Ученые получили уникальные сведения об особенностях головного мозга пациентов с аутизмом

Новый метод анализа результатов магнитно-резонансной томографии (МРТ) позволил ученым впервые описать функциональные различия между головным мозгом пациентов с аутизмом и здоровых людей.

Ученые из Уорикского Университета (University of Warwick, Великобритания) разработали метод, получивший название BWAS (Brain-Wide Association Analysis), благодаря которому можно получить панорамные снимки всех областей головного мозга человека и создать его трехмерную модель, которую можно в дальнейшем использовать для изучения особенностей пациента.

Ученые использовали метод BWAS для обнаружения областей головного мозга, которые задействованы в развитии симптомов аутизма.

BWAS одновременно анализирует 1.134.570.430 отдельных данных, охватывая 47636 различных областей головного мозга, называемых вокселами, которые в итоге формируют изображение, получаемое при проведении функциональной магнитно-резонансной томографии (фМРТ).

Предыдущие методы исследования обрабатывали данные на таком же уровне, но моделировали только ограниченные области головного мозга.

Способность анализировать полный объем данных, полученных благодаря проведению фМРТ, дала ученым возможность собрать, сравнить и сопоставить точные компьютерные модели головного мозга пациентов с аутизмом и здоровых людей.

Сотрудники кафедры компьютерных наук при Уорикском Университете (University of Warwick''''s Department of Computer Science, Великобритания) под руководством профессора Джианфена Фена (Jianfeng Feng), создателя метода BWAS, собрали данные при проведении тысяч фМРТ у пациентов с аутизмом и здоровых людей.

Сравнив две результирующие модели, ученые выделили двадцать различий, при которых связи между пространственным элементами головного мозга пациентов с аутизмом были сильнее или слабее, по сравнению с таковыми у здоровых людей. Выявленные различия охватывали ключевые системы, связанные с функциями головного мозга, ассоциированными с аутизмом.

«В модели головного мозга пациентов с аутизмом мы обнаружили ключевую систему в зрительной коре височной доли с уменьшенными функциональными межнейрональными связями. Эта область головного мозга участвует в формировании выражений лица, формирующихся при нахождении человека в обществе. Данная ключевая система характеризовалась снижением функциональных межнейрональных связей в вентромедиальной предлобной коре, которая участвует в формировании эмоций и активна при общении человека в обществе», – говорит профессор Фен.

Ученые также обнаружили в головном мозге пациентов с аутизмом вторую ключевую систему со снижением функциональных межнейрональных связей – часть теменной доли головного мозга, которая участвует в ориентации человека в пространстве.

По мнению исследователей, два типа функциональных возможностей, связанных с выражением лица человека и его ощущением в окружающей среде, являются важными компонентами вычислений, применяемых в «теории сознания». Снижение функциональных межнейрональных связей в этих областях головного мозга или между ними может играть значимую роль в развитии симптомов аутизма.

По словам ученых, разработанный метод может помочь определить области головного мозга, участвующие в развитии других заболеваний, сопровождающихся нарушением когнитивной функции, включая обцессивно-компульсивное расстройство, синдром дефицита внимания и гиперактивности и шизофрению.

Используя мета-анализ и строгий статистический анализ, ученые смогли собрать и использовать большой набор данных, чтобы получить достоверные результаты, которым нет аналогов в литературе, посвященной проблеме аутизма.

«Мы использовали метод BWAS для анализа данных фМРТ, полученных в состоянии покоя у 523 пациентов с аутизмом и 452 человек из контрольной группы. Количество проанализированных данных помогло нам достигнуть статистической достоверности, необходимой для проведения исследований с использованием пространственных элементов и сравнения головного мозга пациентов с аутизмом и без аутизма. Это было не возможно сделать до того момента, пока не был изобретен метод BWAS», – говорит профессор Фен.

«Метод BWAS выявляет различия между функциональными межнейрональными связями каждой пары пространственных элементов на уровне всего головного мозга у пациентов с аутизмом и людей из контрольной группы. По сравнению с предыдущими подходами, этот метод обладает большим преимуществом, поскольку он может объективно сравнить функциональные межнейрональные связи пространственных элементов всего головного мозга, а не только его избранных областей», – говорит ученый.

По материалам University of Warwick

Оригинальная статья:
Wei Cheng , Edmund T. Rolls , Huaguang Gu , Jie Zhang , Jianfeng Feng. Autism: reduced connectivity between cortical areas involved in face expression, theory of mind, and the sense of self. Brain, 2015 DOI: 10.1093/brain/awv051