Инновационная визуализация – новый взгляд на причины шизофрении

Использование нанотомографии с синхротронным излучением позволило исследователям получить неискаженные трехмерные изображения нейронов и кровеносных сосудов с целью изучения воздействия шизофрении на ткани мозга.

Шизофрения – это хроническое психическое расстройство, которое может сопровождаться рядом тяжелых когнитивных и психиатрических состояний, таких как параноидальный бред, депрессия, расстройство мышления, а также слуховые и зрительные галлюцинации. Несмотря на то, что шизофрения давно является предметом медицинских исследований, в результате которых были разработаны различные варианты психиатрического лечения, наука пока не может точно определить  основные причины этого заболевания. Тем не менее, были выявлены различные генетические, экологические и другие физические факторы, коррелирующие с повышенной вероятностью развития этого психического расстройства.

Новое исследование Университета Токай, Япония, проведенное совместно с другими научными учреждениями, опубликованное в Translational Psychiatry, имела целью пролить свет на физические отличия тканей мозга у людей, страдающих этим расстройством с тем, чтобы лучше понять причины этого заболевания и его воздействия на мозг.

«Существующие методы лечение шизофрении основаны на множестве различных гипотез, которые мы пока не можем подтвердить, – говорится в заявлении профессора Университета Токай Рюто Мизутани.  – Сначала необходимо научиться по-другому анализировать мозг и увидеть, как он устроен».

Для этого исследования были получены четыре мозга умерших пациентов с шизофренией, а также проанализированы в  контрольной группе четыре здоровых человека. Исследователи сосредоточились на области мозга, связанной с распознаванием устной речи и других слуховых стимулов.

Благодаря использованию передовой техники трехмерной визуализации ученые смогли найти заметные различия между структурой нейронов в головном мозге пациентов с шизофренией и контрольными образцами, что может говорить о связи этих различий  с заболеванием.

Чтобы лучше понять влияние шизофрении на мозг, использовались различные системы визуализации. Например, сканирование МРТ использовалось для сопоставления нейроэлектрических на определенные стимулы с ответами здоровых контрольных групп.

До недавнего времени технологические ограничения препятствовали более глубокому анализу микроскопических различий физических тканей мозга. Предыдущие исследования, в ходе которых была предпринята попытка создания трехмерного картирования тканей мозга, включая нейроны и кровеносные сосуды, размер которых измеряется в нанометрах, были выполнены путем визуализации срезов клеточной структуры ткани с помощью электронной микроскопии с последующей цифровой реконструкцией полной 3D карты внутренней части ткани. Однако, поскольку мягкие ткани деформируются в процессе изготовления срезов, такое картирование зависит от опыта лаборантов, способных искусственно компенсировать и исправлять такие повреждения при цифровой реконструкции.

Новый подход, используемый командой Мизутани, задействует нанотомографию синхротронного излучения для получения более точных изображений внутренней части клеточного материала с помощью метода, не требующего изготовления срезов. Синхротрон – это тип ускорителя частиц, заставляющий электроны двигаться со скоростью, достаточной для выработки волновой энергии, необходимой для генерации рентгеновских лучей, а затем с помощью магнитных полей направляющий рентгеновские лучи внутрь объекта.

В сотрудничестве с Advanced Photon Source и Министерством энергетики США исследователи смогли выполнить нанотомографию с использованием оптики зонной пластинки Френеля для создания трехмерных декартовых координатных моделей микроскопических клеточных структур.

«В мире есть всего несколько мест, где можно провести это исследование, – пояснил Мизутани. – Без трехмерного анализа тканей мозга эта работа была бы невозможна».

На фото: На этих трехмерных изображениях нейронов мозга пациента с шизофренией видны волнистые, искаженные нейриты, указывающие на то, что клиническое состояние может быть связано с формой нейронов. Рентгеновские изображения были предоставлены Advanced Photon Source.

Оригинал новости можно прочитать здесь