Изменения мозга при шизофрении

        В литературе не прекращаются дискуссии в отношении того, являются ли истоки шизофрении нейродегенеративными ( нарушения развития мозга) или обусловлены неврологическим поражением центральной нервной системы ( инфекция, интоксикация и др.). Некоторые авторы на основании  исследований нейровизуализации, которые показывают структурные изменения в мозге из-за его ранних повреждений , которые являются либо генетическими, либо экологическими ( внешняя среда) , либо результатом связанных сочетаний  "природы и воспитания". 

        Нейровизуальные исследования  показали зменения  структуры мозга по мере течения патологического процесса с доказательствами  потери корковой ткани и прогрессирующего увеличения желудочков мозга. Эти данные привели к  дихотомической гипотезе , согласно которой нейродеструкции и нейродегенерация по существу стали рассматриваться , как двухступенчатый патологический процесс. Предполагается, что какое-то вредное событие вызвало первичные нейродеструктивные нарушения коры мозга. Затем этот поврежденный корковый субстрат впоследствии повысил восприимчивость к более позднему развитию нейродегенеративных процессов.

         Хронически больные  шизофренией имеют достаточно обширными сокращения объема в коры мозга, особенно медиальной и левой дорсолатеральной префронтальной коры, а также левой верхней височной извилины. Причем , данные визуализации мозга коррелировали  с уменьшенным объемами в области гиппокампа, таламуса и левой миндалины. Интересно, что объем гиппокампа также снижается у родственников пациентов с шизофренией, поэтому предполагается , что эта структура представляет собой потенциальный генетический  компонент этой болезни. Существуют  связи между макроскопическими структурными аномалиями, обнаруженными в мозге пациентов с шизофренией и состояниями нейронных сетей ("микросхем" ) в определенных областях . В частности, пирамидальные нейроны префронтальной коры , которые являются основным источником нейротрансмиссии  процессов возбуждения , здесь часто демонстрируют измнения. Кроме того, пирамидальные нейроны у больных шизфренией досаточно плотно упакованы, что указывает на уменьшение дендритных шипиков и терминалов аксона, которые занимают пространство между нейронами. Предполагается, что этиизменения могут быть следствием интенсивной синаптической "обрезки", происходящей  в подростковом возрасте. В мозге больных шизофренией  также негативно функционируют популяции интернейронов префронтальной коры, которые содержат парваальбумин , в частности , демонстрирую  признаки ослабленной гамкергической трансмиссии.  

        В гиппокампе больных шизофренией клеточные тела пирамидальных нейронов меньшего размера , а количество дендритных шипиков снижено.  В нескольких исследованиях указывается, что в таламусе больных шизофренией наблюдается уменьшение количества нейронов, особенно, в медиодорсальных ядрах и пульвинаре.  В совокупности эти аномалии микроструктуры мозга при шизофрении хорошо коррелируют с результатами нейровизуализации в макроструктурном масштабе.

      Использование нейровирусов с целью определения аномальных цепей нейронов при шизофрении , особенно в дорсолатеральной префронтальной коре, показали, что шизофрения представляет собой не разъединение, а, напротив , усиленную «связность» нейронов. Замечено , что при нарушении рабочей памяти  дорсолатеральная префронтальная связь коры меняется у пациентов с шизофренией , а также у "субъектов риска" заболевания этим психическим расстройством. Межполушарная префронтальная связь ослаблена у пациентов и родственников, тогда как у пациентов с хроническим течением и первым эпизодом психоза, напротив, наблюдается дисфункциональное увеличение связей особенно , гиппокампа с префронтальной корой. Предполагается, что образование гиппокампа обеспечивает вход в дорсолатеральную префронтальную кору, а неонатальные  гиппокампальные образования у животных вызывают аномалии префронтальной коры, что указывает на нарушения взаимодействия между этими двумя регионами при шизофрении. Эта гипотеза о фронтогиппокампальной диссоциации также подтверждается и тем, что формирование гиппокампа избирательно уязвимо к некоторым ранним нарушениям развития нервной системы.

