Un studiu extins identifică diferențe în rețelele cerebrale în tulburarea bipolară
Cercetări recente efectuate la Mark and Mary Stevens Neuroimaging and Informatics Institute (Stevens INI) din cadrul Keck School of Medicine de la USC au relevat diferențe subtile, dar răspândite în rețelele de comunicare ale creierului la persoanele cu tulburare bipolară, oferind noi perspective asupra relației dintre severitatea bolii și tratament în raport cu structura cerebrală.
Studiul, publicat în Biological Psychiatry, a fost condus de Leila Nabulsi, PhD, împreună cu Dara M. Cannon, PhD, de la Universitatea din Galway, Irlanda. Echipa a analizat scanările cerebrale a 449 de persoane cu tulburare bipolară și 510 controale sănătoase din 16 centre internaționale de cercetare prin intermediul ENIGMA Bipolar Disorder Working Group. Această cercetare a fost posibilă datorită ENIGMA, un consorțiu internațional fondat și condus parțial de Paul M. Thompson, PhD, asociat director al Stevens INI, care reunește cercetători din întreaga lume pentru a colecta date de imagistică cerebrală și clinice, facilitând identificarea unor tipare subtile care ar fi greu de observat în studii mai mici.
Pentru a examina sistemul de comunicare al creierului, cercetătorii au folosit tehnica avansată de imagistică prin rezonanță magnetică de difuzie (diffusion MRI), care cartografiază căile neuronale ale creierului. Substanța albă acționează ca infrastructura de comunicare a creierului, permițând diferitelor regiuni să transmită semnale între ele. În tulburarea bipolară, unde pacienții experimentează episoade de depresie și manie sau hipomanie, modificările acestor căi de comunicare duc la disfuncții în reglementarea stării de spirit, reglarea emoțiilor, procesarea recompensei și controlul cognitiv.
Tulburarea bipolară se caracterizează prin modificări ale stării de spirit și comportament, dar aceste simptome provin din circuite cerebrale complexe care nu funcționează izolat. Deși studii anterioare au identificat modificări în regiuni cerebrale individuale, știm mai puțin despre modul în care aceste regiuni sunt conectate ca parte a unor rețele mai mari. Prin privirea creierului ca pe un sistem interconectat, putem observa acum cum diferențele în căile de comunicare se corelează cu circuitele care reglează starea de spirit și cu trăsăturile bolii.
Leila Nabulsi, PhD, autor principal al studiului
Studiile anterioare de amploare cu MRI de la ENIGMA Consortium au descoperit că persoanele cu tulburare bipolară prezintă diferențe în materia cenușie, țesutul care conține majoritatea corpurilor celulare neuronale. Cu toate acestea, se știe mai puțin despre modul în care căile de substanță albă sunt organizate în rețele cerebrale de mari dimensiuni și cum eficiența acestor rețele se corelează cu severitatea bolii și tratamentul. Pentru a aborda această problemă, echipa de cercetare a folosit MRI de difuzie și o abordare de analiză a rețelelor cunoscută sub numele de teoria grafurilor. Această abordare modelează creierul ca pe un sistem de transport: regiunile cerebrale sunt considerate „noduri”, iar conexiunile dintre ele ca „rute”. Astfel, cercetătorii pot estima eficiența cu care informația poate circula prin rețea.
Studiul a arătat că persoanele cu tulburare bipolară au prezentat diferențe subtile, dar consistente în organizarea rețelelor cerebrale. Comparativ cu controalele sănătoase, participanții cu tulburare bipolară aveau rețele mai puțin dens conectate, o eficiență mai scăzută în schimbul informațiilor și rute de comunicare mai lungi între regiunile cerebrale. Rețelele lor cerebrale depindeau mai mult de regiunile „hub”, puncte cheie care ajută la coordonarea comunicării în întregul creier. Acest model ar putea reflecta încercarea creierului de a se adapta acestor modificări ale rețelei, cu informația circulând mai puțin direct și bazându-se mai mult pe un set limitat de căi.
Diferențele cele mai pronunțate au fost observate în rețelele implicate în reglementarea emoțiilor, procesarea recompensei, atenție și auto-reflecție; sisteme funcționale cunoscute ca fiind afectate în tulburarea bipolară. Acestea includeau circuitele fronto-limbice, care ajută la reglementarea emoțiilor; căile ganglionilor bazali implicate în motivație și recompensă; și regiunile din rețelele de mod default și saliență, care sunt importante pentru gândirea internă și prioritizarea informațiilor relevante.
„La persoanele cu tulburare bipolară, sistemul de comunicare al creierului poate fi organizat mai puțin eficient, cu informația urmând rute mai puțin directe prin rețea”, a declarat Nabulsi. „Am găsit efecte consistente într-un eșantion internațional mare, iar acestea ar putea ajuta la explicarea diferențelor clinice și a efectelor tratamentului la pacienți.”
„Tulburările psihiatrice sunt biologic complexe, iar niciun singur loc de cercetare nu poate captura întreaga imagine de unul singur”, a afirmat Thompson. „Prin armonizarea datelor între grupuri de cercetare din întreaga lume, ENIGMA ne oferă puterea statistică necesară pentru a identifica semnături cerebrale ale condițiilor de sănătate mintală și pentru a descoperi noi modalități de a le combate.”
Studiul a corelat de asemenea aceste diferențe în rețelele cerebrale cu trăsăturile clinice ale tulburării bipolare. Persoanele care au suferit mai mult timp au arătat reduceri mai ample în eficiența comunicației rețelelor cerebrale de mari dimensiuni, împreună cu o conectivitate alterată între amigdala și hipocamp, regiuni esențiale pentru emoții și memorie. O vârstă de debut mai târzie a fost asociată, prin contrast, cu un model diferit: modificări mai pronunțate în circuite specifice conectând cerebelul, talamusul și căile fronto-limbice, implicate și ele în reglementarea emoțiilor. Persoanele care au experimentat psihoză au arătat diferențe mai pronunțate în organizarea rețelei cerebrale în general. Cei care au avut un număr mai mare de episoade maniacale tindeau să aibă o conectivitate mai mare în anumite căi fronto-limbice, ceea ce ar putea reflecta modificări legate de boală sau încercarea creierului de a se adapta la aceste alterări ale rețelei.
Studiul a evaluat și modul în care diferitele tipuri de medicamente se corelează cu organizarea rețelelor cerebrale; aceasta fiind prima încercare de amploare de a evalua efectele tratamentului asupra conectivității substanței albe folosind abordări bazate pe rețele. Pe lângă gruparea medicamentelor în funcție de nomenclatura tradițională, cercetătorii le-au analizat în funcție de mecanismele biologice subiacente pentru a înțelege cum diferitele mecanisme de acțiune ar putea fi legate de modificări în conectivitatea cerebrală.
Utilizarea antidepresivelor, în special a inhibitorilor selectivi ai recaptării serotoninei (ISRS), a fost asociată cu o comunicare mai puțin eficientă în întregul creier, precum și cu modificări specifice în circuitele limbice implicate în reglementarea emoțiilor. Persoanele care utilizau anticonvulsivante și antipsihotice au fost, de asemenea, asociate cu modificări în circuite legate de reglementarea emoți
