«Мы использовали передовые методы, чтобы увидеть микроструктуру мозга в критический период созревания», – сказал Хао Хуанг, доктор философии, исследователь из отделения радиологии Детской больницы Филадельфии (CHOP). "Помимо характеристики типичного развития мозга, эти измерения предлагают потенциал для обнаружения биомаркеров расстройства аутистического спектра в возрасте, который может позволить раннюю диагностику и, возможно, раннее вмешательство."
В исследовании, опубликованном на этой неделе в PNAS, проанализировано 76 недоношенных и доношенных новорожденных – 47 мужчин и 29 женщин – в возрасте от 31 до 42 постменструальных недель.
Используя расширенные диффузионные МРТ для измерения структуры диффузии воды, исследовательская группа произвела два измерения. Первый, называемый фракционной анизотропией, измеряет микроструктурную организацию; другой, более сложный модельный показатель, называемый средним эксцессом (МК), измеряет сложность микроструктуры. Команда Хуанга – одна из первых, кто использовал МК для измерения микроструктуры коры головного мозга.
В отличие от предыдущих исследований микроструктуры коры головного мозга, основанных на образцах тканей после смерти, которые предлагали ограниченные, локализованные данные, данные диффузионной МРТ охватывали всю кору. Кроме того, сказал Хуанг, изучение ряда новорожденных на разных сроках беременности предоставило информацию о развитии мозга в течение ключевого периода времени.
Применительно к простому бассейну с водой, диффузионная МРТ обнаруживает случайное движение молекул воды, но диффузия воды в коре головного мозга изменяется из-за присутствия нейронов, дендритов и других структур, которые нарушают случайность и дают ключи к анатомической структуре.
Третий триместр беременности – динамичный период в развитии мозга.
Кора головного мозга подрезает себя, обычно избавляясь от лишних нейронов и синапсов. Однако, если этот процесс не происходит эффективно, избыточные взаимосвязи могут остаться – ситуация, характерная для расстройств аутистического спектра (РАС). Обнаружив эти атипичные взаимосвязи, исследование Хуанга может предложить визуальный биомаркер РАС у новорожденных.
Хуанг добавил, что архитектура мозговых цепей определяется только измерениями изображений, и что необходимы дальнейшие исследования, чтобы выяснить, может ли этот подход надежно предсказать риск РАС. Его группа планирует последующее исследование, чтобы увидеть, предсказывают ли результаты у новорожденных, будут ли у ребенка симптомы РАС в возрасте двух лет.
Исследовательская группа также планирует составить четырехмерный атлас мозга младенца, отображающий три пространственных измерения плюс изменения во времени. Их конечная цель – создать диаграмму мозга – базовый стандарт, обеспечивающий типичные измерения развития мозга, сравнимый с диаграммой роста педиатра, которая включает стандартные измерения роста и веса ребенка.