Методы нейровизуализации

Несмотря на то 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 мозга у больных шизофренией, по сути дела, открыв дорогу методам нейровизуализации.

Компьютерная томография

В 1976 г. Jonston et al. привели данные нейровизуализационные исследования больных шизофренией 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 больных шизофренией. В первую очередь речь идет об исключении органической патологии мозга (сосудистые нарушения, опухоли мозга и др.), в ряде случаев имитирующей проявления шизофрении.

Методы нейровизуализации играют важную роль в диагностике 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 позволило более 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 мозгу 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, уменьшение 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 данным МРТ

  1. Уменьшение общего объема мозга
  2. Уменьшение серого вещества лобной и теменной долей, верхней и средней височной извилин
  3. Сокращение объема амигдала, височной покрышки, гиппокампа и парагиппокампальной извилины
  4. Увеличение боковых желудочков мозга
  5. Расширение борозд в лобном отделе коры
  6. Сокращение сильвиевой борозды
  7. Слабо выраженные изменения в базальных ганглиях, таламусе, мозолистом теле

Важным показателем структурных изменений мозга при шизофрении считаются комплексные показатели, например увеличение индекса VBR или желудочкового — мозгового индекса (Silverman J. et al., 1985). Данные об увеличении 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 обнаружили каких-либо корреляций между продолжительностью течения шизофрении и изменением объема тех или иных структур мозга, выявленных с помощью МРТ. Однако последние исследования выявили повторно прогрессирующее уменьшение общего объема мозга, объемов лобных и височных долей, а также объема 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, в последние годы для исследования 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, с помощью которых можно оценить кровоток в различных участках мозга, в частности технология ПЭТ, использующая высокий вес атомных изотопов с короткой продолжительностью жизни в качестве гамма-излучателей. Особенности кровотока могут говорить о функциональной активности различных структур мозга и изменении их метаболизма.

Оборудование для проведения подобных исследований достаточно сложное 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 настоящее 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 тестов на внимание
  • Усиление метаболических процессов в области правой верхней фронтальной извилины
  • Низкий уровень метаболизма в базальных ганглиях
  • Нарушение связей между корой мозга, мозжечком и зрительным бугром
  • Повышенная активность мезолимбических и лимбических структур мозга

Исследования с использованием газа ксенон-133 продемонстрировали снижение кровотока во фронтальных долях мозга, по сравнению с задними отделами мозга. Получены данные об увеличении потока крови в левой гемисфере у больных шизофренией, отличающиеся от здоровых людей равномерным распределением потока крови в состоянии покоя. Особенно заметно увеличение потока крови в левой гемисфере при предъявлении когнитивных заданий, напротив, в норме отмечается увеличение кровотока в правом полушарии мозга. При назначении антипсихотиков у пациентов, страдающих шизофренией, кровоток в правой гемисфере начинает увеличиваться.

Стандартные тесты на внимание показывают, что у больных шизофренией, в отличии от здоровых лиц, не отмечается увеличение кровотока в заднелатеральной префронтальной области подкорковых структур мозга. Кроме того, данные тесты выявляют у больных 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 низкий уровень метаболизма в базальных ганглиях мозга больных шизофренией.

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 была обнаружена повышенная активность в мезолимбических и лимбических структурах мозга, нарушение 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 (Insel T., 1992; Зохар Дж., 1998). 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 оценку 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. С помощью этого метода 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. (Riehemann S. et al., 2000).

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 больных 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). В связи с этим предполагается, что при шизофрения представляет собой прогрессирующее нарушение развития головного мозга, поскольку при нейродегенерации имелась бы «точка отсчета» в изменении электромагнитных свойств мозга, совпадающая с началом болезни (Объедков В.Г., Сакович Р.А., 2007).

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, а также 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 шизофрении (Callicot J. et al., 2000).

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 вариатны 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 больные шизофренией по сравнению со здоровыми испытуемыми 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.

С помощью функциональной МРТ было продемонстрировано более эффективное влияние атипичных антипсихотиков по сравнению с традиционными нейролептиками на моторику больных шизофренией.

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.

Вернуться к Содержанию