Исследователи в 2023 году описали мозговую сеть, сбои в которой связаны с деменцией и болезнью Паркинсона. Ее назвали somato-cognitive action network, сокращенно SCAN. 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.
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 мыслительных функций.
Сеть связывающая замсел движения и его реализацию телом участвует в преобразовании намерений в конкретные действия и связывает мыслительные процессы с телесным управлением. Исследование показывает, что нарушения в работе этой системы как раз и приводят к известным симптомам, а направленная стимуляция соответствующих узлов может давать более выраженный эффект.
Известно, что первичная моторная кора, область M1, устроена как карта тела. Команды, сформированные в передних отделах мозга M1 передает к мышцам. Но оказалось, что между передними отделами мозга и M1 связь осуществяется через сеть нейронов SCAN.
Выявлена была эта сеть нейрологом Нико Дозенбахом из Вашингтонского университета в Сент-Луисе. Он заметил её работу 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. точнее ошибки в её работе
Эти данные заинтересовали нейробиолога Хэшэна Лю из пекинской Changping Laboratory. Его группа много лет изучала механизмы болезни Паркинсона и действие глубинной стимуляции. В собственных наблюдениях исследователи тоже видели необычные паттерны активности в M1, но не могли их объяснить.
Развитие болезни Паркинсона связывает с повреждением структуры под названием черная субстанция. Она находится в глубинных отделах мозга и содержит нейроны, вырабатывающие дофамин. Этот нейромедиатор нужен для стимуляции мотивации. При болезни Паркинсона, как и при всех нейродегенеративных процессах дофаминовые клетки постепенно гибнут, а стимуляция зон, функционально относящихся к этой области, способна ослаблять симптомы нейродегенерации.
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. Оказалось, что 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 влияет восполнение дефицит дофамина и глубинная стимуляция мозга, при которой электроды имплантируются в подкорковые зоны (её 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.
В общем, получается, что дефицит дофамина резко снижает передачу команд, сформированных в передних отделах мозга в двигательную область мозга M1. Это заметно у людей с деменцией. Желание что-то сделать: поесть, пойти куда-нибудь у них есть но проигрывается виртуально в их мозгу, им кажется что они действуют, но реальных действий почти нет, приходится им помогать, что вызывает у них негативную реакцию.