Могут ли мозговые волны помочь отслеживать болезнь Гентингтона?

Электроэнцефалограммы (ЭЭГ) — это записи электрической активности мозга, которые обычно используются для мониторинга изменений в мозге во время прогрессирования неврологических заболеваний. Недавний обзорный документ изучил, что ЭЭГ выявила в отношении болезни Гентингтона (БГ), и обнаружил, что изменения в интенсивности мозговых волн могут отражать то, как развиваются симптомы БГ. Это предполагает, что ЭЭГ потенциально может служить биомаркером или инструментом для изучения того, как БГ прогрессирует с течением времени.

Визуализация связи между клетками мозга

Клетки нашего мозга обмениваются информацией посредством электрических сигналов, которые можно измерить с помощью устройств, называемых электроэнцефалограммами (ЭЭГ). Эта неинвазивная процедура легко выполняется путем размещения небольших электродов на коже головы. Записывая мозговые волны с помощью ЭЭГ, исследователи могут выяснить, по-разному ли общаются клетки мозга у людей с неврологическим заболеванием, или понять, как меняются паттерны с течением времени.

Мозговые волны в норме и при заболевании

Электричество обычно измеряется в виде волн, и мозг работает на разных длинах волн в зависимости от того, насколько он активен или расслаблен.

• Гамма-волны (30–100 Гц): Самые быстрые мозговые волны, наблюдаемые, когда вы активны и заняты решением проблем.
• Бета-волны (12-30 Гц): Вторые по скорости мозговые волны, возникающие, когда вы бодрствуете и сосредоточены на задаче.
• Альфа-волны (8-12 Гц): Средние мозговые волны, которые указывают на то, что вы бодрствуете, но находитесь в расслабленном состоянии.
• Тета-волны (4-8 Гц): Вторые по медленности мозговые волны, обычно наблюдаемые в конце дня, когда вы ложитесь отдыхать и засыпаете, погружаясь в сны.
• Дельта-волны (0.5-4 Гц): Самые медленные мозговые волны, часто возникающие во время глубокого, восстанавливающего сна.

Мозг может генерировать несколько волн одновременно, и ЭЭГ позволяет нам измерять их интенсивность, более научно называемую мощностью. Изменения в мощности мозговых волн могут отражать изменения в состоянии здоровья мозга. Например, когда группа нейронов или цепей дегенерирует, мощность мозговых волн, генерируемых этими нейронами, может снижаться.

Мозговые волны, наблюдаемые с помощью ЭЭГ, имеют разные частоты, включая дельта-, тета-, альфа-, бета- и гамма-волны.

Можно ли использовать ЭЭГ для отслеживания БГ?

Исследователи часто начинают с небольших исследований, чтобы определить, будет ли такой инструмент, как ЭЭГ, полезен для отслеживания заболевания с течением времени. Хотя эти эксперименты могут быть многообещающими, относительно небольшое количество участников может затруднить их интерпретацию. Для решения этой проблемы ученые могут провести «систематический обзор», который представляет собой организованный способ оценки и сравнения результатов многих небольших клинических исследований.

Результаты систематического обзора могут быть использованы для информирования области о том, какие направления исследований были наиболее значимыми и какие следует продолжить. В случае ЭЭГ более широкий взгляд помогает исследователям определить, могут ли эти измерения надежно отслеживать изменения с течением времени и в конечном итоге служить полезным показателем прогрессирования заболевания, часто известным как биомаркербиомаркер — исследование любого вида — включая анализы крови, анализы на мышление и сканирование головного мозга — которое может измерить или предсказать прогрессирование такого заболевания, как БГ. Биомаркеры могут сделать клинические исследования новых лекарств более быстрыми и надежными..

Многие неврологические заболевания, поражающие мозг, связаны с отчетливыми изменениями в паттернах ЭЭГ. В недавнем систематическом обзоре 23 исследований ЭЭГ при БГ исследователи и клиницисты из США и Ирана обнаружили различия в ЭЭГ в состоянии покоя и во время сна у людей с БГ по сравнению со здоровыми контрольными группами. Большая часть исследований до сих пор показала, что активность ЭЭГ изменяется при БГ, отслеживая ранние когнитивные симптомы. Обзор выявляет и углубляется в специфику.

Мозговые волны в состоянии покоя

Состояние покоя относится к базовой активности мозга. Оно отражает момент, когда человек расслаблен и не занят какой-либо конкретной деятельностью. В систематическом обзоре исследователи обнаружили, что у людей с БГ постоянно наблюдалось снижение альфа-активности и мощности. Они также обнаружили общее увеличение дельта-активности. Эти изменения в активности мозга, наряду с другими, предполагают, что существуют широко распространенные нарушения в нормальных паттернах связи мозга, подтверждая, что при БГ мозг не функционирует оптимально.

