Demencja: metoda mapowania mózgu może przewidywać progresję
Czy demencja rozprzestrzenia się stopniowo i równomiernie we wszystkich kierunkach w mózgu, czy też może „przeskakiwać” z jednego obszaru mózgu do drugiego? Nowe badania pomagają rozstrzygnąć tę kwestię poprzez zbadanie progresji otępienia czołowo-skroniowego.
Otępienie czołowo-skroniowe (FTD) to stan, w którym przednie i skroniowe płaty przednie mózgu kurczą się lub zanikają. Skutkuje to dwiema szerokimi kategoriami objawów: zmianami behawioralnymi i problemami językowymi. W przeciwieństwie do innych form demencji, FTD nie wpływa na świadomość przestrzenną i pamięć.
Obecnie nie ma terapii spowalniających postęp FTD. Społeczność medyczna nie ma wystarczającej wiedzy na temat tego, jak choroba się rozprzestrzenia i jak różnie postępuje między poszczególnymi osobami.
Aby lepiej zrozumieć tę chorobę, dr William Seeley - profesor neurologii i patologii w Memory and Aging Center oraz Weill Institute na University of California w San Francisco - wraz ze swoim zespołem postanowili zbadać wzorce postępu atrofii mózgu u FTD.
Dr Seely i jego koledzy opublikowali swoje odkrycia w czasopiśmie Neuron.
Znajdowanie „epicentrum dostosowanego do pacjenta”
Nowe badanie opiera się na wcześniejszej pracy dr Seeleya, która wykazała, że w różnych formach demencji wzorce atrofii mózgu w dużej mierze pokrywają się z dobrze znanymi „autostradami” w mózgu.
Te autostrady to sieci mózgowe lub grupy regionów mózgu, które ściśle ze sobą komunikują się poprzez połączenia synaptyczne, działając razem. Te regiony mózgu współpracują, czasami z daleka, z funkcjonalnymi sieciami mózgowymi umożliwiającymi komunikację na duże odległości, pełniąc rolę „dróg”.
Wcześniejsza praca dr Seeleya dotycząca sposobu rozprzestrzeniania się zwyrodnienia wykazała, że neurodegeneracja lub atrofia nie rozprzestrzenia się równomiernie jak guz, ale może „przeskakiwać” z jednego obszaru mózgu do drugiego.
Nowe badanie uzupełnia te dowody. Tutaj naukowcy zbadali, jak dobrze mapy sieci neuronowych oparte na skanach mózgu zdrowych poznawczo uczestników mogą przewidywać postęp atrofii mózgu u osób z FTD w ciągu 1 roku.
Aby się tego dowiedzieć, zespół poprosił grupę 42 osób żyjących z jednym z dwóch podtypów FTD o wykonanie MRI na początku badania, a drugiego około 12 miesięcy później. W ten sposób naukowcy mogli zobaczyć, jak postępuje choroba.
Następnie, korzystając z funkcjonalnych skanów mózgu MRI 75 zdrowych uczestników, naukowcy stworzyli znormalizowane mapy 175 różnych obszarów mózgu i odpowiadających im regionów, z którymi się komunikowali.
Po zidentyfikowaniu w ten sposób sieci mózgowych zespół wybrał jedną sieć, która najlepiej pasuje do wzorca atrofii mózgu obserwowanego u osoby z FTD.
Dr Seeley i jego zespół zidentyfikowali i uznali centrum tej specyficznej sieci mózgowej za „dostosowane do pacjenta epicentrum” degeneracji mózgu.
Korzystając z tych samych znormalizowanych map sieci mózgu, naukowcy przewidzieli, gdzie atrofia rozprzestrzeni się na ponad 1 rok, i porównali swoje przewidywania ze skanami MRI.
Porównali również dokładność swoich przewidywań z przewidywaniami, które nie uwzględniały funkcjonalnej łączności sieciowej.
Znajomość „pacjenta zero” atrofii mózgu
Naukowcy zidentyfikowali w szczególności dwie miary łączności funkcjonalnej, które poprawiły dokładność ich przewidywań.
Jeden z nich, zwany „najkrótszą drogą do epicentrum”, mierzył liczbę połączeń synaptycznych między początkowym epicentrum a obszarem mózgu, w którym rozprzestrzeniły się uszkodzenia.
Druga miara, „ryzyko węzłowe”, mierzyła liczbę już zanikłych obszarów mózgu połączonych z jednym głównym, danym obszarem mózgu.
„To tak, jak w przypadku choroby zakaźnej, w której szanse na zarażenie można przewidzieć na podstawie liczby stopni oddalenia od pacjenta zero, ale także liczby osób w Twojej najbliższej sieci społecznościowej już chorych” - mówi Jesse A. Brown, pierwszy autor badania.
Dodaje, że ich odkrycia mają nadzieję pomóc naukowcom określić i wskazać następną lokalizację choroby. „Podobnie jak epidemiolodzy opierają się na modelach rozprzestrzeniania się chorób zakaźnych, aby opracować interwencje ukierunkowane na kluczowe ośrodki lub wąskie punkty”.
„Neurolodzy muszą zrozumieć podstawowe mechanizmy biologiczne neurodegeneracji, aby opracować sposoby spowolnienia lub zatrzymania rozprzestrzeniania się choroby” - dodaje.
„Jesteśmy podekscytowani tym wynikiem, ponieważ stanowi on ważny pierwszy krok w kierunku bardziej precyzyjnego podejścia medycznego do przewidywania progresji i mierzenia efektów leczenia w chorobach neurodegeneracyjnych”.
Dr William Seeley
Jednak naukowcy podkreślają również fakt, że ich metoda nie jest jeszcze gotowa do zastosowania klinicznego. Mają nadzieję, że w przyszłości ich wyniki pomogą ocenić potencjalne terapie, które weszły do badań klinicznych.
