По данным всемирной организации здравоохранения ежегодно у 15 миллионов людей по всему миру случается инсульт. Развитие постинсультной депрессии является частым (30-60%) осложнением инсульта, которое серьезно ограничивает реабилитацию больных и ухудшает прогноз пациентов в будущем. В настоящее время точный механизм развития постинсультной депрессии не ясен, и его понимание – ключ для разработки точечной и эффективной терапии.

 

Отсюда и возникает интерес в исследовании структурных и функциональных аномалий головного мозга, связанных с постинсультной депрессией. Ученые Южного медицинского университета Китая провели исследование на базе больницы Чжу Цзян с целью выявления закономерностей между определенной локализацией повреждения и развитием постинсультной депрессии. В предыдущих работах, посвященных изучению постинсультной депрессии, все типы пациентов анализировались вместе, без уделения внимания базовым факторам инсульта: его типа, локализации поражения и его размера, длительности течения заболевания; что приводило к высокой разнородности получаемых данных. Китайские исследователи посчитали важным проводить изучение сетей мозга на определенных типах больных с постинсультной депрессией для увеличения надежности выводов.

 

В клинической практике поражение лобной доли при инсульте чаще всего способствует развитию постинсультной депрессии, так как она является важной частью системы обработки эмоций и имеет большое количество связей с другими зонами головного мозга (например, с таламусом, поясной корой и гиппокампом). Вероятно, что поражение именно лобной доли ведет к эмоциональным расстройствам. Поэтому ученые выбрали пациентов с поражением лобной доли для изучения влияния локализации повреждения на эмоциональную систему механизма развития постинсультной депрессии. Ученые также отмечают, что их работа является первым исследованием, которое сочетает методы воксель-базированной морфометрии и анализа функциональной связности в покое для изучения аномалии головного мозга у пациентов с постинсультной депрессии при поражении лобной доли.

 

Материалы и методы

 

Участники

 

Для исследования было отобрано 30 пациентов больницы Чжу Цзян Южного медицинского университета, которые соответствуют следующим критериям:

 

• возраст от 60 до 70 лет;
• использование правой руки как ведущей;
• наличие неврологической симптоматики и соответствующему ей повреждению головного мозга;
• нахождение в периоде восстановления (от 3 месяцев до 1 года) после инсульта со стабильной симптоматикой;
• единичная зона инфаркта размером от 3 до 5 см, локализованная в правой лобной доле;
• пациенты в ясном сознании, способные взаимодействовать с интервьюером;
• оценка по шкале NIHSS не более 6 баллов;
• оценка индекса Бартера более 60 баллов;
• без предшествующих ишемических или геморрагических инсультов в анамнезе;
• без психиатрического анамнеза, эпизодов злоупотребления наркотиками.

 

Каждый больной прошел клиническое интервью с опытным нейропсихологом, который провел диагностику депрессии в соответствии с критериями DSM-IV. Тяжесть депрессии оценивалась по шкале HAMD-24. В результате пациенты были распределены по двум группам:

 

• пациенты с постинсультной депрессией (13 человек): соответствие критериям депрессии по DSM-IV и оценка по шкале HAMD-24 более чем 17 баллов;
• пациенты без постинсультной депрессии (17 человек).

 

Также всем участвующим в испытание пациентам была проведена оценка когнитивных функций (MMSE) и активности жизнедеятельности (индекс Бартела).

 

Нейровизуализация

 

Каждый пациент прошел МРТ и фМРТ покоя, по 6 минут каждое исследование.

 

Воксель-базированная морфометрия

 

Воксель-базированная морфометрия – метод нейровизуализации, способный отражать объемную плотность коры зон мозга и использующий для этого специализированное программное обеспечение (в данном случае SPM8). В ходе воксель-базированной морфометрии происходит постпроцессорная обработка данных МРТ.

 

Морфометрия выполняется в несколько этапов:

 

1. Проверка данных нейровизуализации на наличие артефактов, структурных аномалий и патологий, и выделение основных структур головного мозга: серого и белого вещества, цереброспинальной жидкости;

 

2. Создание специального шаблона из всех изображений серого вещества
обработка изображений серого вещества головного мозга, корректировка, сглаживание структур и предварительный статистический анализ;

 

3. На завершающем этапе проводится статистическая обработка подготовленных изображений, результатом которой является выявление зон достоверных различий для качественной оценки;

 

Анализ функциональной связности в покое

 

Seed-based метод – гипотетический подход, при котором определенный участок выбирается в качестве эталона, и рассчитываются временные корреляции между ним и другими участками головного мозга. Данный метод позволяет выявить изменения функциональной связности, которые характерны для нейропсихических заболеваний.

 

В качестве эталона (seed-region) исследователями были выбраны обе стороны передней поясной коры (ППК), так как она входит в лимбическую систему. Лимбическая система является важным узлом системы эмоций, включающий дэфолт-систему мозга и сеть внимания, и имеет богатые нервные связи с миндалевидным телом, таламусом и гиппокампом. Также ППК активно участвует в обмене информацией с префронтальной корой (ПФК). Выбор передней поясной коры как ROI (region of interest) может стать важным этапом в изучении механизма развития постинсультной депрессии. Карты функциональной связности (ФС) всего головного мозга были сгенерированы отдельно для каждой группы больных.

 

Результаты

 

Результаты анализа воксель-базированной морфометрии

 

У пациентов с постинсультной депрессией отмечалось уменьшение объема серого вещества в ПФК, лимбической системе, первичной и вторичной сенсорной коре, дополнительной моторной области. При этом выраженное уменьшение серого вещества (особенно в лимбической системе) было локализовано в правом полушарии, а уменьшение объема ПФК – в обоих полушариях.

 

Изображение 1. Участки головного мозга со значительно измененным объемом серого вещества у пациентов с постинсультной депрессией по сравнению с пациентами без постинсультной депрессии.

 

Результаты анализа функциональной связности покоя

 

В карте ФС для левой ППК у пациентов с постинсультной депрессией отмечается:

 

• увеличение ФС в мозжечке, височном поле, парагиппокамповой и гиппокамповой извилинах, островке, миндалевидном теле, и вторичной соматосенсорной области;
• уменьшение ФС в орбитофронтальной, дорсолатеральной префронтальной, вентромедиальной префронтальной коре, средней и задней поясной коре, и вторичной моторной области.

 

Изображение 2. Участки головного мозга со значительно измененными связями с правой ППК у пациентов с постинсультной депрессией по сравнению с пациентами без постинсультной депрессии.

 

Карта ФС для правой ППК демонстрирует, что у пациентов с постинсультной депрессией отмечается:

 

• увеличение ФС в мозжечке, парагиппокамповой и гиппокамповой извилинах и в островке;
• значительное уменьшение ФС в ПФК, затылочном поле, средней и задней поясной коре,таламусе, первичной моторной и соматосенсорной зонах.

 

Изображение 3. Участки головного мозга со значительно измененными связями с левой ППК у пациентов с постинсультной депрессией по сравнению с пациентами без постинсультной депрессии.

 

Интерпретация полученных результатов

 

В ходе исследования не было найдено значительных отличий в результатах оценок NIHSS, MMSE и индекса Бартела между двумя исследуемыми группами. Несмотря на то, что пациенты из обеих групп пострадали от серьезной неврологической травмы, было обнаружено несколько субъектов без депрессивной симптоматики или с низкими баллами по шкале HAMD-24. Это говорит о том, что нервное повреждение может быть не ключевым фактором для развития постинсультной депрессии.

 

Полученные результаты согласуются с предыдущими исследованиями, которые демонстрируют уменьшение объема серого вещества в ППК, СПК, ПФК и островке у пациентов с постинсультной депрессией. Более того, регионы с уменьшенным объемом серого вещества в основном были расположены в ипсилатеральном повреждению полушарии.

 

Уменьшение объема серого вещества в первичной моторной, первичной и вторичной соматосенсорной коре может объяснить феномен аномального двигательного и сенсорного расслабления у пациентов с постинсультной депрессией.

 

Левая ПФК и ППК тесно связаны с системой вознаграждения, и обнаруженное снижение ФС между этими двумя зонами у пациентов с постинсультной депрессией может объяснить снижение функции системы вознаграждения. Нарушения в развитии ППК вместе с повреждениями в вентромедиальной префронтальной коре могут быть субстратом для социо-когнитивного дефицита при аутизме, что также может играть роль в развитии постинсультной депрессии и влиять на реабилитацию пациентов.

