Вчені з Китаю розробили алгоритм, який на підставі особливостей активності смугастого тіла діагностує шизофренію з точністю понад 80 відсотків. Також цей аналіз дозволяє прогнозувати сприйнятливість пацієнта до терапії антипсихотичними препаратами. Аномалії функціонування смугастого тіла корелюють з роботою дофамінергічної системи та експресією генів, які пов'язані з ризиком розвитку шизофренії. Стаття опублікована в журналі.
Діагностування шизофренії ускладнюється дуже широкою симптоматикою і тим, що причини цього захворювання вивчені слабо. Основна гіпотеза про механізм шизофренії полягає в порушенні дофамінового балансу. Дофамін - нейромедіатор з широким спектром функцій, він тісно пов'язаний з системою заохочення в мозку. При шизофренії в основному призначають антипсихотики, які блокують дофамінові рецептори і знижують активність цього медіатора.
Вчені вважають, що структура, яка відіграє центральну роль у розвитку шизофренії - це смугасте тіло, - група базальних ядер півкуль головного мозку. У хворих у цій структурі часто підвищена дофамінергічна активність. Ань Лі (Ang Li) і його колеги з Китайської академії наук вирішили використовувати аномалії функціонування смугастого тіла як маркер для діагностики шизофренії. Для цього провели фМРТ мозку 560 хворим на шизофренію і 540 здоровим людям.
Потім вчені навчили класифікатор на основі методу опорних векторів визначати діагноз (здоровий або хворий на шизофренію) за трьома характеристиками роботи смугастого тіла: амплітуді низькочастотних коливань, активності зв'язків всередині смугастого тіла і з зовнішніми структурами мозку (всього понад 12 тисяч елементів).
Для кожного добровольця вирахували коефіцієнт аномальності смугастого тіла за положенням характеристик у просторі опорних векторів: коефіцієнт був негативним у хворих і позитивним у контрольних учасників. Крім того, вчені провели перехресну перевірку алгоритму, протестувавши його на даних з різних медичних центрів і різних апаратів МРТ. Також вирахували і коефіцієнт аномальності смугастого тіла для пацієнтів з іншими психічними захворюваннями.
Вчені перевірили, чи пов'язані відхилення роботи смугастого тіла з підвищенням активності дофамінергічної системи і з експресією генів, які асоціюють з шизофренією. Для цього використовували результати позитронно-емісійної томографії та однофотонної емісійної комп'ютерної томографії здорових добровольців. Також проаналізували дані про активність 43 генів, які пов'язані з шизофренією. Просторову експресію маркерів дофамінергічекой системи і обраних генів порівняли з розподілом амплітуд низькочастотних коливань у смугастому тілі.
Дослідники виявили низку відмінностей у роботі смугастого тіла між людьми з шизофренією і здоровими добровольцями. Наприклад, у хворих була збільшена амплітуда низькочастотних коливань, а також відрізнялися (порівняно з контрольною групою) зв'язки смугастого тіла з іншими областями. Алгоритм, який навчили на цих даних, відрізняв хворих на шизофренію з точністю понад 80 відсотків. Показник не відрізнявся від контрольних груп для всіх досліджених психічних захворювань крім біполярного розладу - у людей з таким діагнозом коефіцієнт був нижчим, ніж у контролі.
Коефіцієнт аномальності смугастого тіла значно розрізнявся серед хворих. Виявилося, що цей показник пов'язаний з сприйнятливістю до лікування антипсихотичними препаратами. Це спостереження може допомогти індивідуально підбирати терапію, оскільки часто несприйнятливість до антипсихотиків виявляють тільки після невдачі з кількома препаратами та їх концентраціями.
Як маркери дофамінергічної системи, так і гени, які пов'язані з ризиком шизофренії, були активні в тих же зонах смугастого тіла, в яких амплітуда низькочастотних коливань була висока. Отже, обидва ці механізми можуть лежати в основі змін активності смугастого тіла при шизофренії.
Вчені давно шукають структурні та молекулярні особливості мозку, характерні для шизофренії. Виявили всього 413 генів, які пов'язані з цим захворюванням. Крім смугастого тіла, в участі в розвитку шизофренії підозрюють мозолисте тіло, а зміни ця хвороба викликає і в ряді інших відділів мозку. Детально про шизофренію, її причини, симптоми і лікування можна почитати в матеріалі «Божевілля у спадок» (тут його продовження).