Недавно выявленная нейронная сеть в головном мозге может объяснить природу болезни Паркинсона и открыть путь к более эффективным методам лечения, рассказывает Йорик со ссылкой на Science Daily
Мозговая сеть, связывающая мышление и движение, называемая SCAN, была впервые описана исследователями из WashU Medicine в 2023 году и в новом исследовании была определена как неврологическая основа болезни Паркинсона. Экспериментальная терапия, направленная на эту сеть, более чем вдвое улучшила симптомы у небольшой группы пациентов с болезнью Паркинсона, которая характеризуется гиперсвязностью (левая сторона иллюстрации) между SCAN и подкорковыми структурами головного мозга. Фото: Сара Мозер/WashU Medicine
Болезнь Паркинсона — это прогрессирующее неврологическое заболевание, которым страдают более 1 миллиона человек в Соединенных Штатах и более 10 миллионов во всем мире. Заболевание вызывает широкий спектр изнурительных симптомов, включая тремор, затруднения при движении, проблемы со сном и снижение когнитивных функций. Современные методы лечения, такие как длительный прием лекарств и инвазивная глубокая стимуляция мозга (DBS), могут уменьшить симптомы, но они не останавливают прогрессирование заболевания и не обеспечивают излечения.
Международная исследовательская группа под руководством китайской лаборатории Чанпин, работающая совместно с Медицинской школой Вашингтонского университета в Сент-Луисе и другими партнерами, выявила конкретную область мозга, связанную с основными симптомами болезни Паркинсона. Исследователи обнаружили, что в развитии этого заболевания критически важную роль играет мозговая сеть, называемая сомато-когнитивной сетью (SCAN). При воздействии на эту сеть с помощью неинвазивного экспериментального метода, известного как транскраниальная магнитная стимуляция (ТМС), у пациентов наблюдалось более чем вдвое большее улучшение симптомов, чем при стимуляции соседних областей мозга.
Результаты исследования, опубликованные 4 февраля в журнале Nature , ставят под сомнение устоявшиеся представления о болезни Паркинсона и указывают на новую эру более точных и целенаправленных подходов к лечению.
«Эта работа демонстрирует, что болезнь Паркинсона является расстройством, связанным с SCAN, и данные убедительно свидетельствуют о том, что, если целенаправленно воздействовать на SCAN, можно лечить болезнь Паркинсона более успешно, чем это было возможно ранее», — сказал соавтор Нико У. Дозенбах, доктор медицины, доктор философии, профессор неврологии имени Дэвида М. и Трейси С. Хольцман в Медицинском центре Вашингтонского университета. «Изменение активности в SCAN может замедлить или обратить вспять прогрессирование заболевания, а не просто лечить симптомы».
Понимание SCAN и его роли в движении и мышлении
Дозенбах впервые описал сеть SCAN в журнале Nature в 2023 году. Эта сеть расположена в моторной коре головного мозга, области, отвечающей за контроль движений тела. Ее задача — преобразовывать запланированные действия в физические движения, а затем отслеживать, как эти действия разворачиваются. Поскольку болезнь Паркинсона влияет на гораздо большее, чем просто движение, затрагивая пищеварение, сон, мотивацию и мышление, ведущий автор исследования Хешенг Лю, доктор философии, объединил усилия с Дозенбахом, чтобы исследовать, могут ли нарушения в работе сети SCAN объяснить широкий спектр симптомов заболевания и послужить мишенью для лечения.
Чтобы проверить эту гипотезу, команда Лю проанализировала данные нейровизуализации более чем 800 участников из нескольких исследовательских центров в США и Китае. В группу вошли люди с болезнью Паркинсона, получавшие глубокую стимуляцию мозга (DBS) или неинвазивные методы лечения, такие как транскраниальная магнитная стимуляция, сфокусированная ультразвуковая стимуляция и лекарственные препараты. Для сравнения были также включены здоровые добровольцы и лица с другими двигательными расстройствами.
Выявлена аномальная связь между нейронами головного мозга.
Анализ показал, что болезнь Паркинсона характеризуется чрезмерной связью между SCAN и подкорковыми структурами — областью мозга, отвечающей за эмоции, память и двигательный контроль. Во всех четырех исследованных методах лечения наилучшие результаты были достигнуты при уменьшении этой чрезмерной связи. Восстановление более сбалансированных взаимоотношений между этими областями помогло нормализовать активность в мозговой цепи, отвечающей за планирование и координацию действий.
