Naujas tyrimas „Lancet Digital Health“. rodo, kad smegenys gali stebėtinai reaguoti į insultą. USC Mark ir Mary Stevens Neurovaizdavimo ir informatikos instituto (Stevens INI) mokslininkai nustatė, kad žmonėms, turintiems sunkių fizinių sutrikimų po insulto, gali atsirasti „jaunesnės“ smegenų struktūros požymių tose srityse, kurios nebuvo pažeistos. Atrodo, kad tai atspindi, kaip smegenys prisitaiko ir persitvarko po traumos.
Tyrimas buvo atliktas kaip NeuroImaging Genetics per metaanalizė (ENIGMA) insulto atkūrimo darbo grupės dalis. Mokslininkai išanalizavo daugiau nei 500 insultą išgyvenusių žmonių smegenų skenavimus, surinktus 34 tyrimų centruose aštuoniose šalyse. Taikydama gilaus mokymosi modelius, parengtus atliekant dešimtis tūkstančių MRT tyrimų, komanda įvertino skirtingų kiekvieno pusrutulio regionų „smegenų amžių“ ir ištyrė, kaip insultas veikia struktūrą ir atsigavimą.
„Mes nustatėme, kad didesni insultai pagreitina pažeisto pusrutulio senėjimą, bet paradoksalu, kad priešinga smegenų pusė atrodo jaunesnė“, – sakė Hosung Kimas, USC Kecko medicinos mokyklos neurologijos tyrimų docentas ir vienas iš vyresnysis tyrimo autorių. „Šis modelis rodo, kad smegenys gali persitvarkyti, iš esmės atnaujindamos nepažeistus tinklus, kad kompensuotų prarastas funkcijas.
AI atskleidžia smegenų perjungimą po insulto
Analizei atlikti mokslininkai naudojo dirbtinio intelekto tipą, vadinamą grafiniu konvoliuciniu tinklu. Ši sistema, remdamasi MRT duomenimis, įvertino 18 smegenų regionų biologinį amžių. Tada jie palygino šį numatytą amžių su kiekvieno žmogaus tikruoju amžiumi, matu, žinomu kaip smegenų prognozuojamas amžiaus skirtumas (brain-PAD), kuris yra smegenų sveikatos rodiklis.
Kai šie smegenų amžiaus matavimai buvo lyginami su motorinių funkcijų balais, paaiškėjo aiškus modelis. Insultą išgyvenusių asmenų, kuriems buvo sunkus judėjimo sutrikimas, net ir po daugiau nei 6 mėnesių reabilitacijos, smegenų amžius buvo jaunesnis nei tikėtasi priešinguose sužalojimo vietos regionuose. Šis poveikis buvo ypač stiprus frontoparietaliniame tinkle, kuris vaidina svarbų vaidmenį planuojant judesius, dėmesingumą ir koordinaciją.
„Šios išvados rodo, kad kai insulto pažeidimas sukelia didesnį judėjimo praradimą, nepažeisti regionai priešingoje smegenų pusėje gali prisitaikyti, kad padėtų kompensuoti“, – paaiškino Kim. „Mes tai pastebėjome kontraleziniame frontoparietaliniame tinkle, kuris parodė „jaunatviškesnį” modelį ir, kaip žinoma, palaiko motorinį planavimą, dėmesį ir koordinaciją. Šis modelis gali ne rodyti visišką judesių atsigavimą, bet gali atspindėti smegenų bandymą prisitaikyti, kai pažeista motorinė sistema nebegali normaliai funkcionuoti. Tai suteikia mums naują būdą pamatyti neuroplastiškumą, kurio negali užfiksuoti tradicinis vaizdas.”
Didelio masto duomenys atskleidžia paslėptus šablonus
Tyrimas buvo pagrįstas ENIGMA, pasauliniu bendradarbiavimu, kuris sujungia duomenis iš daugiau nei 50 šalių, kad geriau suprastų smegenis įvairiomis sąlygomis. Standartizavusi daugelio tyrimų grupių MRT duomenis ir klinikinę informaciją, komanda sukūrė didžiausią tokio tipo insulto neurovaizdo duomenų rinkinį.
„Sujungę šimtų insultą išgyvenusių žmonių duomenis visame pasaulyje ir taikydami pažangiausią dirbtinį intelektą, galime aptikti subtilius smegenų pertvarkymo modelius, kurie būtų nepastebimi mažesniuose tyrimuose. Šie regioniniu lygmeniu skirtingo smegenų senėjimo, sergant lėtiniu insultu, išvados galiausiai galėtų paskatinti individualizuotas reabilitacijos strategijas”, – sakė Stevens INI ir Provost Provost Provost profesoriaus direktorius Arthur W. Toga.
Suasmeninto insulto atkūrimo link
Tyrėjai planuoja tęsti šį darbą stebėdami pacientus laikui bėgant, nuo ankstyvųjų stadijų po insulto iki ilgalaikio pasveikimo. Stebėdami, kaip vystosi smegenų senėjimo modeliai ir struktūriniai pokyčiai, gydytojai galėtų pritaikyti gydymą pagal kiekvieno žmogaus unikalų atsigavimo procesą, siekiant pagerinti rezultatus ir gyvenimo kokybę.
Sužinokite daugiau apie sąsajas tarp kontralesinio neuroplastiškumo ir motorinių sutrikimų peržiūrėję šį Stevens INI vaizdo įrašą.
Tyrimas „Gilaus mokymosi prognozė dėl MRT pagrįsto regioninio smegenų amžiaus atskleidžia priešpriešinį neuroplastiškumą, susijusį su sunkiu motorikos sutrikimu sergant lėtiniu insultu: pasaulinis ENIGMA tyrimas“, finansuotas Nacionalinio sveikatos instituto (NIH) dotacijos R01 NS115845 ir remiamas tarptautinių bendradarbių iš institucijų, įskaitant Britų Kolumbijos universitetą, Monash universitetą ir Emory universitetą.
Nuoroda į informacijos šaltinį