            Кроме того, множественные параллельные взаимодействия между префронтальной корой, таламусом и стриатумом образуют петли обратной связи, которые необходимы для базовой обработки информации. Обратные петли нарушаются у пациентов с шизофренией. Эта префронтально-"нео спиральная" система модулируется дофаминергическими нейронами среднего мозга, которые отправляют свои проекции в кору и стриатум, а затем регулируются эфферентными нейронами префронтальной коры. В совокупности структурные и молекулярные аномалии, обнаруженные с помощью  технологий визуализации, иллюстрируют сложную систему изменений в мозга больных шизофренией.

        Как известно,  в настоящее время исследователям доступен ряд функциональных методов визуализации для оценки in vivo функциональной активности  мозга человека . Позитронно-эмиссионная томография (PET), однофотонная эмиссионная компьютерная томография (SPECT) и функциональная магнитно-резонансная томография (fMRI) обеспечивают как временную, так и пространственную информацию, которая может быть использована для локализации активности регионального мозга в состоянии покоя или точно контролируемых когнитивных состояний. Эти методы значительно продвинули наше понимание функций мозга человека и патофизиологических процессов при шизофрении. Молекулярные исследования , проводимые с помощью нейровизуализации позволяют рассматривать химические изменения в мозге, связанные с шизофренией. Позитронно-эмиссионная томография и однофотонная эмиссионная томография используют радиоактивные индикаторы для генерации изображений, отражающих распределение лигандов конкретных молекул в головном мозге, которые можно использовать для изучения синтеза и высвобождения нейротрансмиттеров и оценки состояния рецепторов нейротрансмиттеров. PET и OFECT оказали значительное влияние на молекулярную нейрофармакологию, позволяя дать оценку in vivo уровня доступности рецепторов при шизофрении, а также уровня потребления рецепторами антипсихотических препаратов в дозах, приводящих , как к их клинической эффективности, так и к побочным эффектам лечения. Эти исследования оказались необходимыми при разработке современных теорий нейробиологии шизофрении. Функциональная магнитно-резонансная томография и другие методы визуализации, которые измеряют региональный церебральный кровоток, показали, что нейронная активность в покое и в период активации при решении разных когнитивных задач являются аномальными в нескольких областях мозга при шизофрении. Сегодня при диагностике шизофрении используется множество методов нейромолекулярной и нейрохимической визуализации, поскольку аномалии функции мозга могут быть обнаружены при шизофрении  с помощью этих современных биомедицинских инструментов. 

        PET-лиганды излучают позитроны, генерирующие пару фотонов, которые движутся в диаметрально противоположных направлениях, тогда как лиганды SPEСT излучают только один фотон. Сканеры содержат детекторы, распологающиеся вокруг головы, и которые чувствительны к фотонам, высвобождаемым из радиотрейзера. Информация от детекторов используется для построения изображения, показывающего распределение трассирующего элемента в мозге. Магнитно-резонансная спектроскопия (MRS) измеряет относительную концентрацию различных химических веществ в головном мозге. При воздействии магнитного поля химические вещества реагируют по-разному в зависимости от количества и местоположения протонов в их молекулярной структуре. В области, представляющей интерес для исследователей мозга, MRS использует это свойство для получения спектра пиков , соответствующих различным химическим веществам. Таким образом, MRS можно использовать для оценки локальной концентрации глутамата и глутамина (Glx), N-ацетил аспартата (NAA), креатина (Cr), миоинозитола (mI) и холина (Cho). fMRI измеряет реакцию BOLD (уровень содержания кислорода в крови). Увеличение нейронной активности в ответ на предъявление экспериментального стимула увеличивает местный кровоток для того , чтобы обеспечить большее потребление  кислорода , поступающего в виде оксигеаглоглобина. Исследователи наблюдают кровоток во время нормальной активности мозга, а также области повышенной или пониженной перфузии во время решения определенных задач на активацию. Окси- и дезоксигемоглобин имеют различные парамагнитные качества, а локальное изменение их отношения приводит к сигналу, который может быть обнаружен сканером MRI. fMRI является основным методом, используемым в области когнитивной нейронауки, для выяснения роли областей мозга, участвующих в решении различных когнитивных задач и активирующих разные эмоциональные реакции.

