Шизофрения ( функциональная магнитно - резонансная томография)

          Интеграция функциональной магнитно-резонансной томографии (МРТ) с когнитивными и аффективными парадигмами нейробиологии позволяет исследовать системы мозга, лежащие в основе дефицитов поведения , проявляющихся при шизофрении.

         До МРТ функциональная нейровизуализация была возможна только с радиоизотопными индикаторами, такими как меченые кислородом-15 или фторо-18-меченый деоксиглюкозой, а временное разрешение было в минутах. Такое временное разрешение исключает подробное отображение когнитивных операций, которые происходят в течение более коротких эпох. В дополнение к улучшению временного разрешения до примерно 2-16 секунд (длительность «гемодинамического ответа»), fMRI предоставил ряд других преимуществ, связанных с его использованием в нейронауке: более высокое пространственное разрешение, неинвазивность, отсутствие ионизирующей радиации, прямая корреляция с анатомической визуализацией, большая повторяемость (без ограничений радиационного облучения), возможность для детей и доступность.

            Относительными недостатками являются: громкий фоновый шум, создаваемый градиентами, необходимость адаптировать представление стимула и записи результатов при настройке магнита, низкое соотношение сигнал / шум, отсутствие количественного определения в физиологических единицах для наиболее распространенных методов и необходимость исключить из исследования людей с металлом в теле или страдающих клаустрофобией.  С увеличением использования метода многие из этих недостатков были устранены с помощью специализированного оборудования, совместимого со средой MRI.

          fMRI на основе уровня оксигенации крови ( BOLD) наиболее широко применяется в исследованиях МРТ. Этот метод основан на эффектах магнитной восприимчивости дезоксигемоглобина, которые вызывают региональные изменения сигнала в последовательностях изображений, чувствительных к восприимчивости (например, эхопланарные или обычные градиентные эхо-последовательности). Когда мозг активируется разными заданиями, в регионах, активированных задачей, наблюдается "чистое" увеличение интенсивности сигнала. Это объясняется увеличением регионального кислород содержащего кровотока, который превышает региональное потребление кислорода.

           Для получения BOLD-измерений может применяться множество импульсных последовательностей. Многие парадигмы активации были протестированы, и активация наблюдалась как с быстрой, так и с медленной визуализацией. Типичным ответом является изменение интенсивности регионального изображения, которое появляется  через 2-16 секунд после предоставления стимула и инициирования ответа. Восприимчивые эффекты дезоксигемоглобина зависят от поля. Таким образом, сканер с напряженностью поля 1,5 Тесла обычно регистрирует изменения сигнала с функциональной активацией примерно от 0,25% до 5%, тогда как при более высоких полях (например, 3 или 4 Тесла) наблюдаются изменения до 25%. 

          Начальные исследования BOLD применяли заблокированные условия, когда изменение сигнала было интегрировано в периоды от 20 секунд до минут. В таких конструкциях стимулы представлены в блоках, а карты активации создаются путем вычитания сигналов, усредненных по типам блоков. Таким образом, во время сбора данных предоставлена ​​последовательность стимулов, и участнику предлагается ответить на разные задачи. Задача отличается для каждого блока, но для сложного дизайна исследования требуются как можно более точные физические характеристики стимулов и сложность задачи.

        Исследование, связанное с событиями, является вариантом технологии BOLD, где вместо агрегирования задач в блоки оценка гемодинамического ответа получается путем смешения стимулов и контрастирования сигнала, следующего за представлением стимула, с помощью контрольного стимула или задачи. Эти контрасты предоставляют информацию оь областях мозга, активация которых не зависит от вида специфического класса стимула. Кроме того, анализ, связанный с событиями, может идентифицировать области мозга, активация которых связана с правильными ответами, и отделять их от областей мозга, связанных с ошибками. Эта функция позволяет понять более тесную связь активации мозга с эффективностью. 

        Недостатком конструкции, связанной с событиями, является то, что для полного моделирования   гемодинамического ответа испытания должны быть разделены примерно на 16 секунд. Это ограничивает количество испытаний, тем самым уменьшая мощь анализа, а также делает скучным решение задачи, что может быть плохо переносимо участниками. Компромиссы были разработаны с помощью тщательных интервальных классов стимулов, так что отдельные блокировки с блокировкой времени все еще можно моделировать, но еще много стимулов представлены с переменными интервалами. Такие «гибридные конструкции» могут применяться, когда заблокированный анализ может идентифицировать области мозга, связанные с конкретными задачами, и анализ, связанный с событиями, может быть использован для установления блокированных по времени компонентов гемодинамического ответа, связанных с конкретными классами стимулов.

        В то время как в большинстве исследований функциональной магнитно - резонансной томографии  основное внимание уделялось изучению областей мозга, активированных конкретными задачами, уделяется также повышенное внимание изучению межструктурной связи  между областями мозга. Такие «анализы связности» могут помочь выявить силу ассоциации между узлами в сети и установить в клинических популяциях, связаны ли дефициты с уменьшенной связностью.

         Функциональная связность, определяемая как временные корреляции в нейронной активности среди областей мозга, обеспечивает концептуальную и методологическую основу для определения пространственно распределенных моделей активности мозга и количественной оценки межрегиональных взаимодействий. 

          Было реализовано несколько конкретных подходов, но их относительные достоинства не были определены. Метод корреляции временных рядов исследует межрегиональные корреляции внутри отдельных субъектов за время эксперимента и эффективно применяется для измерения функциональной связности в широком диапазоне когнитивных и физиологических состояний. Например, изучая корреляции между тайм-аутами.  Поскольку эмоциональная информация передаваемая  голосом увеличивает свою интенсивность, сенсорные области все  активируются более сильно , тогда как области, принимающие решение, относительно неактивны. И наоборот, более слабым сигналам требуется больше усилий для принятия решений, что приводит к большей активации лобных областей.

