Диаграммы роста мозга помогают понять психические заболевания
Исследователи из Радбаудумского университета разработали набор диаграмм роста для мозга. Эти "диаграммы мозга" представляют собой эталонные модели развития и старения мозга на протяжении всей жизни человека, основанные на очень большом массиве данных. Эти модели могут быть использованы для составления персонализированных прогнозов для каждого человека в отношении многих заболеваний мозга, и поэтому имеют большой клинический потенциал. Программные инструменты и модели доступны в Интернете. Работа опубликована в журнале eLife.
"Почти все знакомы с таблицами роста, используемыми для измерения развития детей, например, с таблицами роста, разработанными Всемирной организацией здравоохранения", - говорит Андре Маркуанд, исследователь кафедры когнитивной нейронауки Радбудумского университета. "Эти модели используются во всем мире для оценки развития детей, например, путем построения графика массы тела или роста в зависимости от возраста. Педиатры строят график развития отдельного ребенка в сравнении с вариациями в популяции, представленными на этих графиках роста, чтобы выявить, например, задержку в развитии"
Теперь исследователи предлагают то же самое для мозга: диаграмму роста для оценки развития и старения мозга не только для детей, но и на протяжении всей жизни от двух до ста лет.
"Мы проанализировали МРТ-изображения высокого разрешения почти 60 000 человек, полученные с помощью около 80 МРТ-сканеров по всему миру", - объясняет Сейдж Рутерфорд, кандидат наук и первый автор исследования. "Мы использовали показатели объема различных структур мозга или толщины коры головного мозга в разном возрасте и создали диаграммы роста для каждой области мозга. Таким образом, мы создали атлас мозга человека на протяжении всей жизни"
Эти модели позволяют прогнозировать на уровне отдельного человека рост и старение мозга относительно популяционных норм. Маркуанд говорит, что "это дает возможность составить карту вариаций между отдельными людьми и может быть использовано для понимания многих различных заболеваний мозга, таких как СДВГ, шизофрения, деменция и болезнь Альцгеймера".
Эти модели имеют множество применений: они могут быть полезны для обнаружения изменений в структуре мозга, которые могут указывать на возникновение психического расстройства на очень ранней стадии. Модели могут оценить, является ли область мозга толще или тоньше, чем она должна быть у человека, по сравнению со средним показателем для данного жизненного этапа.
Но это также полезно для стратификации психических расстройств. Например, для поиска общих черт между людьми, которые могут описывать различные подтипы расстройств, или в будущем для выявления людей, которые могут реагировать на определенные методы лечения. Кроме того, модель позволяет отслеживать развитие болезни во времени, а также контролировать эффект от лечения.
Подобной эталонной модели мозга до сих пор не было. Модели, а также программное обеспечение для их использования находятся в свободном доступе в Интернете для сообщества. Для измерения объема и толщины структур мозга мы используем уже разработанный программный пакет под названием "Freesurfer"", - объясняет Маркванд.
"Этот конвейер используется тысячами больниц по всему миру, поэтому они могут легко получить необходимые им измерения и использовать наше программное обеспечение для определения того, как группа их собственных пациентов или участников исследования может быть помещена в популяцию"
В ближайшем будущем, по мнению Маркванда, программное обеспечение может быть очень полезным в клинических исследованиях.
"Если вы хотите исследовать новое лекарство против определенного заболевания мозга, например, болезни Альцгеймера, вы можете использовать наше программное обеспечение для определения субъектов с определенным профилем, например, с ранней стадией дегенерации. Это может функционировать как "отпечаток пальца на основе мозга", который может сделать исследования более эффективными, облегчая обнаружение различий между группами людей. В конечном счете, такие инструменты могут быть полезны и в клинике, чтобы направлять лекарства или вмешательства именно тем людям, которые в них нуждаются"
