При шизофрении нарушается баланс предсказуемости и хаоса в мозге

Исследование, проведенное американскими учеными из Трехинституционального центра трансляционных исследований в области нейровизуализации и науки о данных (TReNDS), выявило, что при шизофрении нарушается баланс между предсказуемостью и хаосом в коре головного мозга.

С использованием функциональной магнитно-резонансной томографии (фМРТ) исследователи обнаружили, что у пациентов с этим расстройством значительно увеличивается энтропия — мера неупорядоченности нейронной активности — в тех сетях, которые отвечают за самосознание и контроль.

В рамках масштабного эксперимента ученые проанализировали данные 1110 человек, среди которых были 640 здоровых добровольцев и 470 пациентов с диагнозом «шизофрения». Основное внимание уделялось так называемой выборочной энтропии, которая отражает, насколько непредсказуемо изменяется сигнал мозга с течением времени. Оказалось, что у здоровых людей низкая энтропия характерна для сети пассивного режима работы мозга (СПРМ) и лобных долей. Такая стабильность обеспечивает слаженность нейронных связей и последовательность мыслей в состоянии покоя.

В то же время у больных шизофренией наблюдалась совершенно иная картина: в СПРМ и сетях исполнительного контроля возник разлад. Нейроны начинали функционировать крайне нерегулярно, что приводило к потере связности и координированности. Шизофрения, как известно, является тяжелым психическим расстройством, проявляющимся в виде галлюцинаций, бреда и снижения когнитивных функций. Ученые долго искали единый системный сбой, способный объяснить все эти симптомы.

Новая концепция позволила взглянуть на проблему с точки зрения нейрофизики: здоровый мозг балансирует на грани порядка и неопределенности, обеспечивая достаточную предсказуемость для стабильности и вариативность для адаптации. При психозах этот баланс разрушается. Ранее разобщение нейронных сетей связывали с нарушением предиктивного кодирования, то есть способностью мозга предсказывать поступающие сигналы. Теперь у исследователей есть больше данных о происходящих сбоях.

Выявленные скачки энтропии в ассоциативных сетях оказались напрямую связанными с клинической картиной, где наибольшая неупорядоченность наблюдалась при выраженных позитивных и негативных симптомах шизофрении. Авторы работы планируют дальнейшие исследования, чтобы выяснить, как эти паттерны меняются со временем под воздействием терапии. В перспективе архитектура энтропии может стать надежным биомаркером для ранней диагностики расстройств, а также помочь врачам объективно оценивать эффективность выбранных препаратов в восстановлении слаженной работы нейронов.

Читайте также: