В последнее время наблюдается значительный прогресс в выявлении систем мозга, связанных со сложными поведенческими и психическими функциями. Мы считаем, что эта работа имеет отношение к клинической психиатрии, потому что аномалии, возникающие в определенных системах мозга, ответственны за психические симптомы и расстройства. В этом посте мы сначала опишем, что мы подразумеваем под функциональными мозговыми системами, а затем обсудим, как распространенная болезнь – болезнь Альцгеймера – скорее всего, приведет к разрушению мозговой системы, называемой «сетью по умолчанию».
Национальные институты здравоохранения в последнее время сделали отображение функциональных систем мозга высокоприоритетным, спонсируя крупную исследовательскую работу под названием «Проект человеческого мозга». В этой инициативе ученые будут использовать самые современные методы для понимания того, как различные области человеческого мозга работают вместе для выполнения определенных функций. Другими словами, эти ученые будут изучать функциональную связность человеческого мозга.
Итак, что такое функциональная связность? Это то, как различные области мозга связаны и работают вместе как интегрированные системы для выполнения определенных функций, включая сложную обработку, связанную с познанием, эмоциями и мотивацией, так называемую «умственную трилогию». Способность идентифицировать конкретные функциональным системам мозга в значительной степени способствовало развитие новых методов визуализации мозга, включая функциональную магнитно-резонансную томографию (МРТ). fMRI способен измерять функциональную активность областей мозга во время отдыха, а также во время конкретных задач. Функциональная связывание изображений исследует корреляции и взаимозависимости между областями мозга, поскольку они взаимодействуют друг с другом для выполнения конкретных задач.
Мы уже знаем, что человеческий мозг организован в функциональные системы, которые называются «внутренними сетями связи». Эти «ICN» помогают людям обрабатывать когнитивную, эмоциональную и мотивационную информацию. Одна из таких функциональных систем мозга называется «сетью по умолчанию». Сеть по умолчанию состоит из группы областей мозга, которые обмениваются информацией и обмениваются информацией в те периоды времени, когда мы не обращаем внимания на конкретные задачи, то есть когда мы мечтаем или отдых. Оказывается, что в те времена, когда мы не занимаемся конкретными задачами, наши мозги тяжело работают, оценивая наше внутреннее состояние, обрабатывая наши воспоминания и размышляя о будущих начинаниях. По сути, сеть по умолчанию помогает нам «думать» и «планировать». Система по умолчанию имеет решающее значение для обработки информации и использует много энергии мозга.
Когда что-то происходит, что требует от нас внимания, мозг переключается из режима по умолчанию и активирует другой набор сетей мозга (ICN), которые регулируют внимание. Конкретные области лобной и теменной долей мозга становятся активными в скоординированной манере и помогают нам обратить внимание на новые задачи. Фактически, один ICN помогает нам переключить наше внимание, а другой ICN помогает нам сосредоточиться на поставленных задачах.
Вполне вероятно, что неврологические и психические заболевания в конечном итоге будут поняты путем определения конкретных неисправностей ICN, которые посвящены конкретным задачам. Например, недавние исследования показывают, что ключевые области мозга, вовлеченные в сеть по умолчанию, – это те же самые области мозга, которые показывают самые ранние разрушительные изменения болезни Альцгеймера, и некоторые изменения в связности системы по умолчанию, по-видимому, происходят до появления клинических симптомов. Зачем? Хотя есть много спекуляций, мы действительно не знаем. Высокое энергопотребление системы по умолчанию может быть как минимум одним фактором. Выяснение причин может привести к новым подходам к лечению.
Еще один интересный пример того, что расстройство в определенной ICN, по-видимому, связано с конкретным расстройством, – это редкая, но увлекательная нейропсихиатрическая болезнь, называемая «поведенческий вариант лобно-височной деменции». Эта болезнь обычно начинается в позднем среднем возрасте (в 50-е или начале 60-х годов). Ранние симптомы включают явно неуместное социальное поведение. Например, обычно зарезервированный человек может постепенно развивать драматическое, расторможенное поведение, например, рассказывать громкие и неловкие истории в ресторане или высмеивать человека за столом рядом с ним. Со временем изменения, связанные с речью, памятью и независимой функцией, в конечном итоге происходят, и болезнь прогрессирует до клинического состояния, которое напоминает передовую болезнь Альцгеймера.
Недавние исследования показывают, что поведенческий вариант лобно-височной деменции включает в себя потерю клеток головного мозга в функциональной мозговой системе, называемой «сетью эмоциональной значимости». Этот ICN включает несколько областей лимбической системы мозга. (Лимбическая система занимается обработкой эмоциональной информации.) Возможно, эта система эмоционального воздействия помогает нам быть подходящей в наших социальных взаимодействиях и позволяет интегрировать эмоциональные компоненты в процесс обработки информации. Почему эта система ломается в этой редкой форме деменции, остается загадкой.
Поскольку функциональные мозговые системы лучше охарактеризованы, исследователи должны иметь возможность исследовать, какие системы работают неправильно при таких заболеваниях, как шизофрения, биполярное расстройство и аутизм. Чем больше мы узнаем, тем больше мы сможем определить дефекты обработки, связанные с этими нарушениями, и разработать более совершенные методы лечения.
Недавний взрыв информации, использующей процедуры визуализации для описания систем головного мозга, является одним из многих интересных подходов, которые будут дополнять наши способности понимать психические симптомы и помогать людям, страдающим этими тяжелыми, инвалидизирующими заболеваниями.
Это сообщение было написано совместно Чарльзом Зорумски, MD и Юрием Рубином MD, PhD. Ни у кого из нас нет финансовых конфликтов интересов с фармацевтической промышленностью или отраслями, занимающимися разработкой новых устройств.
