Ученые из Университета Брауна с помощью специально разработанного аналитического инструмента обнаружили биомаркер в мозге, который может помочь предсказать, перейдет ли умеренное когнитивное нарушение в болезнь Альцгеймера. Новый подход основан на измерении электрической активности нейронов, что позволяет выявить ранние признаки заболевания непосредственно в мозге.
«Мы обнаружили паттерн в электрических сигналах мозговой активности, который предсказывает, у каких пациентов с наибольшей вероятностью разовьется заболевание в течение двух с половиной лет», – говорит Стефани Джонс, профессор нейробиологии из Института мозга Карни при Университете Брауна и один из руководителей исследования. – «Возможность впервые неинвазивно наблюдать новый ранний маркер прогрессирования болезни Альцгеймера в мозге – это очень захватывающий шаг».
В сотрудничестве с исследователями из Мадридского университета Комплутенсе в Испании команда изучила записи активности мозга 85 человек с диагнозом «умеренное когнитивное нарушение». За состоянием этих участников следили в течение нескольких лет, чтобы зафиксировать изменения. Активность мозга регистрировали с помощью магнитоэнцефалографии, или МЭГ – неинвазивного метода, улавливающего электрические сигналы мозга. Во время записи участники спокойно отдыхали с закрытыми глазами.
Традиционные подходы к анализу данных МЭГ часто основаны на усреднении сигналов, что может скрывать важные детали о поведении отдельных нейронов. Чтобы преодолеть это ограничение, Джонс и ее коллеги разработали вычислительный метод, известный как «Spectral Events Toolbox». Этот инструмент разбивает активность мозга на отдельные «события», показывая, когда возникают сигналы, как часто они появляются, как долго длятся и какой они силы.
Используя этот инструмент, исследователи сосредоточились на активности мозга в бета-диапазоне, который, по словам Джонс, связан с процессами памяти и особенно важен в исследованиях болезни Альцгеймера. Они сравнили паттерны бета-активности у людей с умеренным когнитивным нарушением, у которых позже развилась болезнь Альцгеймера, с теми, чье состояние осталось стабильным. В результате были выявлены явные различия.
«За два с половиной года до постановки диагноза «болезнь Альцгеймера» у пациентов наблюдалась более низкая частота, меньшая продолжительность и меньшая мощность бета-событий», – говорит Данилина Шпаковская, первый автор исследования из Мадрида. – «Насколько нам известно, это первый случай, когда ученые рассматривали бета-события в связи с болезнью Альцгеймера».
Существующие биомаркеры, обнаруживаемые в спинномозговой жидкости или крови, могут выявлять бета-амилоидные бляшки и тау-клубки – белки, которые накапливаются в мозге. Однако эти маркеры не показывают напрямую, как клетки мозга реагируют на это повреждение. Биомаркер, основанный на самой активности мозга, предлагает более прямой взгляд на то, как нейроны функционируют в условиях этого стресса.
Стефани Джонс считает, что их инструмент в конечном итоге может помочь клиницистам выявлять болезнь Альцгеймера на более ранних стадиях, до того как произойдет значительное снижение когнитивных функций. «Обнаруженный нами сигнал может помочь в ранней диагностике, – говорит Джонс. – Как только наше открытие будет подтверждено, врачи смогут использовать наш инструментарий для ранней диагностики, а также для проверки эффективности своих вмешательств».
Теперь, когда команда обнаружила особенности бета-событий, предсказывающие прогрессирование болезни, следующим шагом станет изучение механизмов их генерации с помощью инструментов вычислительного нейромоделирования. Если ученые смогут воссоздать сбой в работе мозга, который генерирует этот сигнал, они смогут протестировать терапевтические средства для его коррекции.
