Понимание различий в тканях мозга здоровых людей и пациентов с шизофренией поможет разработать более эффективное лечение, - пишет eurekalert.org.
Шизофрения, хроническое неврологическое заболевание головного мозга, поражает миллионы людей во всем мире. Эта болезнь вызывает разрыв между мыслями, чувствами и поведением человека. Симптомы включают бред, галлюцинации, трудности с обработкой мыслей и полное отсутствие мотивации. Пациенты с шизофренией имеют более высокий уровень самоубийств и больше проблем со здоровьем, чем население в целом, и более низкую продолжительность жизни.
Лекарства от шизофрении нет, но ключ к более эффективному лечению - лучше понять, как она возникает. А это, по словам Рюты Мизутани, профессора прикладной биохимии Токайского университета в Японии, означает изучение структуры ткани мозга. В частности, это означает сравнение тканей мозга больных шизофренией с тканями людей с хорошим психическим здоровьем, чтобы увидеть различия как можно более четко.
«В мире есть всего несколько мест, где можно провести это исследование. Без трехмерного анализа тканей мозга эта работа была бы невозможна, - сказал Рюта Мизутани, профессор Токайского университета. - Текущее лечение шизофрении основано на многих гипотезах, которые мы не знаем, как подтвердить. Первый шаг - проанализировать мозг и увидеть, что именно в нем устроено иначе».
Для этого Мизутани и его коллеги из нескольких международных организаций собрали восемь небольших образцов ткани головного мозга - четыре из здорового мозга и четыре из мозга пациентов с шизофренией, все взятые вскрытия, - и доставили их на канал 32-ID Advanced Photon Source (APS), Управление науки Министерства энергетики США (DOE) в Аргоннской национальной лаборатории Министерства энергетики США.
В APS команда использовала мощные рентгеновские лучи и оптику высокого разрешения, чтобы сделать трехмерные изображения этих тканей. Исследователи собрали аналогичные изображения на объекте источника света Super Photon Ring 8-ГэВ [SPring-8] в Японии. Разрешение рентгеновской оптики, используемой в APS, может достигать 10 нанометров. Это примерно в 700 раз меньше ширины среднего эритроцита, и в капле крови содержится пять миллионов таких клеток.
«В мире всего несколько мест, где можно провести такое исследование, - сказал Мизутани. - Без трехмерного анализа тканей мозга эта работа была бы невозможна».
По словам Винсента де Андраде, физика из отдела рентгеновских исследований Аргонны, получение изображений с высоким разрешением представляет собой проблему, так как нейроны, на которых создается изображение, могут быть длиной в сантиметры. Нейрон - это основная рабочая единица мозга, клетка нервной системы, которая передает информацию другим клеткам для управления функциями организма. Человеческий мозг содержит около 100 миллиардов нейронов разных размеров и форм.
«Образец должен пройти через рентгеновский луч, чтобы проследить нейроны в образце, - пояснил Де Андраде. - Поле зрения нашего рентгеновского микроскопа составляет около 50 микрон, что примерно равно ширине человеческого волоса, и вам нужно проследить за этими нейронами на протяжении нескольких миллиметров».
Эти изображения показали, что структуры нейронов уникально отличаются у каждого пациента с шизофренией, что, по словам Мизутани, является доказательством того, что болезнь связана с этими структурами. Изображения здоровых нейронов были относительно похожи, в то время как нейроны больных шизофренией демонстрировали сильное различие и по сравнению со здоровым мозгом и между собой.
По словам Мизутани, необходимы дополнительные исследования, чтобы выяснить, как именно структуры нейронов связаны с началом заболевания, и разработать лечение, которое может облегчить последствия шизофрении. По мере того, как рентгеновские технологии продолжают совершенствоваться - например, APS планируется масштабное обновление, которое увеличит его яркость до 500 раз - так же будут расширяться возможности нейробиологов.
«Обновление APS позволит повысить чувствительность и разрешение для визуализации, что сделает процесс картирования нейронов в мозге более быстрым и точным, - сказал де Андраде. - Нам потребуется разрешение лучше 10 нанометров для захвата синаптических связей, что является святым Граалем для комплексного картирования нейронов, и это должно быть достижимо с обновлением».
Де Андраде также отметил, что, хотя электронная микроскопия использовалась для картирования мозга мелких животных - например, плодовых мушек - для получения изображения мозга более крупного животного, такого как мышь, не говоря уже о том, чтобы получить изображение мозга, потребуется много времени и полноценный человеческий мозг. По его словам, сверхяркие рентгеновские лучи высокой энергии, подобные тем, что используются в APS, могут ускорить этот процесс, а достижения в области технологий помогут ученым получить более полное представление о ткани мозга.
Для нейробиологов, таких как Мизутани, конечной целью является сокращение числа людей, страдающих такими заболеваниями мозга, как шизофрения.
«Различия в структуре мозга здоровых людей и больных шизофренией
должны быть связаны с психическими расстройствами, - сказал он. -
Мы должны найти способ сделать людей здоровыми».
[Фото: eurekalert.org]
