Новое исследование с использованием машинного обучения выявило аспекты психических расстройств, связанные с мозгом, что является шагом вперед в направлении столь необходимых биомаркеров для более точной диагностики и лечения пациентов. Команда Penn Medicine под руководством Теодора Д. Саттертуэйт, доктор медицины, доцент кафедры психиатрии, сопоставил аномалии в мозговых сетях с четырьмя измерениями психопатологии: настроением, психозом, страхом и деструктивным экстернализирующим поведением. Исследование опубликовано в Nature Communications на этой неделе.
В настоящее время психиатрия полагается только на отчеты пациентов и наблюдения врача для принятия клинических решений, в то время как другие отрасли медицины включают биомаркеры для помощи в диагностике, определении прогноза и выборе лечения для пациентов. В то время как предыдущие исследования с использованием стандартных категорий клинической диагностики обнаружили доказательства аномалий головного мозга, высокий уровень разнообразия расстройств и коморбидности между расстройствами ограничивает то, как такого рода исследования могут привести к улучшению клинической помощи.
"Психиатрия отстает от остальной медицины, когда дело доходит до диагностики болезней," сказал Саттертуэйт. "Например, когда пациент приходит к врачу с большинством проблем, в дополнение к разговору с пациентом врач порекомендует лабораторные тесты и визуальные исследования, чтобы помочь диагностировать его состояние. Прямо сейчас в психиатрии все не так. В большинстве случаев все психиатрические диагнозы основываются только на разговоре с пациентом. Одна из причин этого заключается в том, что мы не понимаем, как отклонения в мозге приводят к психиатрическим симптомам. Это исследование направлено на то, чтобы связать проблемы психического здоровья и связанные с ними аномалии мозговой сети с психиатрическими симптомами с использованием подхода, основанного на данных."
Чтобы выявить сети мозга, связанные с психическими расстройствами, команда исследовала большую выборку подростков и молодых людей (999 участников в возрасте от 8 до 22 лет). Все участники прошли функциональную МРТ-сканирование и всестороннюю оценку психиатрических симптомов в рамках Филадельфийской когорты развития нервной системы (PNC) под руководством Ракель Э. Гур, д.м.н.D., профессор психиатрии, неврологии и радиологии, финансируемый Национальным институтом психического здоровья. Затем данные мозга и симптомов были совместно проанализированы с использованием метода машинного обучения, называемого анализом разреженной канонической корреляции.
Этот анализ выявил закономерности изменений в мозговых сетях, которые были тесно связаны с психиатрическими симптомами. В частности, результаты выдвинули на первый план четыре различных аспекта психопатологии – настроение, психоз, страх и деструктивное поведение, – все из которых были связаны с определенным паттерном аномального взаимодействия в мозгу.
Исследователи обнаружили, что каждое управляемое мозгом измерение содержит симптомы из нескольких различных клинических диагностических категорий. Например, измерение настроения состояло из симптомов из трех категорий: e.грамм. депрессия (грусть), мания (раздражительность) и обсессивно-компульсивное расстройство (повторяющиеся мысли о самоповреждении). Точно так же подрывной экстернализирующий аспект поведения был обусловлен в первую очередь симптомами синдрома дефицита внимания с гиперактивностью (СДВГ) и оппозиционно-вызывающего расстройства (ODD), но также включал элемент раздражительности из области депрессии. Эти результаты предполагают, что, когда во внимание принимаются данные о мозге и симптоматике, психиатрические симптомы не попадают в установленные категории. Вместо этого группы симптомов возникают из различных клинических областей, чтобы сформировать измерения, связанные с конкретными паттернами аномальных связей в мозге.
"В дополнение к этим специфическим паттернам мозга в каждом измерении, мы также обнаружили общие аномалии мозговой связи, которые характерны для разных измерений," сказал Седрик Ся, доктор медицинских наук.D. кандидат и ведущий автор статьи. "В частности, пара мозговых сетей, называемая сетью режима по умолчанию и лобно-теменной сетью, чьи связи обычно расходятся во время развития мозга, становятся аномально интегрированными во всех измерениях."
Эти две сети мозга давно заинтриговали психиатров и нейробиологов из-за их решающей роли в сложных психических процессах, таких как самоконтроль, память и социальные взаимодействия. Результаты этого исследования подтверждают теорию о том, что многие типы психических заболеваний связаны с аномалиями развития мозга.
Команда также изучила, как психопатология различается в зависимости от возраста и пола. Они обнаружили, что паттерны, связанные как с настроением, так и с психозом, становятся более заметными с возрастом. Кроме того, модели взаимодействия мозга, связанные с настроением и страхом, были сильнее у участников женского пола, чем у мужчин.
"Это исследование показывает, что мы можем начать использовать мозг для управления нашим пониманием психических расстройств способом, который в корне отличается от группировки симптомов в клинические диагностические категории. Отойдя от клинических ярлыков, разработанных несколько десятилетий назад, мы, возможно, сможем позволить биологии говорить сама за себя," сказал Саттертуэйт. "Наша окончательная надежда состоит в том, что понимание биологии психических заболеваний позволит нам разработать более эффективные методы лечения наших пациентов."