Нарушение формирования кластеров в функциональной сети мозга связали с депрессией | Новости науки
Российские и болгарские ученые выяснили, что у людей с большим депрессивным расстройством (БДР) становится менее выражено, чем в норме, разбиение нейронных связей на обособленные функциональные группы — кластеры. По словам исследователей, это говорит о том, что при БДР нарушенными оказываются неотдельные связи между определенными зонами мозга, а целые крупные сети, связывающие многие отделы. Авторы предлагают использовать этот признак в качестве биомаркера при диагностике депрессивных расстройств.
От депрессии в мире страдает около 300 миллионов человек, и, согласно прогнозам ВОЗ, к 2030 году это заболевание может стать самым распространенным среди психических расстройств на планете. При этом изменения, происходящие в головном мозге при развитии депрессивных расстройств, до сих пор остаются не до конца исследованными. Это ограничивает возможность точно диагностировать и эффективно лечить депрессию. Более того, сейчас диагноз «депрессивное расстройство» врачи ставят, опираясь только на беседы с пациентом и результаты прохождения им соответствующих тестов. Поэтому ученые ищут характерные для депрессии изменения в функционировании головного мозга, которые можно было бы использовать при постановке диагноза.
Исследователи из Балтийского федерального университета имени Иммануила Канта (Калининград) и Пловдивского медицинского университета (Болгария) для выявления депрессии использовали снятые в состоянии покоя данные функциональной МРТ (фМРТ) головного мозга 164 человек, 94 из которых были здоровы, а 70 страдали большим депрессивным расстройством (БДР). Поскольку при психических заболеваниях в головном мозге изменяется характер взаимодействия между его отделами, авторы, опираясь на данные фМРТ, построили карты функциональных сетей мозга — связей между различными его областями. При этом ученые рассмотрели связи на двух уровнях: макромасштабном — когда анализировались глобальные сетевые метрики, а также соответствие известным крупномасштабным сетям мозга, — и мезомасштабном, когда рассматривались отдельные связи, формирующие кластеры.
Оказалось, что при большом депрессивном расстройстве в головном мозге нарушаются процессы кластеризации, то есть разбиение функциональных сетей на крупные группы (кластеры) становится менее выраженным. Это говорит о том, что, если в норме информация обрабатывается в рамках отдельных локальных функциональных групп, при БДР мозгу для этого необходимо подключать большее количество нейронных связей между разными отделами.
Чтобы более четко выявить различия между здоровыми людьми и пациентами с БДР, ученые «удалили» из кластеров функциональных связей все нейронные взаимодействия, оказавшиеся общими для обеих групп испытуемых, и оставили только те, по которым наблюдались различия. У людей с депрессией примерно в 1,3 раза сильнее по сравнению с нормой были активированы подсети, вовлеченные в самореферентные размышления, то есть мысли о соотнесении себя с окружающим миром, которые как раз характерны для пациентов с БДР. У здоровых людей более активными (в 3 раза и в 1,6 раз соответственно) были сеть определения значимости различных внешних стимулов и центральная исполнительная сеть, отвечающая за решение сложных когнитивных задач.
«Выявленные нами различия можно использовать в качестве маркеров при диагностике депрессивных расстройств. При этом предложенный нами подход, основанный на выделении характерной для рассматриваемой группы пациентов сети — так называемой консенсус-сети, — позволяет преодолеть проблему изменчивости в нейронных связях, связанной с возрастом, полом и другими особенностями человека. Дело в том, что при рассмотрении консенсус-сетей подобная изменчивость становится несущественной, и мы видим четкие различия только между нормой и патологией. В дальнейшем мы планируем использовать для анализа не только данные фМРТ, снятые в состоянии покоя, но и также при прохождении человеком специальных тестов и опросников. Более того, мы будем исследовать с помощью предложенных подходов другие психиатрические расстройства, например, шизофрению и биполярное расстройство», — рассказал участник проекта Семен Куркин, доктор физико-математических наук, доцент, ведущий научный сотрудник Центра нейротехнологий и искусственного интеллекта БФУ имени Иммануила Канта.
Результаты исследования, поддержанного грантом Президентской программы Российского научного фонда, опубликованы в журнале Chaos, Solitons & Fractals.