Исследователи из Института нейровизуализации и информатики имени Марка и Мэри Стивенс при Университете Южной Калифорнии обнаружили специфическую реакцию мозга на тяжелые повреждения. Согласно результатам работы, опубликованной в журнале The Lancet Digital Health, у пациентов с серьезными нарушениями двигательных функций после инсульта наблюдаются признаки омоложения структуры мозга в неповрежденных областях. Это явление отражает механизмы адаптации и реорганизации центральной нервной системы в ответ на травму.
Работа проводилась в рамках международного консорциума ENIGMA Stroke Recovery. Ученые проанализировали снимки МРТ более чем 500 человек, перенесших инсульт. Данные были собраны в 34 исследовательских центрах восьми стран. Для оценки биологического возраста различных регионов мозга специалисты применили модели глубокого обучения, предварительно обученные на десятках тысяч сканов здоровых людей.
Анализ показал, что обширный инсульт ускоряет процессы старения в поврежденном полушарии, однако в противоположной стороне мозга наблюдается обратный процесс. По словам Хосунга Кима, адъюнкт-профессора неврологии в Школе медицины Кека, такая закономерность указывает на перестройку нейронных сетей. Здоровые участки фактически омолаживаются на структурном уровне, пытаясь компенсировать утраченные функции.
Для обработки данных использовалась нейросеть с архитектурой графовых сверточных сетей. Система оценивала биологический возраст 18 областей мозга, на основе чего вычислялась разница между прогнозируемым и фактическим возрастом пациента. Этот показатель, известный под аббревиатурой brain-PAD, служит индикатором состояния тканей органа.
Наиболее выраженная корреляция между степенью физических нарушений и омоложением здоровых зон проявилась у пациентов, сохранивших серьезные проблемы с подвижностью спустя полгода реабилитации. Эффект зафиксирован в лобно-теменной сети, которая отвечает за планирование движений, внимание и координацию. Исследователи полагают, что когда поврежденная двигательная система перестает функционировать нормально, противоположное полушарие адаптируется для выполнения ее задач.
Масштаб исследования позволил выявить закономерности, которые остаются незаметными при малых выборках. По мнению директора института Артура Тоги, понимание региональных различий в темпах старения мозга – важный шаг для создания персонализированных методов реабилитации. В дальнейшем ученые планируют отследить динамику этих изменений на разных этапах выздоровления для повышения точности прогнозов.
