В работе, опубликованной в Nature Communications, израильские ученые предложили способ лечении шизофрении с помощью глубокой стимуляции мозга. В ходе эксперимента на обезьянах удалось восстановить когнитивную гибкость, которая нарушена при шизофрении.
Шизофрения – тяжелое психическое расстройство, которое искажает восприятие человеком реальности, его мышление, эмоции и поведение. Примерно один из трехсот человек в мире страдает расстройствами шизофренического спектра. Наиболее характерные проявления – это нарушение восприятия, то есть галлюцинации, бред и психозы.
Шизофрения связана с дисфункцией NMDA-рецепторов, при которой нарушается передача информации между нейронами, страдают рабочая память и когнитивная гибкость. Также она связана с дисфункцией дорсолатеральной (заднебоковой) префронтальной коры, которая отвечает за удержание информации в уме, планирование, принятие решений и переключение между задачами. Кроме того, при шизофрении наблюдается гипертрофия GPe (globus pallidus lateralis/externus – внешний сегмент бледного шара) – это одна из структур базальных ганглиев. До сих пор причинно-следственная связь между этими факторами оставалась неясной.
Авторы исследовали поведение самок африканских зеленых мартышек, которые в рамках экспериментов получали награду за выбор правильного изображения на экране. После того, как они выучивали правило, оно менялось – теперь мартышкам нужно было перестать выбирать изображение, за которое они раньше получали награду, и сообразить, как получить награду снова. В норме обезьяны в 73% случаев ошибки (выбрали картинку, но не получили награду), начинали исследование и быстро находили новое правильное изображение. После ошибки у здоровых обезьян резко активировался GPe.
Введение фенциклидина имитировало негативные симптомы шизофрении, которые заключались в том, что после ошибки обезьяна могла начать нажимать то же самое изображение, что означало ухудшение способности к целенаправленному исследованию, либо могла начать нажимать на все изображения подряд (случайное исследование), поскольку она не могла запомнить, какое изображение она уже выбирала. При этом сигнала от GPe не поступало, и обезьяна не могла перестроить поведение.
Дальше авторы провели макростимуляцию внешнего сегмента бледного шара (GPe) у обезьян с моделью шизофрении. Высокочастотная стимуляция (130 Гц, подавляющие нейронную активность) ухудшала обучение и увеличивала количество попыток случайного исследования. Низкочастотная стимуляция (13 Гц, усиливающие активность) привела к тому, что скорость обучения резко возросла, обезьяны чаще переходили к направленному исследованию, а количество случайных попыток снижалось.
Если раньше считалось, что главная проблема – это дисфункция дорсолатеральной префронтальной коры, то теперь стало понятно, какую важную роль играет GPe. Он выступает не просто генератором случайного поведения (ошибка – попробуй что-нибудь еще), но и фильтрует информацию, поступающую в рабочую память, стимулируя поиск правильного решения.
При шизофрении слаженная работа двух систем ломается – появляется избыточный шум (случайные переключения) и теряется способность к целенаправленному поиску. Эта работа впервые демонстрирует, что GPe может стать терапевтической мишенью для глубокой стимуляции мозга при устойчивой шизофрении.
Текст: Юлия Баимова