевое соединение. учетная запись.
Они обнаружили, что два конкретных показателя взаимосвязи значительно улучшили их прогнозы шансов данной области мозга на развитие атрофии мозга между исходным и последующим сканированием мозга. Один из них, называемый «кратчайший путь к эпицентру», фиксирует количество синаптических «шагов», которые эта область находилась в предполагаемом эпицентре заболевания – по сути, количество звеньев в нейронной цепи, соединяющей две области, – в то время как другой называется « узловая опасность "представляла, сколько регионов, связанных с данным регионом, уже испытали значительную атрофию.
«Это похоже на инфекционное заболевание, когда ваши шансы заразиться можно предсказать, исходя из того, сколько степеней разлуки с« нулевым пациентом », а также по тому, сколько людей в вашей непосредственной социальной сети уже больны», – сказал Браун.
Исследователи показали, что в среднем эти два показателя подключения к сети лучше предсказывали распространение болезни в новую область мозга, чем простое прямолинейное расстояние от существующей атрофии пациента. Во многих случаях болезнь полностью обходила области мозга, которые были соседними, но не анатомически связаны с уже атрофированными областями, вместо этого переходя к более функционально связанным областям.
Хотя этот метод является многообещающим, исследователи подчеркивают, что он еще не готов для клинического использования. Они надеются повысить точность своих прогнозов за счет, среди прочего, использования индивидуальных сетевых карт для каждого пациента вместо использования средних карт связности, а также путем разработки более специализированных моделей прогнозирования для определенных подтипов FTD.
В дополнение к биологическим знаниям, которые это открытие дает о механизмах распространения атрофии мозга при ЛВД, что будет способствовать продолжающимся усилиям по разработке методов лечения, исследователи также надеются, что результаты приведут к улучшению показателей для оценки методов лечения, уже находящихся на стадии клинических испытаний – например, давая ученым-исследователям раннее понимание того, влияет ли лечение на прогнозируемый курс прогрессирования заболевания. Исследователи также могут использовать более точные прогнозы того, как атрофия будет распространяться по мозгу, чтобы подготовить пациентов и их семьи к симптомам, которые они могут испытывать по мере прогрессирования болезни.
«Мы рады этому результату, потому что он представляет собой важный первый шаг к более точному медицинскому подходу к прогнозированию прогрессирования и измерению лечебных эффектов при нейродегенеративных заболеваниях», – сказал Сили.
В будущем, сказал Браун, ученые смогут разработать методы лечения, специально нацеленные на вероятный следующий очаг заболевания и, возможно, предотвращающие распространение атрофии из одного региона в другой.
«Так же, как эпидемиологи полагаются на модели распространения инфекционных заболеваний, чтобы разработать меры, направленные на ключевые узлы или узкие места», – сказал Браун. "Неврологам необходимо понять основные биологические механизмы нейродегенерации, чтобы разработать способы замедления или остановки распространения болезни."