Шизофрения связана с «существенно разными» размерами и формой нейронов

Новое исследование, опубликованное в журнале Psychiatry Research, доказывает, что некоторые клетки мозга у людей с шизофренией физически меньше, и что эта разница в размерах связана с выраженностью галлюцинаций. Изучая мельчайшие структуры в определённой области мозга с помощью передовых методов визуализации, исследователи обнаружили, что нейроны у людей с шизофренией короче и уже, чем у людей без этого заболевания.

Предыдущие исследования нейровизуализации показали, что у людей с шизофренией, как правило, наблюдается меньший объём серого вещества, особенно в передней поясной коре. Известно, что эта область мозга играет важную роль в когнитивных и эмоциональных процессах. Однако, хотя методы крупномасштабной визуализации, такие как МРТ, неоднократно выявляли эти различия, они не дают чёткой картины происходящего на уровне отдельных клеток.

Чтобы понять биологическую основу уменьшения объёма серого вещества, исследовательская группа сосредоточилась на структуре отдельных клеток мозга. В частности, они изучили сому, или тело нейрона. Это часть клетки, содержащая ядро и служащая основным центром обработки нейронной активности.

«Давно считалось, что психические расстройства не сопровождаются очевидными нейропатологическими симптомами. Это означает отсутствие изменений в нейронах, но это звучит как-то странно. Выявление нейронных изменений при психических расстройствах должно дать ключ к их лечению. Эта идея побудила нас проанализировать трёхмерную структуру нейронов больных шизофренией с помощью нано-КТ с синхротронным излучением», — объясняет автор исследования профессор Рюта Мизутани из Токайского университета.

Предыдущие исследования учёных уже показали, что нитевидные отростки нейронов, называемые нейритами, при шизофрении, как правило, становятся тоньше и более извитыми. В новой работе учёные стремились определить, проявляют ли сами тела клеток признаки изменений.

В исследовании были использованы образцы мозговой ткани, полученные посмертно, от восьми человек с диагнозом шизофрения и восьми человек без этого расстройства. Используя специализированный метод визуализации, называемый нано-КТ с синхротронным излучением, команда смогла получить трёхмерные изображения нейронов с чрезвычайно высокой детализацией.

Они сосредоточились на определённом типе нейронов передней поясной коры, известном как пирамидальные нейроны. Считается, что эти клетки играют важную роль в коммуникации между различными областями мозга. В общей сложности они проанализировали 263 нейрона у всех участников.

Анализ показал, что средняя длина тел нейронов у людей с шизофренией составляла около 80% от таковой в контрольной группе. Ширина также уменьшалась примерно до 90%.

При исследовании пирамидных нейронов уменьшение длины было ещё более выраженным: длина клеток составляла всего 79% от длины клеток контрольной группы. Интернейроны, другой тип клеток мозга, не показали чёткой разницы в размерах, но их количество было меньше и не во всех случаях, что ограничивало возможность сделать о них выводы.

Исследователи также изучили, как форма нейронов связана с другими известными признаками шизофрении. В одном из анализов изучалась связь между длиной сомы и кривизной нейритов. Более извитые нейриты, как правило, менее эффективны в передаче сигналов. Сочетание более короткой сомы и более извитых нейритов позволило отличить случаи шизофрении от контрольной группы в их выборке.

В другой части анализа они обнаружили отрицательную корреляцию между длиной сомы и выраженностью галлюцинаций. Другими словами, чем короче тело нейрона, тем интенсивнее, как правило, были галлюцинации. Эта связь сохранялась даже после учёта приёма лекарств, что позволяет предположить, что физические изменения мозга были обусловлены не только эффектами лечения.

В целом, команда подсчитала, что уменьшение размера как сомы, так и невритов может объяснить значительную часть ранее наблюдавшегося снижения объёма передней поясной коры. По их оценкам, общий объём нейронов в этой области может уменьшиться примерно до 50–60% от наблюдаемого у людей без шизофрении.

Результаты показывают, что «нейроны больных шизофренией существенно отличаются от нейронов здоровых людей», — говорит Мизутани. «Если будет разработан препарат для восстановления нейронных изменений, мы сможем вылечить это расстройство. Я надеюсь, что какая-нибудь компания разработает такой препарат на основе наших результатов».

Хотя результаты основаны на точных измерениях и передовых методах визуализации, размер выборки был небольшим – всего 16 человек. Это затрудняет обобщение результатов на всех людей с шизофренией. Мозговая ткань, использованная в исследовании, была получена от людей, страдающих хронической шизофренией, поэтому остаётся неясным, развиваются ли эти изменения на ранних стадиях заболевания или развиваются с течением времени. Ещё одним ограничением является то, что анализ был основан только на посмертных образцах, что означает невозможность проследить развитие этих изменений на протяжении жизни человека.

Исследователи планируют продолжить изучение дополнительных образцов мозга, чтобы выяснить, сохраняются ли те же закономерности в более крупных и разнообразных группах. Они также выразили заинтересованность в изучении того, как их результаты могут способствовать разработке методов лечения, направленных на физическую структуру нейронов. Если удастся разработать методы лечения, восстанавливающие размер или форму нейронов, это может помочь уменьшить некоторые симптомы шизофрении.

Исследователи подчеркнули, что их работа служит отправной точкой для понимания того, как физические изменения в клетках мозга связаны с психиатрическими симптомами. Хотя результаты указывают на возможный биологический маркер галлюцинаций, необходимы дальнейшие исследования, прежде чем эти результаты можно будет применить в клинической практике.