 

Множество исследований указывают на то, что повреждение миндалевидного тела играет свою роль в патофизиологии депрессивных болезней. Результаты же этого исследования показали, что увеличение ФС левой стороны миндалевидного тела с ППК, может быть причиной усиления негативных эмоций у пациентов с постинсультной депрессией. Также миндалевидное тело тесно связано с социофобией, и увеличение ФС в этой области усиливает уровень социального уклонения, тем самым негативно влияя на последующую социальную адаптацию пациента.

 

Считается, что гиппокампова извилина участвует в процессах формирования кратковременной памяти и эмоционального контроля. Увеличение ФС между ней и правой ППК может способствовать ускорению передачи негативных эмоций. Результаты исследования показывают, что чрезмерная активация гиппокамповой извилины усиливает негативные аспекты эмоциональной памяти, тем самым делая пациентов более тревожными и пессимистичными. У пациентов с постинсультной депрессией отмечено уменьшение объема серого вещества правой гиппокамповой извилины, что может играть роль в развитии постинсультной депрессии.

 

Сниженный объем серого вещества в таламусе и лобной доле может оказывать негативное влияние на систему вознаграждения, что может быть причиной замедления мышления при постинсультной депрессии.

 

Так как островок расположен в центральной части полушарий головного мозга, это позволяет ему быть в тесной связи с остальными зонами – такими как сенсорная, поясная и префронтальная кора. Структурный дефицит островка и увеличенная ФС с ППК могут быть причиной повышенной чувствительности к тревоге. Также ФС между островком и ППК может усиливать чувства социального отвращения при постинсультной депрессии.

 

Ученые обнаружили, что постинсультные повреждения фронтальной доли могут нарушать маршрут проводимости лимбической системы ипсилатерального полушария. В результате чего ФС между височным полем и ППК ипсилатерального полушария уменьшается, тогда как между височным полем и ППК контралатерального полушария компенсаторно увеличивается. В то же время некоторые ученые предполагают, что ФС между ППК и височным полем модулируется фронтальной корой. В итоге данные результаты показывают роль лобной доли в развитии депрессии, что может быть причиной высокой частоты ее возникновения при поражении лобной доли.

 

Уменьшение ФС ППК с первичной моторной корой и дополнительной моторной областью может объяснить наличие более сильных моторных нарушений у больных с постинсультной депрессией. Также уменьшение ФС в дефолт-системе мозга (ПФК, задняя поясная кора, угловая извилина, височное поле) может объяснить, почему пациенты с постинсультной депрессией проявляют безразличие и избегают общество.

В итоге, инсультное повреждение головного мозга снижает возбудимость зон головного мозга в ипсилатеральном полушарии. Постинсультная депрессия оказывает влияние на настроение через нейросеть префронтального-лимбического пути. Некоторые сети головного мозга, включая моторную кору и дефолт-систему мозга, показывают иные характеристики нейросетей у пациентов с постинсультной депрессией.

 

PSD – post stroke depression
постинсультная депрессия
FC – functional connectivity – Функциональная связность – это связь между областями мозга, которые разделены функциональными свойствами. Она рассматривает отклонения от статистической независимости между распределенными и возможно пространственно удаленными нейронными единицами (http://ceur-ws.org/Vol-1752/paper43.pdf)

VBM – voxel-based morphometry – воксель-базированная морфометрия
GMD – gray matter density – плотность серого вещества
ACC – anterior cingular cortex –
ППК – передняя поясная кора
MCC – mid-cingulate cortex
СПК – средняя поясная кора
OFC – orbitofrontal cortex
ОФК – орбитофронтальная кора

DLPFC – dorsolateral prefrontal cortex
ДЛПФК

VMPFC – ventromedial prefrontal cortex
ВМПФК
HP – gippocampus gyrus
ГИ – гиппокампова извилина
PHP – paragippocampa gyrus
ПГИ – парагиппокампова извилина
M1 – primary motor cortex
ПДК – первичная двигательная кора

S1 – primary sensory area
ПСО – первичная соматосенсорная область
S2 – secondate sensory area
ВСО – вторичная соматосенсорная область
SMA – suplementary motor area
ДМО – дополнительная моторная область
BOLD – blood oxygen level-dependent

 

Подготовил: Долгов В.В.

 

Источник: Yu Shi et al. A Study of the Brain Abnormalities of Post-Stroke Depression in Frontal Lobe Lesion. Sci Rep. 2017; 7: 13203.