Методы нейровизуализации

Вопреки тому мнению, что такие традиционные методы нейровизуализации, как пневмоэнцефалография, компьютерная томография и магнитно-резонансная томография, предназначены для исследования структурных изменений мозга, современные методы нейровизуализации имеют отношение и к нейрофизиологии.

ПНЕВМОЭНЦЕФАЛОГРАФИЯ

К важному этапу изучения шизофрении относят работы Jacobi и Winkler (1927), которые первыми провели пневмоэнцефалографическое исследование мозговой деятельности пациентов, по сути дела, открыв дорогу методам нейровизуализации.

КОМПЬЮТЕРНАЯ ТОМОГРАФИЯ

В 1976 г. Jonston et al. привели данные нейровизуализационные исследования больных с диагнозом шизофрения с помощью КТ (компьютерная томография), в которых было продемонстрировано увеличение объема боковых желудочков мозга.

Сегодня рутинная КТ черепа широко применяется за рубежом в комплексе исследований, проводимых у пациентов. Прежде всего, речь идет об исключении органической патологии мозга (сосудистые нарушения, опухоли мозга и другие), в ряде случаев имитирующей проявления шизофрении.

Работы D. Pickuth et al. (1999) показали, что у 22% лиц с психическими расстройствами отсутствуют какие-либо изменения на КТ, микроангиопатические изменения фиксируются у 57,8% больных, уменьшение объема разных структур мозга отмечается в 28,2% случаев. Подобные исследования говорят о целесообразности экспресс-диагностики состояния структур мозга даже с помощью такого несовершенного метода как КТ.

МАГНИТНО-РЕЗОНАНСНАЯ ТОМОГРАФИЯ

Применение магнитно-резонансной томографии (МРТ) для изучения мозга больных шизофренией предоставило возможность максимально детально изучить изменения его структуры при этом заболевании (Smith et al., 1984).

МРТ предоставило возможность точной оценки состояния коры и подкорковых структур мозга, его белого и серого вещества. Анализ структуры мозга в различных плоскостях способствовал выявлению сложных морфологических изменений в структуре мозга больных шизофренией, которые при сопоставлении с психопатологической симптоматикой позволили детализировать анатомический субстрат последней.

С помощью МРТ в мозгу больных шизофренией обнаружено большое количество структурных изменений: уменьшение общего объема мозга, сокращение объемов лобной и теменной долей мозга, снижение объема серого вещества в области верхней височной извилины (gyrus temporalis superior), средней височной извилины (gyrus temporalis medialis), включая амигдал (amigdala), височную покрышку (planum temporale), гиппокамп (hippocampus) и парагиппокампальную извилину (gyrus hyppocampus), увеличение боковых желудочков мозга, изменение таких субкортикальных структур, как базальные ганглии, таламус (thalamus), мозолистое тело (corpus callossum) и мозжечок (cerebellum). Так же выявлялось: расширение борозд в лобном отделе коры мозга, укорочение сильвиевой борозды (prefrontal sulcal prominence).

Структурные изменения мозга больных шизофренией по предоставленным материалам МРТ:

  • уменьшение общего объема мозга;
  • уменьшение серого вещества лобной и теменной долей, верхней и средней височной извилин;
  • сокращение объема амигдала, височной покрышки, гиппокампа и парагиппокампальной извилины;
  • увеличение боковых желудочков мозга;
  • расширение борозд в лобном отделе коры;
  • сокращение сильвиевой борозды;
  • легко выраженные изменения в базальных ганглиях, таламусе, мозолистом теле.

Важным показателем структурных изменений мозга при шизофрении являются комплексные показатели, например, увеличение индекса VBR или желудочкового — мозгового индекса (Silverman J. et al., 1985). Сведения об количественном росте объема желудочков мозга и уменьшении объема коры и гиппокампа при шизофрении приводит G. Haliday (2001).

Анализ литературы свидетельствует, что регистрируемые с помощью МРТ аномалии строения мозга при шизофрении обусловлены влиянием различных прецепитирующих факторов (Объедков В.Г., Сакович Р.А., 2007).

Большинство исследователей конца ХХ века не выявили каких-либо корреляций между продолжительностью течения шизофрении и изменением объема каких бы то ни было мозговых структур, выявленных с помощью МРТ. Однако последние исследования выявили повторно прогрессирующее уменьшение общего объема мозга, объемов лобных и височных долей, объем верхней височной извилины, особенно после первого психотического эпизода. Отметим, что большая часть нейропатологических исследований шизофрении не выявила глиоза и признаков дегенерации нейронов. Однако нейродегенерация может быть не единственным фактором прогредиентности патологического процесса, поскольку при шизофрении возможно нарушение регуляции апоптоза, избыточный синаптический прунинг и потеря дендритов.

СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ НЕЙРОВИЗУАЛИЗАЦИИ

Помимо позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ) и однофотонной эмиссионной томографии, за последнее время для изучения мозга больных шизофренией в качестве методов нейровизуализации стали использовать магнито-резонансную спектроскопию (MРС) и функциональную магнито-резонансную томография (фMРТ).

Современные методы исследования представляют особый интерес при комплексном применении. Например, ПЭТ проводится совместно с изучением особенностей кровотока в разных структурах мозга с параллельным нейропсихологическим тестированием больных.

Представляют интерес исследования, которые могут помочь отследить силу кровотока в определенных участках мозга, в частности технология ПЭТ, использующая большую массу атомных изотопов, имеющих небольшую продолжительность жизни в качестве гамма-излучателей. Особенности кровотока могут говорить о функциональной деятельность разных структур мозга и изменении их метаболизма.

Оборудование, требующееся для того, чтобы проводить такого рода исследования отличается технической сложностью и включает в себя циклотрон, необходимый для производства этих изотопов, радиохимическую лабораторию, предназначенную для сканирования ПЭТ. Некоторые варианты данного исследования предполагают использование специальных когнитивных тестов. ПЭТ-технологии (11С) дают возможность оценить активность различных рецепторов при шизофрении. В текущее время с помощью ПЭТ определяют распределение активности рецепторов при приеме хлорпромазина, галоперидола, сульпирида и других психотропных средств.

Структурно-функциональные изменения мозга при шизофрении по данным ПЭТ:

  • увеличение кровотока в левой гемисфере при выполнении когнитивных тестов;
  • снижение кровотока во фронтальных долях мозга;
  • снижение кровотока и уменьшение процессов метаболизма в заднелатеральной префронтальной области при выполнении заданий на внимание;
  • усиление метаболических процессов в области правой верхней фронтальной извилины;
  • пониженный уровень метаболизма в базальных ганглиях;
  • разрушение связей между корой мозга, мозжечком и зрительным бугром;
  • повышенная активность мезолимбических и лимбических мозговых структур.

Исследования с использованием газа ксенон-133 продемонстрировали снижение кровотока во фронтальных долях мозговых структур сравнительно с задними отделами мозга. Есть сведения, что кровоток в левой гемисфере у больных увеличивается, наблюдаются отличия от здоровых людей и в равномерном распределении потока крови в состоянии покоя. Как правило, ярко выражено увеличение потока крови в левой гемисфере при выполнении пациентом когнитивных заданий, в норме характерно усиление кровотока в правом полушарии мозга. При употреблении таких медикаментозных препаратов как антипсихотики, у людей, страдающих шизофренией, также наблюдается усиление кровотока в правой гемисфере.

Стандартные тесты на внимание показывают, что у пациентов с диагнозом шизофрения сравнительно с не болеющими людьми, отсутствует увеличение кровотока в заднелатеральной префронтальной области подкорковых структур мозга. Кроме того, данные тесты выявляют у заболевших шизофренией изменения в правой верхней фронтальной извилине. В этой же области у больных шизофренией оказываются усиленными метаболические процессы (прием нейролептиков способствует уменьшению интенсивности метаболизма в этой области мозга).

ПЭТ исследования также выявили пониженный уровень метаболизма в базальных ганглиях мозга больных.

При назначении некоторых нейролептиков эти изменения исчезают, как, впрочем, и при назначении антидепрессантов больным с аффективным биполярным расстройством.

В более поздних работах была предпринята попытка связать изменения кровотока с когнитивными функциями больных шизофренией, в частности с такими процессами мышления, как планирование (пациенты выполняли определенные задачи в условиях определения кровотока или сканирования мозга).

Функциональные отклонения при развернутой картине заболевания выявляют на позитрон-эмиссионных изображениях (ПЭТ), полученных при выполнении испытуемыми различных тестов, например, теста на внимание. В процессе этого исследования у здоровых людей наблюдается активация метаболизма глюкозы в префронтальной коре мозга у больных шизофренией, напротив, эта активация отсутствует.

C помощью ПЭТ можно выявить увеличение активности в мезолимбических и лимбических структурах мозга, разрушение связей между корой мозга, мозжечком и зрительным бугром. Эти находки отчасти подтверждали дофаминовую гипотезу патогенеза шизофрении, оставляя неясной роль других нейротрансмиттеров. Интересно отметить, что с помощью ПЭТ было показано наличие очагов стойкого гиперметаболизма в передних отделах поясных извилин у больных с обсессивно-компульсивными симптомами. ПЭТ выявила при детском аутизме, имеющем общие признаки с негативными симптомами шизофрении, также снижение активности в лобной доли, префронтальной области и в поясной извилине.