«На протяжении десятилетий болезнь Паркинсона ассоциировалась в основном с двигательными нарушениями и базальными ганглиями», — частью мозга, контролирующей движения мышц, — сказал Лю. «Наша работа показывает, что болезнь коренится в гораздо более широкой сетевой дисфункции. SCAN имеет гиперсвязь с ключевыми областями, связанными с болезнью Паркинсона, и эта аномальная проводка нарушает не только движение, но и связанные с ним когнитивные и телесные функции».
Высокоточное лечение демонстрирует многообещающие результаты на ранних стадиях.
Основываясь на этих данных, исследователи разработали систему точного лечения, предназначенную для воздействия на область SCAN без хирургического вмешательства и с точностью до миллиметра. Этот подход использует транскраниальную магнитную стимуляцию, которая подает магнитные импульсы в мозг через устройство, размещаемое на голове. В клиническом исследовании у 18 пациентов, получавших стимуляцию, направленную на область SCAN, наблюдался 56%-ный показатель ответа через две недели. Для сравнения, улучшение наблюдалось только у 22% из 18 пациентов, получавших стимуляцию близлежащих областей мозга, что представляет собой 2,5-кратное увеличение эффективности.
«Благодаря неинвазивным методам лечения мы могли бы начинать нейромодуляцию гораздо раньше, чем это делается в настоящее время с помощью глубокой стимуляции мозга», — сказал Дозенбах, — «поскольку они не требуют хирургического вмешательства на головном мозге».
Он отметил, что для понимания того, как различные части SCAN влияют на конкретные симптомы болезни Паркинсона, необходимы дополнительные фундаментальные исследования.
В перспективе Дозенбах планирует начать клинические испытания с компанией Turing Medical, стартапом WashU Medicine, одним из основателей которого он является. В этих исследованиях будет протестирована неинвазивная терапия, использующая поверхностные электродные полоски, размещаемые над областями SCAN, для решения проблем с походкой у людей с болезнью Паркинсона. Он также намерен изучить низкоинтенсивный сфокусированный ультразвук как еще один неинвазивный метод изменения активности SCAN с использованием акустической энергии.
Данная работа была поддержана лабораторией Чанпин, Национальными институтами здравоохранения США (MH096773, MH122066, MH121276, MH124567, NS129521, NS088590, R01NS131405, U01NS098969 и U01NS117836), Национальным фондом естественных наук Китая (81527901, 81720108021, 81971689, 31970979 и 82090034), Национальной ключевой программой исследований и разработок Китая (2017YFE0103600), Центром исследований нарушений интеллекта и развития; Фондом Киванис; Центром надежды Вашингтонского университета по неврологическим расстройствам; и Центр совместных инноваций в области нейропсихиатрических расстройств и психического здоровья провинции Аньхой (2020xkjT05). Содержание является исключительной ответственностью авторов и не обязательно отражает официальную точку зрения NIH.
HL является главным научным сотрудником Neural Galaxy Inc. LL входит в научный консультативный совет Beijing Pins Medical Co., Ltd и указан в качестве изобретателя в выданных патентах и патентных заявках на глубокий стимулятор мозга, используемый в данной работе. NUFD имеет финансовую заинтересованность в Turing Medical Inc. и может получить финансовую выгоду, если компания успешно продаст программное обеспечение для мониторинга движений FIRMM, программное обеспечение для нейромодуляции BullsAI или системы нейромодуляции PACE. EMG и NUFD могут получать роялти на основе технологии FIRMM, разработанной в Медицинской школе Вашингтонского университета и лицензированной Turing Medical Inc. NUFD является соучредителем Turing Medical Inc. Эти потенциальные конфликты интересов были рассмотрены и урегулированы Медицинской школой Вашингтонского университета. SL консультирует Iota Biosciences. PAS получает поддержку от Medtronic и Boston Scientific для обучения в рамках стипендиальной программы.
Источник статьи:
Материалы предоставлены Вашингтонским университетом в Сент-Луисе . Примечание: содержание может быть отредактировано для улучшения стиля и сокращения объема.
Для того, чтобы быть в курсе новостей в сфере науки, подписывайтесь на наш Telegram-канал.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
