Обнаружен мозговой диктатор Паркинсона — когда он сходит с ума, рушится весь организм

Исследователи описали ключевую мозговую сеть, сбои в которой связаны с болезнью Паркинсона. Авторы показывают, что многие проявления заболевания связаны не только с отдельными двигательными зонами, как предполагали раньше, а с распределенной системой, которая объединяет управление движениями, мышление и внутреннюю регуляцию организма. Такой разбор меняет представление о механизме болезни и помогает точнее выбирать направления лечения.

Болезнь Паркинсона обычно относят к двигательным расстройствам. Чаще всего упоминают тремор, мышечную скованность, непроизвольные сокращения и нарушения походки. Но круг симптомов шире. У пациентов нередко возникают проблемы со сном, колебания артериального давления, сбои в работе пищеварительной системы и ухудшение когнитивных функций. Состояние может заметно меняться в зависимости от ситуации, усиливаться при стрессе и ослабевать, например, на фоне музыки. Долгое время не было понятного объяснения, что объединяет такие разные нарушения.

Общим элементом оказалась сеть, которую нейробиологи выделили только в 2023 году. Ее назвали somato-cognitive action network, сокращенно SCAN. Она участвует в преобразовании намерений в конкретные действия и связывает мыслительные процессы с телесным управлением. Новое исследование показывает, что нарушения в работе этой системы как раз таки приводят к известным симптомам, а направленная стимуляция соответствующих узлов может давать более выраженный эффект.

Ранее считалось, что первичная моторная кора, область M1, устроена как карта тела. Этот участок коры проходит поперек головы. Отдельные его зоны связаны с разными частями тела. В учебниках такую схему часто показывают в виде условной фигуры человека с непропорционально большими кистями, губами и языком, чтобы подчеркнуть, какие зоны занимают больше места в коре. Предполагалось, что более передние отделы мозга формируют команды, а M1 передает их дальше к мышцам.

Нейролог Нико Дозенбах из Вашингтонского университета в Сент-Луисе заметил странную деталь при анализе данных МРТ. Когда человек в сканере двигал ртом, активировалась не только зона, отвечающая за эту область, но и другие участки в пределах той же моторной полосы. В привычную карту это не укладывалось. Дальнейший анализ показал, что между зонами, связанными с конкретными частями тела, расположены узлы отдельной сети более высокого уровня. Они участвуют в планировании и согласовании действий. Так и была описана сеть SCAN, которая связывает сенсорные сигналы, когнитивную обработку и двигательные программы.

Эти данные заинтересовали нейробиолога Хэшэна Лю из пекинской Changping Laboratory. Его группа много лет изучает механизмы болезни Паркинсона и действие глубинной стимуляции. В собственных наблюдениях исследователи тоже видели необычные паттерны активности в M1, но не могли их объяснить. После публикаций о SCAN появилась гипотеза, что именно эта сеть может играть важную роль в развитии заболевания.

Развитие болезни во многом определяется повреждением структуры под названием черная субстанция. Она находится в глубинных отделах мозга и содержит нейроны, вырабатывающие дофамин. Этот нейромедиатор нужен для нормального контроля движений, обучения и мотивации. При Паркинсоне дофаминовые клетки постепенно гибнут. Известно также, что стимуляция зон, функционально относящихся к этой области, способна ослаблять симптомы, значит в процесс включена целая цепь работающих вместе участков.

Команда Лю проанализировала несколько крупных наборов нейровизуализационных данных. В выборку вошли 863 человека, пациенты и здоровые добровольцы. Ученые оценивали функциональную согласованность, то есть насколько синхронно ведут себя разные области по сигналам МРТ. У людей с болезнью Паркинсона обнаружилась повышенная согласованная активность между узлами SCAN в моторной коре и глубокими структурами мозга. У здоровых участников и у пациентов с другими двигательными нарушениями такой картины не было. Чем выше оказывалась эта согласованность внутри цепи, тем тяжелее проявлялись двигательные симптомы.

Отдельно исследователи проверили, как на эту систему влияют методы лечения. Леводопа, или L-DOPA, восполняет дефицит дофамина и остается основным препаратом. Глубинная стимуляция мозга, при которой электроды имплантируют в подкорковые зоны, применяют при выраженных формах болезни. Оба подхода снижали избыточную согласованность сигналов в узлах SCAN и приближали показатели к значениям здоровой группы. Чем заметнее было это снижение, тем сильнее улучшался контроль движений.

Причинно-следственные отношения пока не ясны. Неизвестно, что возникает раньше: гибель дофаминовых нейронов или нарушение работы сети SCAN. Разрушение клеток черной субстанции начинается за много лет до первых симптомов, поэтому многие специалисты считают именно этот процесс отправной точкой. Полностью исключить обратный сценарий авторы тоже не могут.

Группа также проверила, как выбор конкретной зоны влияет на результат стимуляции. Использовали транскраниальную магнитную стимуляцию, TMS. При этой неинвазивной процедуре магнитную катушку размещают на коже головы над моторной корой, а короткие импульсы меняют активность нейронов. Ранее метод давал умеренный эффект и не превосходил леводопу, поэтому в стандарт лечения не вошел. Новый анализ показал, что при нацеливании именно на узлы SCAN улучшение выражено сильнее.

Неврологи, не участвовавшие в проекте, считают результаты очень важными. По их оценке, болезнь затрагивает не одну двигательную зону, а целую мозговую систему, где совместно работают контуры движения, мышления, бодрствования и внутренней регуляции органов. Такой сетевой подход помогает точнее выбирать мишени для стимуляции и других методов терапии.