          Позитронно-эмиссионная томография (PET) внесла существенный вклад в понимание нейрофизиологической основы неврологических и психических расстройств. Исследования мозгового кровотока и метаболизма позволили получить информацию о характере той или иной патологии и лечении этих сложных заболеваний. Исследования нейромедиаторов с использованием PET-изображений дополнительно выявили патофизиологические механизмы развития шизофрении. В настоящее время доступный трассер для клинического PET мозга представляет собой [18F] фтордезоксиглюкозу (FDG), которая измеряет метаболизм глюкозы в мозге. Как правило, эти исследования проводятся с субъектом, получающим внутривенную инъекцию в состоянии покоя, с периодом поглощения около 30 мин, а затем сканированием в течение примерно 30 мин. PET-визуализация способствовала нашему пониманию процессов болезни и связанной с ними патофизиологии.

          Исследования молекулярной картины шизофрении согласуются с представлением о том, что аномалии дофамина являются ключевой патофизиологической особенностью этого психического расстройства. Исследования показывают, что шизофрения связана с увеличением синтеза и хранения дофамина до синаптического стриатального уровня и повышенным выделением дофамина стриатумом после введения амфетамина. В дополнение к аномалиям содержания дофамина теории шизофрении указывают и на другие нейротрансмиттеры, которые могут быть аберрантно затронуты патологическим процессом . Krystal et al. и Newcomer et al. сообщили, что когда здоровые люди принимают неконкурентоспособные антагонисты рецептора NMDA (N-метил-D-аспартат) (такого как PCP (фенциклидин или кетамин), они демонстрируют кратковременные позитивные и негативные психотические симптомы и когнитивные нарушения, которые напоминают симптомы шизофрении. Это важно, потому что блокада NMDA-рецепторов на гамкергических  интернейронах может привести к растормаживанию глутаматергических проекционных нейронов и усиленному высвобождению глутамата. Предполагается, что подобные механизмы могут возникать при шизофрении, посредством дисфункции NMDA-рецепторов или гамкергических интернейронов, на которых они экспрессируются.

              Было проведено несколько исследований с помощью PET для того, чтобы определить, можно ли обнаружить дисфункцию левого полушария у больных шизофренией. В некоторых исследованиях у пациентов с шизофренией в состоянии покоя была выявлена повышенная перфузия и усиленный обмен веществ в левом полушарии головного мозга относительно правого. Кроме того, тяжесть симптомов шизофрении коррелировала со степенью гиперактивации левого полушария, а не со степенью его гипофронтальности. Это согласуется с исследованиями , при которых обнаружено увеличение притока крови в левое полушарие при использовании PET 15O-H2O. Раннее исследователи  обнаружили увеличенный CBF в левом бледном шаре у пациентов с шизофренией.

              Нейронная активность кортико- стриатных сетей нейронов существенно зависит от концентрации и влияния на них дофамина. Следовательно, дофаминергические системы играют жизненно важную роль в реализации кортико - стриатной функции. Сегодня известно, об увеличении потенциала базальных ганглиев с целью синтеза дофамина у больных шизофренией. Эти данные согласуются с другими исследованиями PET, которые демонстрируют повышенное выделение психоактивного стимулятора дофамина в экспериментальной парадигме связывания бензамида. В совокупности эти данные подтверждают основную гипотезу развития шизофрении , которая говорит о корреляции позитивных симптомов шизофрении   с функциональным избытком дофамина.  Kawagoe et al. сообщают результаты нейрофизиологических исследований дофаминергических нейронов, которые показывают, что изменения в этом конкретном пути вспышек этих нейронов могут влиять на возбудимость кортикобазальных ганглиев. Следовательно, изменения активности дофаминергических нейронных могут существенно влиять на особенности поведения больных шизофренией , в частности , ограниченную активность. 

Категория сообщения в блог: 

Добавить отзыв