บทความอายุยืน

โรคสมองเสื่อมแพร่กระจายผ่านเครือข่ายสมองที่เชื่อมต่อกัน

โครงข่ายประสาทเทียมที่เชื่อมต่อกับสมอง
  • Frontotemporal dementia (FTD) เป็นรูปแบบหนึ่งของภาวะสมองเสื่อมที่พบบ่อยที่สุดในผู้ที่มีอายุต่ำกว่า 60 ปี

  • แผนที่การเชื่อมต่อของสมองสามารถคาดเดาได้ว่าสมองลีบแพร่กระจายอย่างไรในผู้ที่เป็นโรค ftd

  • การทำความเข้าใจว่าความเสื่อมของระบบประสาทเกิดขึ้นได้อย่างไรเป็นขั้นตอนสำคัญในการรักษาหรือชะลอภาวะสมองเสื่อมโดยทั่วไป

บทความนี้เผยแพร่ใน ucsf news

ในการศึกษาใหม่ นักวิทยาศาสตร์ของ uc san francisco ใช้แผนที่การเชื่อมต่อของสมองเพื่อทำนายว่าสมองลีบจะแพร่กระจายได้อย่างไรในผู้ป่วยแต่ละรายที่มีภาวะสมองเสื่อมส่วนหน้า (ftd) ซึ่งเพิ่มหลักฐานที่เพิ่มมากขึ้นว่าการสูญเสียเซลล์สมองที่เกี่ยวข้องกับภาวะสมองเสื่อมจะแพร่กระจายผ่านการเชื่อมต่อ synaptic ระหว่าง ได้สร้างเครือข่ายสมองขึ้น ผลลัพธ์ที่ได้ช่วยเพิ่มความรู้ของนักวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับการแพร่กระจายของความเสื่อมของระบบประสาท และอาจนำไปสู่เครื่องมือทางคลินิกใหม่ๆ เพื่อประเมินว่าการรักษาแบบใหม่จะชะลอหรือขัดขวางเส้นทางที่คาดการณ์ไว้ของโรคเหล่านี้ได้ดีเพียงใด

“การรู้ว่าภาวะสมองเสื่อมแพร่กระจายได้อย่างไรเปิดหน้าต่างสู่กลไกทางชีววิทยาของโรค ส่วนใดของเซลล์หรือวงจรประสาทของเราที่มีความเสี่ยงมากที่สุด” เจสซี บราวน์ ปริญญาเอก ผู้ช่วยศาสตราจารย์ด้านประสาทวิทยาจาก UCSF Memory and Aging Center ผู้เขียนนำการศึกษากล่าว และสถาบันประสาทวิทยาศาสตร์ UCSF Weill “คุณไม่สามารถออกแบบการรักษาได้จริงๆ จนกว่าคุณจะรู้ว่าคุณกำลังรักษาอะไรอยู่”

Ftd เป็นรูปแบบของโรคสมองเสื่อมที่พบบ่อยที่สุดในผู้ที่มีอายุต่ำกว่า 60 ปี ประกอบด้วยกลุ่มอาการทางระบบประสาทที่มีอาการทางภาษาและพฤติกรรมที่หลากหลาย เช่นเดียวกับโรคอัลไซเมอร์ ความหลากหลายของอาการ ftd สะท้อนถึงความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญว่าโรคทางระบบประสาทแพร่กระจายผ่านสมองของผู้ป่วยได้อย่างไร ความแปรปรวนนี้ทำให้เป็นเรื่องยากสำหรับนักวิทยาศาสตร์ที่ค้นหาวิธีการรักษาเพื่อระบุสาเหตุทางชีววิทยาของสมองลีบ และสำหรับการทดลองทางคลินิกเพื่อประเมินว่าการรักษาแบบใหม่กำลังสร้างความแตกต่างในการลุกลามของโรคของผู้ป่วยหรือไม่

การวิจัยก่อนหน้านี้โดยผู้เขียนอาวุโสของการศึกษานี้คือ นพ. william seeley ซึ่งเป็นศาสตราจารย์ด้านประสาทวิทยาและพยาธิวิทยาที่ memory and aging center และ weill institute ได้เริ่มต้นการเปลี่ยนแปลงครั้งใหญ่ในการวิจัยโรคสมองเสื่อมโดยแสดงให้เห็นว่ารูปแบบของสมองลีบในแผนที่ภาวะสมองเสื่อมหลายรูปแบบ ใกล้กับเครือข่ายสมองที่รู้จักกันดี - กลุ่มของส่วนสมองที่เกี่ยวข้องกับหน้าที่ซึ่งทำงานร่วมกันผ่านการเชื่อมต่อแบบซินแนปติก บางครั้งในระยะทางไกล กล่าวอีกนัยหนึ่ง งานของ seeley เสนอว่าโรคเกี่ยวกับระบบประสาทไม่แพร่กระจายอย่างสม่ำเสมอในทุกทิศทางเช่นเนื้องอก แต่สามารถกระโดดจากส่วนหนึ่งของสมองไปยังอีกส่วนหนึ่งไปตามวงจรทางกายวิภาคที่เชื่อมโยงเครือข่ายเหล่านี้เข้าด้วยกัน