        Можно отметить  быстрый рост исследований fMRI в области шизофрении, здесь аномальная активность была отмечена в задачах на моторную активность ,  рабочую память, внимание, беглость слов, обработке эмоций и принятии решений. Основной  целью таких исследований является демонстрация того, как отказ от активации нейронной системы приводит к поведенческому дефициту у пациентов.

         Данные о ранней обработке информации при шизофрении относительно ограничены. Исследования визуальной стимуляции продемонстрировали нормальную активацию зрительных, моторных, соматосенсорных и дополнительных моторных областей до стимулов, таких как мигающая шахматная доска с простой моторной реакцией. Однако аномальная активация была зарегистрирована для более сложных сенсорных состояний, особенно когда требуется интеграция.

          Демонстрация значительных дефицитов в нескольких нейрокогнитивных доменах побудила направить усилия исследователей на изучение мозговых процессов, лежащих в основе каскадов обработки информации при шизофрении. Диффузный дефицит был документирован с относительно большим нарушением исполнительных функций, а также в обучении и памяти. Эти дефициты были связаны с лобно-височными системами. Интерес к этим системам подкрепляется их явными изменениями при дебюте шизофрении  , связью с функциональным исходом этого психического расстройства и полезностью в качестве эндофенотипов в генетических исследованиях. Нейроповеденческие зонды с fMRI представляют собой мощный метод исследования нейронных схем, лежащих в основе таких наблюдаемых дефицитов.  Аномальные активации в вентромедиальной и верхней височной доле, префронтальной коре и лимбических структурах были зафиксированы с помощью решения задач на память и исполнительных задач. Однако важно также отметить, что эти сложные процессы могут быть интерпретированы  как последующие эффекты дефицита сенсорной интеграции. 

             Исследование блочного дизайна представляло собой одновременные предъявления зрительных и слуховых стимулов для пациентов с первичным эпизодом психоза. У пациентов наблюдалась сниженная активация в теменных долях и правом таламусе и префронтальной коре, участвующих в пути дорзальной визуальной обработки. Сообщалось об уменьшенной активации у пациентов в префронтальных областях, участвующих в регуляции торможения, при изучении ингибирующего P300 для состояния NoGo. Тройной стимул слуховой нечеткой задачи показал диффузную кортикальную и подкорковую гипофункцию во время обнаружения цели и обработки новизны при шизофрении. Лица с продромальными симптомами продемонстрировали меньшую дифференциальную активацию в лобных областях между соответствующими и нерелевантными стимулами. Снижение активности в регионах, вовлеченных в обработку мишеней и новизны у пациентов, сопровождалось усилением активации в схемах, связанных с обработкой стимула.

               Ослабленный электрофизиологический ответ на цели, наблюдаемые в связанных с событиями потенциальных исследованиях могут быть обусловлены  недостаточной активацией целевых схем "сверху вниз", в то время как ослабленный вызванный ответ на новые дистракторы отражает чрезмерную обработку событий "снизу вверх". Примечательно, что аномальная активация у пациентов была связана с более выраженными симптомами шизофрении. 

             Аномальная активация лобно-височных областей была дополнительно исследована в связи с более сложными процессами. Условные недостатки в обучении хорошо известны при шизофрении, и в исследованиях FMRI последовательно демонстрируются аномалии во время фазы обучения в лобно-височных цепях. В большинстве исследований сообщалось об уменьшенной активации лобной коры, особенно нижней префронтальной области, при шизофрении. В большинстве исследований также отмечается снижение активации у пациентов в гиппокампе и парагиппокампальной извилине, но в других исследованиях здесь отмечается , напротив, повышенная активация. Связанные с событиями исследования fMRI показали дефицит в рабочей памяти и когнитивном контроле при шизофрении. Дисфункция гиппокампа часто сопровождалась аберрациями в префронтальной функции, что предполагает тот факт , что лобно-височная связь нарушается при шизофрении. В исследовании, изучающем внутриобъектные корреляции лобных и височных временных рядов во время вербального кодирования, при шизофрении отмечалась аберрантная лобно-височная связь, подтверждающая предыдущие сообщения. Исследование также выявило отдельные изменения в дорзальной и вентральной префронтальной коре. Относительно здорового контроля у пациентов с шизофренией была снижена связь между дорсолатеральной префронтальной корой и областями височной доли, включая парагиппокамп и верхнюю височную извилину. Пациенты, однако, продемонстрировали повышенную связь между областью вентролатеральной префронтальной коры и этими же областями височной доли. Более высокая временная дорсолатеральная префронтальная связь коры при кодировании была связана с лучшей последующей точностью распознавания у здоровых участников, но не у пациентов. 

              Социальное познание относится к процессам, связанным с восприятием, интерпретацией и обработкой социальной информации, в первую очередь эмоциями. Нейробиологические исследования социального познания подтвердили, что обработка социальной информации требует сложных и синергетических взаимодействий между несколькими регионами мозга, которые переходят от базового восприятия социальных стимулов к их более поздней оценке и окончательной реакции.Нарушение эмоционального функционирования является характерной чертой шизофрении. Исследования fMRI с блочным дизайном сообщают об отсутствии активации миндалин при подавления печального настроения, что также очевидно у незатронутых болезнью братьев и сестер. Презентация страшных и нейтральных лиц показала отключение между активностью мозга и возбуждением у пациентов с параноидным синдромом тогда , как  повышенное возбуждение было связано с уменьшением префронтальной активности миндалин / медиальной.

Категория сообщения в блог: 

Добавить отзыв