Ученые составили рейтинг заболеваний, вызывающих наиболее быстрое старение мозга

Фото из открытых источников

Некоторые заболевания головного мозга, по-видимому, приводят к его старению гораздо быстрее, чем другие. Согласно новому исследованию, болезнь Альцгеймера возглавляет этот список. Результаты исследования были опубликованы в журнале PLOS Medicine.

Но самый большой сюрприз ждет нас дальше. Алкогольная и табачная зависимость занимают более высокое место в рейтинге, чем шизофрения, биполярное расстройство и депрессия.

Используя данные почти 49 000 МРТ-сканирований, исследователи оценили, насколько «старым» выглядел мозг каждого человека по сравнению с его реальным возрастом. Результаты показывают поразительную иерархию: зависимость вызывает структурные изменения, сопоставимые с изменениями при некоторых из самых серьезных психических заболеваний. В отличие от этого, СДВГ и аутизм не показали признаков ускоренного старения мозга.

Исследование возглавил Чуан Лян, научный сотрудник кафедры искусственного интеллекта Нанкинского университета аэронавтики и космонавтики (NUAA). В число его соавторов входят психиатры и специалисты по визуальной диагностике из Китая и США.

Метод прост в описании. Компьютерная модель изучает, как выглядит здоровый мозг в каждом возрасте, а затем угадывает возраст мозга, который она никогда не видела. Это предположение основано на анализе серого вещества — ткани, содержащей большую часть клеточных тел мозга. Команда разделила каждый снимок на 1016 небольших областей и измерила объем каждой из них.

Для обучения использовались данные сканирования 45 900 здоровых людей, в основном из Британского биобанка. После коррекции известной погрешности в этих моделях средняя ошибка составляла от одного до четырех лет. Само по себе это предсказание называется возрастом мозга. Если вычесть из него реальный возраст человека, то останется разница, которая интересует исследователей.

Какие расстройства быстрее всего стареют мозг?

Мозг каждой группы пациентов выглядел старше, чем мозг здоровых добровольцев, подобранных по соответствующим параметрам. Различие между группами заключалось в величине этого избытка.

Болезнь Альцгеймера показала самый большой разрыв с большим отрывом. Легкие когнитивные нарушения, стадия проблем с памятью, которая часто им предшествует, показали умеренный разрыв.

Затем последовали группы, страдающие от зависимостей. Люди, соответствующие критериям как алкогольной, так и табачной зависимости, заняли второе место в общем зачете, опередив все измеренные психиатрические диагнозы.

В указанном порядке следовали шизофрения, биполярное расстройство и депрессия. Влияние депрессии было наименьшим из восьми зарегистрированных состояний.

Синдром дефицита внимания и гиперактивности (СДВГ) и аутизм не были учтены. Модель угадывала их возраст примерно с той же точностью, что и возраст здоровых добровольцев.

Более ранние исследования намекали на существование иерархии. В одном исследовании с участием 45 615 человек были обнаружены различные модели старения в разных условиях. Однако в лабораториях использовались разные сканеры, модели и определения, что затрудняло доверие к любым результатам ранжирования.

Поэтому команда провела эксперимент еще раз, используя четыре разных алгоритма и четыре способа разделения мозга на регионы. Порядок практически не изменился.

Удивительное место зависимости

Табачная зависимость сама по себе оказалась более серьезной, чем шизофрения. Именно такой результат, скорее всего, удивит врачей. Это были не просто курильщики и любители выпить. Участники отбирались только по результатам стандартных опросников по зависимости, набравшие более семи баллов.

Ранее проведенный анализ, объединивший данные 26 групп больных шизофренией, уже показал, что это заболевание приводит к тому, что мозг выглядит старше своего возраста. Теперь же зависимость представляется как минимум столь же дорогостоящей проблемой.

Причинно-следственная связь остается невыясненной. Сканирование, проведенное в один момент времени, не может сказать, привело ли курение к старению мозга или же люди, чей мозг и так стареет быстрее, чаще курят.

Аналогичная ситуация наблюдается и на другом конце шкалы. Рейтинг примерно соответствует среднему возрасту каждой группы пациентов.

Это привело авторов к предположению, что мозг пожилых людей может обладать меньшей способностью поглощать повреждения, хотя такая интерпретация не равнозначна прямому измерению.