ในการศึกษาใหม่ของพวกเขาซึ่งตีพิมพ์เมื่อวันที่ 14 ตุลาคมใน neuron brown, seeley และเพื่อนร่วมงานได้ให้หลักฐานเพิ่มเติมที่สนับสนุนแนวคิดนี้โดยการตรวจสอบว่าแผนที่เครือข่ายประสาทเทียมจากการสแกนสมองในบุคคลที่มีสุขภาพดีสามารถทำนายการแพร่กระจายของสมองลีบในผู้ป่วย ftd ได้ดีเพียงใด ต่อปี.

นักวิจัยได้คัดเลือกผู้ป่วย 42 รายที่ ucsf memory and aging center ที่มีภาวะสมองเสื่อมแบบ fronto-temporal dementia (bvftd) ซึ่งเป็นรูปแบบหนึ่งของ ftd ที่ทำให้ผู้ป่วยแสดงพฤติกรรมทางสังคมที่ไม่เหมาะสม และผู้ป่วย 30 รายที่มีความพิการทางสมองแบบก้าวหน้าแบบความหมาย (semantic variant primary progressive aphasia - svppa) รูปแบบของ ftd ที่ส่งผลต่อความสามารถทางภาษาของผู้ป่วยเป็นหลัก ในการมาเยี่ยม ucsf ครั้งแรก ผู้ป่วยแต่ละรายเข้ารับการสแกน mri "พื้นฐาน" เพื่อประเมินขอบเขตของการเสื่อมของสมองที่มีอยู่ จากนั้นจึงทำการสแกนติดตามผลในอีกประมาณหนึ่งปีต่อมาเพื่อวัดว่าโรคของพวกเขาดำเนินไปอย่างไร

นักวิจัยประเมินครั้งแรกว่าสมองลีบที่พบในการสแกนพื้นฐานของผู้ป่วยแต่ละรายเริ่มต้นจากจุดใด โดยอาศัยสมมติฐานที่ว่าความเสื่อมของสมองเริ่มต้นในตำแหน่งที่มีความเสี่ยงเป็นพิเศษ จากนั้นแพร่กระจายไปยังบริเวณสมองที่เชื่อมต่อกันทางกายวิภาค ในการทำเช่นนี้ นักวิจัยได้สร้างแผนที่ที่เป็นมาตรฐานของคู่หน้าที่หลักๆ ของบริเวณสมองที่แตกต่างกัน 175 ส่วน โดยอาศัยการสแกน mri (fmri) ของผู้ใหญ่ที่มีสุขภาพดี 75 คน จากนั้นพวกเขาจึงระบุได้ว่าเครือข่ายใดที่ตรงกับรูปแบบของสมองลีบที่พบในการสแกนสมองขั้นพื้นฐานของผู้ป่วย ftd และกำหนดให้ศูนย์กลางของเครือข่ายนั้นเป็นจุดศูนย์กลางของการเสื่อมสภาพของผู้ป่วย

จากนั้น พวกเขาใช้แผนที่การเชื่อมต่อที่เป็นมาตรฐานเดียวกันเพื่อคาดการณ์ว่าสมองลีบของผู้ป่วยมีแนวโน้มที่จะแพร่กระจายไปที่ใดในการสแกนติดตามผลที่ทำในอีกหนึ่งปีต่อมา และเปรียบเทียบความแม่นยำของการทำนายเหล่านี้กับข้อมูลอื่นๆ ที่ไม่ได้ใช้การเชื่อมต่อเครือข่ายที่ใช้งานได้จริง บัญชี.

พวกเขาพบว่ามาตรการการเชื่อมต่อสองมาตรการช่วยปรับปรุงการคาดการณ์โอกาสของบริเวณสมองที่กำหนดในการพัฒนาสมองลีบระหว่างการสแกนสมองพื้นฐานและการติดตามผลได้อย่างมีนัยสำคัญ หนึ่งเรียกว่า "เส้นทางที่สั้นที่สุดไปยังศูนย์กลางของแผ่นดินไหว" จับจำนวน "ขั้นตอน" synaptic ที่ภูมิภาคนั้นมาจากศูนย์กลางของโรคโดยประมาณ - โดยพื้นฐานแล้วคือจำนวนการเชื่อมโยงในห่วงโซ่ประสาทที่เชื่อมต่อทั้งสองพื้นที่ - ในขณะที่อีกแห่งเรียกว่า "อันตรายที่สำคัญ ” แสดงถึงจำนวนภูมิภาคที่เชื่อมโยงกับภูมิภาคหนึ่งๆ ที่กำลังประสบกับอาการฝ่ออย่างมีนัยสำคัญ

