Результаты сканирования мозга выявили два различных физических подтипа СДВГ

Фото из открытых источников

Новое исследование показывает, что синдром дефицита внимания и гиперактивности на самом деле состоит как минимум из двух различных структурных подтипов головного мозга, каждый из которых обладает уникальными физическими характеристиками и поведенческими симптомами. Эти структурные различия предполагают, что пациенты в конечном итоге могут получить пользу от высоко персонализированных диагностических и лечебных стратегий, основанных на их специфической биологии. Исследование было опубликовано в журнале General Psychiatry.

Синдром дефицита внимания и гиперактивности (СДВГ) — это очень распространенное нейро developmentalное расстройство, поражающее детей и подростков во всем мире. Пациенты обычно проявляют различные симптомы, которые, как правило, делятся на категории, такие как невнимательность, гиперактивность и импульсивность. Поскольку это состояние проявляется по-разному у разных детей, медицинские специалисты классифицируют его на несколько клинических проявлений на основе этих перекрывающихся поведенческих признаков.

Чтобы понять физические причины этого состояния, исследователи часто используют магнитно-резонансную томографию (МРТ) для изучения структуры головного мозга. Эта неинвазивная технология использует мощные магниты и радиоволны для создания подробных трехмерных изображений центральной нервной системы. Ученые используют эти изображения специально для изучения серого вещества, более темной ткани головного мозга, содержащей основные тела нейронов.

Серое вещество является основным центром обработки информации в человеческом мозге. Оно отвечает за маршрутизацию сенсорной информации, контроль произвольных движений и управление сложными функциями, такими как память и эмоции. Любые структурные изменения в этой жизненно важной ткани могут существенно изменить когнитивные способности человека и его повседневное поведение.

Ученые, изучающие это расстройство, часто ищут структурные изменения в определенных областях мозга, таких как префронтальная кора, миндалевидное тело и гиппокамп. Префронтальная кора отвечает за исполнительные функции, такие как планирование, принятие решений и контроль импульсов. Миндалевидное тело и гиппокамп играют важную роль в регуляции эмоций, хранении памяти и обработке вознаграждения.

Тяньчжэн Чжун из Первого медицинского университета Шаньдуна в Китае хотел понять причину этих противоречивых результатов. Чжун и группа его коллег предположили, что существующие клинические категории не в полной мере отражают физические различия в мозге пациентов. Они выдвинули гипотезу, что это состояние содержит скрытые физические подтипы, которые соответствуют различным паттернам структурных изменений мозга.

Чтобы проверить эту идею, Чжун и исследовательская группа проанализировали данные структурной МРТ из крупной общедоступной базы данных. Они тщательно отфильтровали информацию, исключив снимки с низким качеством изображения или неполными клиническими данными. В окончательную выборку вошли 135 детей и подростков с диагнозом этого заболевания, а также 182 нейротипичных молодых человека, которые составили контрольную группу.

Первоначально исследователи сравнили общий объем серого вещества у всех пациентов с установленным диагнозом напрямую с контрольной группой нейротипичных пациентов. В этом широком сравнении различия в объеме серого вещества не оказались статистически значимыми. Исследовательская группа отметила, что разнообразные физические проявления заболевания, вероятно, привели к тому, что противоположные структурные изменения взаимно компенсировали друг друга в ходе анализа.

Для преодоления этой проблемы команда использовала передовой алгоритм машинного обучения для группировки пациентов исключительно на основе анатомии их головного мозга. Этот вычислительный инструмент обрабатывает огромные массивы анатомических данных, чтобы выявить скрытые биологические закономерности, которые могут быть незаметны для наблюдателей-людей. Алгоритм успешно выявил два отдельных физических подтипа, скрытых внутри группы пациентов.

После разделения пациентов на две категории выявились отчетливые физические и поведенческие закономерности. Исследователи заметили, что ранее противоречивые данные начали обретать смысл при рассмотрении их через призму этих новых групп. Каждый подтип демонстрировал свои уникальные особенности изменений объема мозга и поведенческих тенденций.

Первый подтип характеризовался увеличением объема серого вещества в нескольких областях мозга. При более детальном изучении исследователи обнаружили, что это увеличение объема было в основном сосредоточено в лобных областях и мозжечке. Лобные области отвечают за когнитивные функции высшего уровня, такие как рабочая память, в то время как мозжечок отвечает за внимание и координацию движений.