Однако отсутствие результатов тестов при СДВГ и аутизме подтверждает эту идею. Оба состояния начинаются в детстве, когда мозг еще только формирует связи и быстро восстанавливается.

Старение мозга оставляет после себя уникальные карты

Одного числа недостаточно, чтобы понять, где именно проявляются признаки старения. Поэтому команда исследователей спросила модель, какие регионы определяют каждое предсказание, а затем сравнила пациентов со здоровыми добровольцами по каждому региону.

Выявились три закономерности. При шизофрении, биполярном расстройстве и депрессии сигнал был сосредоточен в лобных и височных долях головного мозга.

Алкогольная и табачная зависимость породили нечто более масштабное. Она затронула скорлупу и таламус — две структуры, расположенные глубоко в головном мозге.

Также выявились области, связанные с самоанализом и взвешиванием того, что заслуживает внимания.

Деменция распространяется от передней части мозга к зрительным областям. При болезни Альцгеймера она распространяется дальше, в гиппокамп и миндалевидное тело, которые отвечают за память и эмоции.

Во всех случаях наблюдалась одна и та же область. Префронтальная кора, ткань за лбом, отвечающая за планирование и самоконтроль, обнаруживалась при каждом расстройстве, в котором отмечался пробел.

Параллельный тест, в котором использовались данные сканирования активности мозга, а не его структуры, не выявил ничего. Всё, что обнаруживает модель, по-видимому, связано с формой ткани.

Гены, лежащие в основе старения мозга

Затем команда наложила карту активности генов на те же 1016 регионов, построенную на основе образцов донорской ткани мозга.

Области мозга, связанные с деменцией, богаты генами, которые восстанавливают поврежденную ДНК и обеспечивают ее поддержание. Невосстановленные повреждения накапливаются в процессе обычного старения и быстрее — при нейродегенерации.

В областях мозга, отвечающих за зависимость, преобладают гены, отвечающие за расщепление топлива, перемещение заряженных частиц через клеточные мембраны и передачу сигналов между нейронами. Алкоголь и никотин нарушают все три функции.

В психиатрических областях мозга преобладают гены, отвечающие за синтез белков и перемещение веществ внутрь и наружу клеток. Эти процессы определяют, как формируются и поддерживаются связи между нейронами.

Это самая слабая часть работы. Карты генов получены из шести донорских мозгов, ни один из которых не принадлежал человеку с этими расстройствами. Совпадение носит скорее предположительный, чем доказанный характер.

Что означает «стареющий мозг»

Мозг, выглядящий старше своих лет, имеет реальные последствия. В одной широко цитируемой статье было установлено, что у взрослых, чей мозг выглядел старше своих лет, наблюдались более слабая сила хвата, худшая функция легких и более медленная походка. Риск смерти у них также был выше.

В данном исследовании использовался метод отслеживания результатов когнитивных тестов при болезни Альцгеймера и легких когнитивных нарушениях. При этом тяжесть симптомов не отслеживалась ни в одной из групп пациентов с психическими расстройствами или зависимостями.

Такое разделение весьма показательно. Деменция, по-видимому, прогрессирует параллельно со старением мозга, в то время как психиатрические симптомы, похоже, возникают по другой причине.

Два менее значительных результата могут оказаться полезными. У женщин с шизофренией или алкогольной зависимостью наблюдались большие различия, чем у мужчин, тогда как при болезни Альцгеймера наблюдалась обратная ситуация.

Кривая развития болезни Альцгеймера также начала отходить от кривой здорового течения примерно в возрасте 57 лет. Большинство диагнозов ставят гораздо позже.

Куда дальше направятся исследования?

Теперь установлен сам порядок, измеряемый по девяти условиям в рамках одного конвейера. На первом месте деменция, на втором — зависимость, а на третьем — психическое заболевание.

Следующая задача — использовать эти специфические для отдельных регионов паттерны в клинической практике. Авторы хотят выяснить, может ли сканирование выявить людей с легкими когнитивными нарушениями, у которых в дальнейшем разовьется болезнь Альцгеймера.

Исследователи также хотят выяснить, может ли этот метод помочь дифференцировать шизофрению от биполярного расстройства на стадии первого психотического эпизода.

В настоящее время оба решения основываются исключительно на симптомах. Однако впоследствии оба решения часто пересматриваются.

* Информация представлена исключительно в ознакомительных целях и не служит рекомендацией для лечения заболеваний