Нейровизуализация головного мозга что это такое
Методы нейровизуализации
Пневмоэнцефалография
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
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 преципитирующих 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 магнитно-резонансную спектроскопию (MРС) и функциональную магнитно-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.
Структурно-функциональные изменения мозга при шизофрении по данным ПЭТ
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 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).
Магнитно-резонансная спектроскопия (MPC): протоновая магнитно-резонасная спектроскопия, фосфорная магнитно-резонансная 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 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 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.
| Узнайте больше о лечении 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 антипсихотика рисперидона и предъявлении на фоне проведения функциональной МРТ обновленных тестов изучения рабочей памяти, была обнаружена заметная активация префронтального кортекса, возникающая под воздействием данного препарата.
Методы нейровизуализации
Пневмоэнцефалография
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
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 преципитирующих 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 магнитно-резонансную спектроскопию (MРС) и функциональную магнитно-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.
Структурно-функциональные изменения мозга при шизофрении по данным ПЭТ
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 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).
Магнитно-резонансная спектроскопия (MPC): протоновая магнитно-резонасная спектроскопия, фосфорная магнитно-резонансная 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 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 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.
| Узнайте больше о лечении 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 антипсихотика рисперидона и предъявлении на фоне проведения функциональной МРТ обновленных тестов изучения рабочей памяти, была обнаружена заметная активация префронтального кортекса, возникающая под воздействием данного препарата.