Исследовательская группа из Севильского университета решила ответить на этот вопрос, используя новый метод на основе МРТ, который сравнивает сходство между различными областями мозга.

Их результаты указывают на явные нарушения структурного сходства, которые согласуются с тяжестью симптомов и когнитивными функциями.

Шизофрения поражает более 1 из 300 человек во всем мире и часто проявляется в позднем подростковом или раннем взрослом возрасте. Многочисленные исследования показали, что у людей с шизофренией наблюдаются изменения в структуре мозга, особенно в областях, отвечающих за память, эмоции и самосознание, таких как височная доля, поясная извилина и островок. Однако учёные не до конца понимают, как эти изменения связаны с симптомами, проблемами мышления и биологией заболевания.

«Понимание того, как структурные изменения при психических заболеваниях связаны с лежащими в их основе нейробиологическими субстратами, оказалось особенно сложной задачей из-за ограниченного количества данных о людях», — заявили авторы исследования.

Группа сосредоточилась на относительно новом методе анализа изображений мозга, известном как сеть структурного сходства. Вместо картирования связей в белом веществе, этот метод сравнивает форму и размер различных областей мозга, чтобы определить степень их сходства. Более ранние исследования предполагали, что этот подход может быть связан с когнитивными функциями и биологическими особенностями, но он не применялся подробно к людям на начальной стадии расстройств шизофренического спектра.

Группа исследователей проанализировала результаты структурной магнитно-резонансной томографии (МРТ) 352 человек, переживших первый эпизод расстройств шизофренического спектра, и 195 здоровых добровольцев. Большинство пациентов никогда не принимали антипсихотические препараты, что помогло ограничить их воздействие на структуру мозга. В исследовании использовался метод MIND, который позволяет построить «карту сходства», показывающую, насколько схожи между собой различные области мозга по форме и структуре. Затем исследователи проверили, как эти закономерности связаны с симптомами, проблемами мышления, ранними стадиями изменений в течении заболевания и известными особенностями биологии мозга.

У людей с шизофренией наблюдалось меньшее сходство в обширных областях мозга, при этом наиболее последовательные изменения наблюдались в височной, поясной и островковой областях.

В некоторых визуальных областях наблюдалось более высокое сходство, однако эти закономерности варьировались в зависимости от клинического статуса. У пациентов с «плохим» клиническим профилем наблюдалось наибольшее снижение сходства, в то время как у пациентов с «хорошим» профилем наблюдались закономерности, близкие к таковым у здоровых участников.

Чтобы выявить ранние структурные изменения, группа исследователей сравнила объём мозга каждого человека с скорректированными по возрасту референтными данными, полученными в ходе исследования более чем 120 000 человек. Затем они изучили, как эти изменения сходства связаны с развитием мозга.

Наиболее выраженные сокращения наблюдались в областях, которые созревают позже и важны для сложного мышления. В то же время, в областях, созревающих раньше, наблюдались простые изменения объёма.

Команда также сравнила результаты МРТ с картами биологии мозга, построенными на основе данных здоровых образцов. Области с пониженным сходством характеризовались высоким содержанием определённых типов клеток, в частности астроцитов, а также богаты рецепторами и транспортёрами, участвующими в передаче сигналов дофамина и серотонина. В этих областях также наблюдались признаки, связанные с более низким метаболизмом и более слабой микроструктурой. Показатели, связанные с когнитивными функциями, соответствовали областям, сформированным системами, отвечающими за память и внимание.

Результаты исследования подтверждают идею о том, что шизофрения связана с нарушением коммуникации между областями мозга, особенно теми, которые развиваются в более позднем возрасте. Ранние структурные изменения могут начинаться в небольшой группе областей, а затем затрагивать другие, тесно связанные с ними. Связывая эти закономерности с известными биологическими особенностями, исследование приближает результаты визуализации к глубинным механизмам заболевания.

«Эти результаты способствуют лучшему пониманию процесса заболевания, подчеркивая роль структуры мозга, событий созревания и нейробиологии в формировании клинического статуса на ранних стадиях заболевания», — заявили авторы.

Однако существуют ограничения, которые стоит отметить. Биологические карты, использованные для сравнения, были получены от здоровых добровольцев, а не от самих пациентов. Исследование было поперечным, поэтому не может показать, как изменения развиваются с течением времени, а анализ был сосредоточен только на коре головного мозга, оставляя без внимания более глубокие структуры мозга, которые, как известно, поражаются при шизофрении.

В дальнейшем необходимо будет наблюдать за пациентами в динамике, в том числе после начала лечения, и сочетать структурное сканирование с молекулярной визуализацией, которая позволяет напрямую измерять активность нейротрансмиттеров. Распространение этого сетевого анализа на подкорковые области также позволит получить более полную картину.

В долгосрочной перспективе, если эти меры структурного сходства окажутся надежными, они могут помочь в создании инструментов на основе МРТ, которые обеспечат более персонализированную медицинскую помощь.