Разрушаването на бялото мозъчно вещество ускорява семантичната деменция

Екип от учени от Русия, Дания, Германия и Обединеното кралство под ръководството на проф. Юрий Щиров от Института по когнитивни невронауки на Националния изследователски университет „Висша школа по икономика“, създават изчислителен модел, който имитира семантична демеция – едно от тежките невродегенеративни заболявания, при което човек постепенно губи способността си да разбира значението на думите. Моделът на създадената от учените невронна мрежа представя процесите в онези области на мозъка, които имат най-голямо значение за езиковата функция и показва, че мозъкът на страдащите от семантична деменция забравят най-напред смисъла на думите, които обозначават предмети и едва след това на показващите действия.

Аргументите за смисъла от подобни проучвания

Хората разбират смисъла на изреченото благодарение на това, че мозъкът е в състояние да кодира, съхранява и използва семантична информация. Това означава: знания за предмети, явления, действия и съдържанието на разнообразни понятия, които човек научава през целия си живот. И точно разбирането на думите и тяхното значение позволява на индивида да контактува със света около него, да общува с хората, да изразява мислите си, да бъде част от обществото и да се впише в него.

Всяко нарушение на тези способности води до изключително тежки последици. В този смисъл фокусът на учените върху темата за причините, които провокират подобни нарушения и познанието за точното функциониране на семантичната система в човешкия мозък са особено важни.

Семантичната деменция е едно от тежките неврологични заболявания. Хората с тази диагноза постепенно губят способността си да разбират онова, което им се казва, забравят думите и тяхното значение.

Голямата задача пред учените е да разберат естеството на болестта и невронните й механизми, защото така може да се помогне на жените и мъжете със семантична деменция, но и да се предотврати тежкото й протичане.

Проучването

Екипът под ръководството на проф. Юрий Щиров търси отговори. На първо място на въпроса как от гледна точка на невроните функционира семантичната система на човешкия мозък и какво се случва с нея при тежки нарушения.

Тъй като учените не разполагат с живи биологични модели, защото речта е уникална човешка способност, те решават да приложат един от най-обективните подходи за изследване на мозъчните процеси в контролирани експериментални условия – неврокомпютърното моделиране.

Както пояснява ръководителят на екипа проф. Юрий Щиров: „Развитието на дадено заболяване невинаги е възможно да бъде изследвано при реални пациенти. На първо място са етичните ограничения, а на второ това, че е трудно да бъде извършен чист експеримент, тъй като не сме в състояние да контролираме болестта. Тя протича различно при всеки болен, така както всеки здрав има индивидуални характеристики“

Като изхожда от биологичното разбиране за това кои части на мозъка участват в езиковите процеси и как са свързани помежду си, екипът създава компютърен модел на мозъка, който симулира с максимална точност езиковата функция.

Неврофизиолозите обучават модела да разпознава и разбира различни думи. Следващият етап на проучването е от особено значение, тъй като учените симулират върху модела различни по вид увреждания на мозъчната тъкан. Целта е да видят какво точно се случва с мозъка по времето, когато семантичната деменция се развива.

„Моделирахме семантичната деменция за първи път като използвахме реалистичен компютърен модел на функцията на речта. Създадохме модел на човешките невронни мрежи и дейността им и той е максимално близко до начина, по който мозъкът работи, когато човек говори“, казва проф. Щиров и уточнява, че всеки модел е опростяване, но той е необходим подобно на карта, която показва опростено и схематично определена местност.

>>>До 2050-а броят на хората с деменция ще се утрои в световен мащаб

Работата е особено прецизна. За да научат какво точно става през различните етапи от заболяването, моделите „нараняват“ с различна степен на тежест. Най-напред уврежданията са леки и симулират ранните стадии на деменцията. Следват средни и на финала много тежки. Така постепенно се разрушава все повече „тъкан“ от програмно моделираните мозъчни области.
Опитите се провеждат в два варианта – единият имитира увреждания в сивото мозъчно вещество, а другият в бялото.

Резултатите

Един от важните резултати от изследването е изводът, че нарушенията в бялото мозъчно вещество са много по-вредни за речта отколкото разрушителните процеси в сивото вещество.

Според екипа това вероятно се дължи на факта, че бялото мозъчно вещество съдържа много голям брой връзки между различните групи от нервни клетки, които участват в говорните функции. Очевидно увреждането благоприятства развитието на деменция.

Резултатите от проучването, публикувани в Scientific Reports, потвърждават данни от клинични изследвания, показващи, че при семантичната деменция разграждането на тъканите настъпва в различни области на мозъка. То е факт не само в онези, които са ключови за разбирането на речта, но и в области, които отговарят за двигателната активност и за възприемането на обектите.

>>>Три протеина от комплекса PIDDosome играят важна роля за възникването на невродегенеративни заболявания

„Все още не знаем кога и точно къде започва деменцията“, подчертава проф. Щиров и обяснява, че това се дължи на големия когнитивен резерв, заради който нарушенията в мозъка остават незабелязани дълго време.

„Видяхме обаче, че по-сериозни нарушения възникват, когато са увредени връзките между различните части на мозъка. Бяхме убедени, че думите, свързани с предмети (съществителните) изчезват по-бързо от означаващите действия (глаголите). Резултатите ни дават указания къде да търсим при пациенти, за да подобрим диагностиката и лечението на семантичната деменция“, казва проф. Щиров.