Современные нейрофизиологические исследования включают в себя использование различных тестов, направленных на анализ состояния когнитивной сферы. Особенной популярностью пользуются тесты, в которых возможна ситуация выбора между правильным ответом и ошибочным. Выполнение подобных тестов требует включения таких лобных функций, как внимание, рабочая память, торможение альтернативных ответов. Общеизвестен тест Струпа (1935) где слова, обозначающие цвет, напечатаны буквами другого цвета. Задача испытуемого — назвать цвет текста, а не слово. Больные шизофренией выполняют тест медленно и делают при этом много ошибок

Нейрофизиологический метод дТМС (диагностическая транскраниальная магнитная стимуляция) позволяет измерить возбудимость коры мозга, в частности нейронов моторной зоны мозга (метод двойного пульса, кортикальный тихий период и др.), тем самым раскрывая особенности патогенеза шизофрении.

Исследование мозга методом МРС с помощью фосфора (Ф-MРС) делает возможным неинвазивное наблюдение за обменом фосфолипидов и энергетических фосфатов в тканях мозга. При помощи этой методики были обнаружены различия в церебральном метаболизме больных шизофренией и здоровых людей. В контексте метаболических нарушений сообщалось об эффекте латерализации полушарий мозга. Определенное значение для этиопатогенеза шизофрении, в частности «мембранолипидной гипотезы шизофрении, имеет альтерация фосфолипидов и снижение энергетического метаболизма.

Кроме того, регистрация активности мозга методом фМРТ показывает значительно сниженную активацию лобной коры больных шизофренией.

Данные электромагнитных свойств мозга, полученные с помощью «МР-спектроскопии» показывают, что поперечная намагниченность тканей мозга у пациентов с шизофренией меньше (имеет иную молекулярную структуру), чем у здоровых людей. После заболевания шизофренией магнитные характеристики ткани головного мозга не обнаруживают внезапных отклонений, и статистически значимо снижаются лишь через 10-15 лет (возможно под влиянием терапии психотропными препаратами). Вследствие этого предполагается, что шизофрения представляет собой прогрессирующее расстройство  развития головного мозга, поскольку при нейродегенерации имелась бы «точка отсчета» в изменении электромагнитных свойств мозга, совпадающая с началом болезни.

Магниторезонансная спектроскопия (MPC): протоновая магниторезонасная спектроскопия, фосфорная магниторезонансная спектроскопия), мозга больных шизофренией позволяет оценить биохимические изменения в определенных структурах мозга.

Работы, выполненные в этих направлениях, показали наличие изменений в дорсолатеральной зоне префронтального отдела лобной доли мозга, в том числе и в височных отделах. В частности, было обнаружено изменение концентрации мембраностабилизирующих фосфолипидов, снижение концентрации N-Acetyl-Aspartat-(NAA), а также соотношения NAA/Cholin. Предполагается, что эти изменения появляются вследствие повреждения нейронов данных областей мозга и являются индикатором неблагоприятного течения заболевания.

Эти исследования наряду с результатами морфометрии мозга, функциональной МРТ, нейропсихологическими экспериментами, в какой-то мере подтверждают гипотезу «лобно-височно-таламусного сетевого расстройства» при шизофрении.

В настоящее время для изучения структурно-функциональных особенностей головного мозга при шизофрении применяются специальные компьютерные способы «усреднения» снимков мозга больших групп пациентов. «Усреднение» независимо от исходной техники исследования (ПЭТ, функциональная МРТ и др.) позволяет поместить индивидуальные варианты активности мозга каждого пациента в «совместное анатомическое пространство»-анатомический атлас мозга, представленный в форме предварительно построенных квадрантов (atlas Talairch). В дальнейшем с помощью достаточно сложных математических методов результаты исследований сравнивают с заданными стандартными образцами («процесс нормализации»), тем самым устраняя индивидуальную нейроанатомическую и нейрофизиологическую вариабельность.

Подобные работы показали, что если сравнивать больных шизофренией со здоровыми людьми, то показатели демонстрируют более широкое пространственное распределение и рассеивание результатов исследований. Эти данные достоверно подтвердили «феномен гипофронтальности», достаточно часто встречающийся при шизофрении.

По данным R. Kahn (2007), при шизофрении имеет место подавление функций таламуса, гиппокампа, фронтальных долей, коры и усиление активности бледного шара, покрышки и хвостатого ядра.

Проведение функциональной МРТ наглядно продемонстрировала результативность медикаментозного лечения. Если сравнивать традиционные нейролептики с атипичными антипсихотиками, большую эффективность при лечении шизофрении показали антипсихотики.

При применении атипичного атипсихотика рисперидона и предъявлении на фоне проведения функциональной МРТ обновленных тестов изучения рабочей памяти, была обнаружена заметная активация префронтального кортекса, возникающая под воздействием данного препарата.