“มันเหมือนกับโรคติดเชื้อ ซึ่งโอกาสที่คุณจะติดเชื้อสามารถทำนายได้จากระดับความห่างเหินที่คุณมีจาก 'Patient Zero' แต่ยังรวมถึงจำนวนคนในโซเชียลเน็ตเวิร์กของคุณที่ป่วยอยู่แล้วด้วย” บราวน์กล่าว

นักวิจัยแสดงให้เห็นว่าโดยเฉลี่ยแล้ว การวัดการเชื่อมต่อเครือข่ายทั้งสองนี้คาดการณ์การแพร่กระจายของโรคไปยังบริเวณสมองใหม่ได้ดีกว่าระยะห่างที่เป็นเส้นตรงจากการฝ่อของผู้ป่วย ในหลายกรณี โรคนี้เลี่ยงพื้นที่สมองที่อยู่ติดกันแต่ไม่ได้เชื่อมต่อทางกายวิภาคกับบริเวณที่เสื่อมสลายไปแล้วโดยสิ้นเชิง แทนที่จะข้ามไปยังบริเวณที่มีการเชื่อมโยงเชิงหน้าที่มากกว่า

แม้ว่าวิธีการนี้จะแสดงให้เห็นสัญญาณที่ดี แต่นักวิจัยเน้นย้ำว่ายังไม่พร้อมสำหรับการใช้งานทางคลินิก พวกเขาหวังว่าจะปรับปรุงความแม่นยำของการทำนายโดยใช้วิธีอื่นๆ โดยใช้แผนที่เครือข่ายเฉพาะบุคคลสำหรับผู้ป่วยแต่ละราย แทนที่จะใช้แผนที่การเชื่อมต่อโดยเฉลี่ย และโดยการพัฒนาแบบจำลองการทำนายเฉพาะทางเพิ่มเติมสำหรับประเภทย่อยเฉพาะของ ftd

นอกเหนือจากข้อมูลเชิงลึกทางชีววิทยาที่การค้นพบนี้ให้ไว้เกี่ยวกับกลไกการแพร่กระจายของสมองลีบใน ftd ซึ่งจะแจ้งให้ทราบถึงความพยายามอย่างต่อเนื่องในการพัฒนาการรักษา นักวิจัยยังหวังว่าการค้นพบนี้จะนำไปสู่การปรับปรุงตัวชี้วัดสำหรับการประเมินการรักษาที่เข้าสู่การทดลองทางคลินิกแล้ว ตัวอย่างเช่น ให้ข้อมูลเชิงลึกแก่นักวิทยาศาสตร์ที่ทำการทดลองตั้งแต่เนิ่นๆ ว่าการรักษากำลังเปลี่ยนแปลงแนวทางการลุกลามของโรคที่คาดการณ์ไว้หรือไม่ นักวิจัยยังสามารถคาดการณ์ได้ดีขึ้นว่าการฝ่อจะแพร่กระจายไปทั่วสมองได้อย่างไร เพื่อช่วยเตรียมผู้ป่วยและครอบครัวให้พร้อมสำหรับอาการที่พวกเขาน่าจะประสบเมื่อโรคดำเนินไป

“เรารู้สึกตื่นเต้นกับผลลัพธ์นี้ เพราะมันแสดงให้เห็นถึงก้าวแรกที่สำคัญสู่แนวทางการแพทย์ที่มีความแม่นยำมากขึ้นในการทำนายความก้าวหน้าและการวัดผลการรักษาในโรคเกี่ยวกับความเสื่อมของระบบประสาท” Seeley กล่าว

บราวน์กล่าวว่าในอนาคต นักวิทยาศาสตร์อาจจะสามารถพัฒนาวิธีการรักษาที่มุ่งเป้าไปที่บริเวณที่เกิดโรคต่อไปโดยเฉพาะ และอาจป้องกันการฝ่อจากการแพร่กระจายจากภูมิภาคหนึ่งไปยังอีกพื้นที่หนึ่ง

“เช่นเดียวกับที่นักระบาดวิทยาพึ่งพาแบบจำลองการแพร่กระจายของโรคติดเชื้อเพื่อพัฒนามาตรการที่มุ่งเป้าไปที่ฮับหลักหรือจุดหายใจไม่ออก” บราวน์กล่าว “นักประสาทวิทยาจำเป็นต้องเข้าใจกลไกทางชีววิทยาที่ซ่อนอยู่ของการเสื่อมของระบบประสาท เพื่อพัฒนาวิธีการชะลอหรือหยุดการแพร่กระจายของโรค”

การศึกษานี้ตีพิมพ์ใน เซลล์ประสาท ในเดือนตุลาคม 2562

 



โพสต์เก่ากว่า โพสต์ใหม่กว่า