В поведенческом плане пациенты первого подтипа больше всего страдали от выраженной невнимательности. Исследователи отметили, что структурные изменения в этой группе были тесно связаны с неспособностью концентрироваться. Физический рост в этих конкретных областях мозга, по-видимому, напрямую влиял на способность пациентов к концентрации внимания.

Второй подтип демонстрировал практически противоположную физическую картину. У пациентов этой группы наблюдалось обширное уменьшение, или атрофия, серого вещества по сравнению с нейротипичной контрольной группой. Эта потеря ткани была особенно выражена в двустороннем мозжечке, лобных областях и гиппокампе.

Гиппокамп — это специализированная структура головного мозга, играющая важную роль в формировании памяти, пространственном восприятии и внутренней мотивации. Во втором подтипе структурное ухудшение в этих областях было связано с более высокой общей тяжестью заболевания. У этих пациентов наблюдались как симптомы невнимательности, так и крайне гиперактивное или импульсивное поведение.

После определения этих двух подтипов исследователи захотели изучить, как эти изменения в мозге могут прогрессировать по мере ухудшения состояния. Поскольку они не могли наблюдать за одними и теми же детьми в течение многих лет, они использовали математический метод для моделирования временной шкалы развития заболевания. Они расположили снимки мозга в порядке тяжести симптомов, от легких до тяжелых, чтобы создать псевдовременной ряд.

Упорядочив данные таким образом, команда смогла провести анализ причинно-следственных связей. Этот статистический метод помогает определить, какие области мозга могут быть причиной физических изменений, связанных с конкретными симптомами. Они изучили, как изменения в одной области мозга могут надежно предсказывать изменения в другой области по мере усиления симптомов.

Для первого подтипа этот прогрессивный анализ показал сильную связь между определенными узлами головного мозга и поведенческой областью невнимательности. Данные указывают на то, что дисфункция внимания является основным биологическим нарушением у этих детей. Лобные области и мозжечок выступали в качестве основных центров этих каскадных структурных изменений.

Для второго подтипа анализ причинно-следственной сети выявил гораздо более широкую картину структурных связей. Физические изменения у этих детей были обусловлены множеством поведенческих аспектов, включая выраженную гиперактивность и импульсивность. Эта широко распространенная картина отражает повышенную общую тяжесть состояния во второй группе, где гиппокамп выступает в качестве основного узла.

Хотя исследование предлагает новый способ классификации этого состояния, исследователи отметили несколько ограничений своего подхода. Использованные ими данные носили поперечный характер, то есть представляли собой лишь один снимок мозга каждого ребенка в один момент времени. Смоделированная временная шкала, основанная на тяжести симптомов, может не совсем точно отражать естественное развитие расстройства по мере взросления ребенка.

Для подтверждения этих прогрессивных закономерностей будущие исследования должны будут отслеживать одни и те же группы детей в течение нескольких лет. Продольные исследования позволят ученым наблюдать за этими структурными изменениями мозга в режиме реального времени. Наблюдение за мозгом по мере его роста и изменений имеет важное значение для полного понимания нейроразвитийных расстройств.

Если эти результаты подтвердятся в будущих исследованиях, они могут в конечном итоге изменить подход врачей к диагностике и лечению этого заболевания. В настоящее время лечение часто проводится с использованием единого подхода, но эти различные физические подтипы предполагают, что персонализированные методы лечения могут быть весьма эффективными. Понимание специфической структуры мозга ребенка может помочь врачам выбрать наиболее подходящую терапию.

Пациентам, относящимся к первому подтипу, наибольшую пользу может принести целенаправленная когнитивная тренировка, направленная на укрепление их нейронных сетей внимания. Поскольку их основным симптомом является невнимательность, терапия, направленная на развитие рабочей памяти и концентрации, может быть очень полезной. Такой подход напрямую воздействует на биологические механизмы, действующие в их конкретном подтипе мозга.

В качестве альтернативы, пациентам второго подтипа может потребоваться совершенно иной подход к лечению заболевания. Поскольку у них наблюдается обширная потеря серого вещества и более высокая общая тяжесть заболевания, им могут потребоваться более интенсивные комбинации медикаментозного лечения и поведенческой терапии. Индивидуальный подход к лечению, учитывающий эти различные нейроанатомические профили, может открыть путь к новой эре прецизионной медицины в психиатрии.