Из чего состоит мозг и почему это имеет значение? Можно ли увидеть «ненормальность»? Кто виноват в нашем плохом настроении? Всё это исследователи пытаются выяснить, «разбирая мозг на части». В лекции 21 октября в Образовательном центре биоинформатик Мария Осетрова рассказала о том, как состав мозга влияет на его работу, какие молекулы в ответе за помутнение рассудка и можно ли на химическом уровне отследить ранние стадии шизофрении или депрессии.
Мария Осетрова – исследователь Центра нейробиологии и нейрореабилитации в Сколтехе. Закончила магистратуру МФТИ, факультет биологической и медицинской физики, аспирантуру Сколтеха по направлению Life Sciences. С 2018 года занимается изучением молекулярного состава мозга и его связью с психическими расстройствами.
По словам лектора, молекулярная организация мозга играет ключевую роль в развитии психических расстройств. Например, наследственная предрасположенность к шизофрении связана с множеством генов, каждый из которых по отдельности вносит незначительный вклад в клиническую картину. В раннем детстве мозг формирует множество нейронных связей. Большинство из них удаляются по мере взросления в процессе так называемой синаптической обрезки, что помогает оптимизировать работу мозга. Однако при шизофрении происходит аномальное удаление синапсов, следствием которого могут стать нарушения работы нейронной сети и ухудшение когнитивных функций.
Современные методы визуализации позволяют распознать физические изменения в мозге у пациентов. Среди них Мария Осетрова отметила уменьшение толщины серого вещества и увеличение размеров мозговых желудочков. Эти симптомы могут сигнализировать о структурных и возможно функциональных нарушениях в мозге, которые негативно сказываются на механизмах обработки информации.
Глубже понять молекулярные основы шизофрении помогают изучение РНК нейронов. Сегодня учёные могут определить, какие белки и в каком количестве производятся в той или иной области мозга, чтобы определить нарушения, связанные со специфическими патологическими процессами. Ещё одним важным маркером развития симптомов шизофрении является дисбаланс в метаболизме липидов. Эта обширная группа жиров и жироподобных веществ, которые содержатся во всех живых клетках, является ключевым компонентом клеточных мембран и важна для передачи нейронных сигналов.
Мария Осетрова также пролила свет на молекулярные аспекты, сопровождающие развитие депрессии. Как и в случае с шизофренией, на предрасположенность к этому заболеванию влияет множество факторов от генетики до окружающей среды. Тем не менее, нейробиологам удалось выяснить, как депрессия может влиять на функционирование мозга. Ключевым элементом в клинической картине является нарушение синаптической передачи. На этом открытии основано фармакологическое действие антидепрессантов: ингибиторы обратного захвата серотонина способствуют увеличению этого гормона в синапсе, и исследования показывают, как это соотносится с улучшением настроения пациентов.
Мария Осетрова рассказала и о нефармакологических методах лечения депрессии, таких как акупунктура и транскраниальная магнитная стимуляция, а также о важности здорового образа жизни. Так, учёные доказали взаимосвязь между питанием и психическим здоровьем: целый ряд исследований свидетельствует о влиянии омега-3 жирных кислот в пище на хорошее самочувствие. Эксперт также подчеркнула важность обращения к психиатру или психотерапевту на ранних стадиях не только для лечения, но и для профилактики психических заболеваний.
По словам лектора, сегодня в молекулярной диагностике психических расстройств есть немало препятствий. К примеру, для определения состава липидов в мозге необходимы инвазивные методы, которые не применяются в клинической практике. Впрочем, важные биохимические маркеры можно получить с помощью сбора крови и применения передовых методов анализа её состава, таких как хроматография и масс-спектрометрия. Также на помощь исследователям приходит МРТ – неинвазивный метод, который позволяет увидеть структурные изменения в мозге, возможно связанные с психическими расстройствами.
Прогнозирование течения заболевания на основании только структурных изменений может быть сложным из-за индивидуальных различий между пациентами, – говорит Мария Осетрова. Однако, уверена она, дальнейшие исследования могут улучшить понимание механизмов психических расстройств и помочь в создании новых терапевтических стратегий для лечения шизофрении, депрессии и других недугов. Целью исследований на данном этапе развития биоинформатики является выявление биохимических и генетических маркеров, которые могут помочь в диагностике и разработке индивидуализированных методов лечения. Это может привести к большему числу персонализированных подходов в психиатрии, где лечение будет основано на конкретных биомаркерах, а не только на клинических симптомах.
