Новая визуализация мозга показывает, что потеря синапсов при шизофрении широко распространена, но далеко не случайна, следуя химическому составу мозга и коммуникационным сетям. Фото: AI/ScienceDaily.com
Благодаря применению специализированной позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ) исследователям впервые удалось напрямую измерить синаптические контакты в мозге живого человека, что позволило приблизиться к пониманию биологических механизмов шизофрении. Эти крошечные соединения, через которые нейроны обмениваются сигналами, считаются важнейшим звеном в формировании когнитивных и эмоциональных симптомов заболевания, однако их точная локализация и характер повреждений до сих пор оставались практически неизученными.
Научная работа, опубликованная в журнале Molecular Psychiatry, объединила усилия специалистов из нескольких учреждений. Среди авторов — профессор Рутгерского университета, руководящий направлением визуализации человеческого мозга в Институте здоровья мозга Рутгерса, а также Раджив Радхакришнан, доцент кафедры психиатрии, радиологии и биомедицинской визуализации в Йельском университете. Первым автором выступил Сидхант Чопра, ранее работавший в лаборатории Холмса; ныне он занимает пост старшего сотрудника Маккензи в Оригене — Австралийском центре передового опыта в области психического здоровья молодежи — и в Мельбурнском университете.
Измерение синаптических связей мозга
Синапсы представляют собой микроскопические структуры, обеспечивающие коммуникацию между клетками мозга через нейронные цепи. Нарушения этих связей предположительно играют роль в развитии симптомов шизофрении, однако стандартные методы нейровизуализации, такие как магнитно-резонансная томография, не позволяют точно оценить состояние синапсов у живого человека. Именно поэтому данное исследование, использующее ПЭТ, стало значимым шагом вперёд.
В рамках исследования, ставшего одним из крупнейших в области ПЭТ-визуализации синаптической плотности, были обследованы 122 человека, включая 29 пациентов с подтверждённым диагнозом шизофрении. У больных наблюдалось выраженное и повсеместное снижение синаптических связей в нескольких отделах мозга: в лобных и височных областях, а также в зонах, отвечающих за память и эмоции. Кроме того, потеря синапсов была значительно более заметной в левом полушарии, чем в правом.
Обнаруженный синаптический паттерн не совпадал с изменениями объёма мозга, фиксируемыми при стандартной МРТ. Это говорит о том, что синаптическая деградация и сокращение объёма серого вещества представляют собой независимые биологические процессы, а не два способа измерения одного и того же изменения.
Шизофрения может разрушать мозговые связи по упорядоченной схеме, и исследователи теперь способны проследить, откуда это начинается
Молекулярная закономерность синаптической потери
Анализ показал, что наибольшие синаптические повреждения концентрируются в зонах мозга с высокой плотностью рецепторов ключевых нейротрансмиттеров — серотонина, гамма-аминомасляной кислоты и глутамата. Такая корреляция указывает на то, что молекулярные особенности этих областей делают их особо уязвимыми к патологическим изменениям, связанным с шизофренией.
Для изучения путей распространения синаптических потерь учёные применили компьютерное моделирование, построенное на основе структурных связей мозга. Модель выявила область в левой лобной доле, которая, вероятно, служит отправной точкой, откуда синаптическая потеря распространяется на функционально связанные регионы.
«Эти данные показывают, что при шизофрении потеря синапсов не является случайной, — пояснил Чопра. — Скорее, она соответствует молекулярной архитектуре мозга и структуре его связей, что в конечном счёте может помочь определить, где и как необходимо вмешиваться в патологический процесс».
«Детальное картирование синаптической уязвимости, — добавил Холмс, — способно в перспективе указать на мишени для сохранения или восстановления функций мозга, например, на новые методы лечения, предотвращающие разрушение синапсов и стимулирующие их повторное образование».
На пути к более точному индивидуальному лечению шизофрении
Авторы исследования подчёркивают, что дальнейшие работы будут сосредоточены на динамике синаптических потерь — том, как они изменяются с течением времени и под воздействием клинической терапии. Более глубокое понимание этих процессов может лечь в основу точных и персонализированных подходов к лечению шизофрении.