Для определения того, как эти изменения ЭЭГ связаны с мышлением и поведением, потребуется дополнительное когнитивное тестирование. Хотя аномалии ЭЭГ становятся более выраженными по мере прогрессирования БГ, до сих пор неясно, как скоро они появляются и связаны ли они с самыми ранними симптомами. Необходимы дальнейшие исследования, чтобы определить, может ли ЭЭГ служить досимптомным или ранним биомаркером заболевания.

Сон и медикаменты

Во время сна наши мозговые волны значительно меняются по сравнению с теми, что наблюдаются во время дневной активности. Эти изменения еще более заметны в ходе нейродегенеративных заболеваний, таких как БГ, при которых возникают нарушения сна. Этот систематический обзор выявил специфические изменения в ЭЭГ сна у людей с БГ, включая снижение тета-волн, которые обычно наиболее активны во время сна.

Изменения сна происходят во время прогрессирования БГ, и измененный сон может быть связан с когнитивными изменениями при заболеваниях мозга. Авторы этого систематического обзора предполагают, что, хотя необходимы дальнейшие исследования, ЭЭГ сна можно было бы дополнительно изучить в качестве биомаркера БГ.

Некоторые исследования также рассматривали влияние распространенных лекарств на ЭЭГ у людей с БГ, включая антидепрессанты, нейролептики, бензодиазепины и препараты для контроля движений, такие как тетрабеназин. В целом, эти распространенные методы лечения не оказали существенного влияния на паттерны ЭЭГ, что позволяет предположить, что ЭЭГ может быть полезным инструментом для отслеживания связанных с заболеванием изменений мозга при БГ независимо от использования лекарств. Это идеальная характеристика биомаркера.

ЭЭГ и симптомы

Исследователи также задались вопросом, связаны ли изменения ЭЭГ с клиническими показателями, такими как баллы по Унифицированной рейтинговой шкале болезни Гентингтона (uHDRS), которые отражают изменения в движении, когнитивных функциях и повседневной деятельности. Изучение мозговых волн параллельно с симптомами может помочь определить, может ли ЭЭГ отражать прогрессирование заболевания. Несколько исследований сообщили, что снижение альфа-активности и увеличение дельта-активности были связаны с прогрессированием БГ, измеряемым по баллам uHDRS. Аналогичным образом, изменения ЭЭГ были связаны с большей длиной CAG-повторов и большей тяжестью заболевания у людей, которым еще не был поставлен диагноз БГ. В совокупности эти данные предполагают, что измерения ЭЭГ могут отражать связанные с заболеванием изменения на протяжении всего спектра прогрессирования БГ, подтверждая их потенциальное использование в качестве биомаркера.

Преимущества ЭЭГ как биомаркера БГ

Каковы преимущества использования ЭЭГ в качестве биомаркера БГ? Когнитивные изменения обычно происходят на ранних стадиях прогрессирования БГ, и ЭЭГ может быть достаточно чувствительной, чтобы обнаружить основные изменения в мозге еще до появления симптомов. В этом случае ЭЭГ может помочь выявить связанные с заболеванием изменения раньше и предоставить способ измерения эффектов лечения в клинических испытаниях.

ЭЭГ также имеет несколько практических преимуществ. Она неинвазивна, относительно недорога и более доступна, чем методы визуализации мозга, такие как МРТ. Хотя ЭЭГ измеряет другой аспект функции мозга, дальнейшие исследования могут установить ее как полезный инструмент клинических исследований для области БГ. Самая большая проблема заключается в том, что исследования обычно невелики и используют разные методы, что затрудняет сравнение результатов, подчеркивая необходимость более надежных клинических исследований.

Резюме

• Многочисленные исследования показали последовательное снижение альфа-активности и мощности мозговых волн и увеличение дельта-волн в состоянии покоя у людей с БГ, что предполагает их потенциал стать биомаркером.
• ЭЭГ сна показывает снижение мощности тета-волн во время сна у людей с БГ, что предполагает ее полезность в качестве биомаркера на ранних стадиях БГ, поскольку сон связан с когнитивными функциями.
• На измерения ЭЭГ не оказали существенного влияния распространенные лекарства от БГ.
• Изменения ЭЭГ у людей с БГ коррелируют с установленными клиническими показателями (например, числом CAG-повторов, показателями тяжести заболевания, uHDRS), что подтверждает ее потенциальное использование на протяжении всего прогрессирования БГ, включая ранние стадии заболевания, что идеально для биомаркера.
• Необходимы дальнейшие исследования для валидации ЭЭГ в качестве биомаркера в более крупных популяциях и для проверки ее полезности при ювенильной форме БГ.