По данным нового исследования, результаты которого опубликованы в издании «Scientific Reports» 10 января 2018 г., гиперреактивность нейронных сетей головного мозга может играть важную роль в развитии феномена гиперчувствительности при фибромиалгии. В частности установлено, что у пациентов с указанной патологией наблюдается ускоренное функционирование нейронных сетей, осуществляющих глобальный ответ на поступающие импульсы. Подобная аномальная гиперчувствительность, получившая название «взрывная синхронизация», также наблюдается и в других биологических системах.
Впервые исследователями Мичиганского университета (University of Michigan), США, и Пхоханского университета науки и технологии (Pohang University of Science and Technology), Южная Корея, были представлены доказательства явления взрывной синхронизации в центральных нервных структурах пациентов с фибромиалгией — состоянии, характеризующемся выраженной хронической болью.
Ведущий автор работы Ричард Харрис (Richard Harris), доктор философии, доцент анестезиологии Исследовательского центра хронической боли (Chronic Pain and Fatigue Research Center), США, отметил, что по результатам проведенной работы впервые удалось продемонстрировать взаимозависимость между гиперчувствительностью пациентов с хронической болью и гиперреактивностью мозговых нейронных сетей.
Феномен взрывной синхронизации предполагает развитие быстрой синхронной реакции в нейронной сети в ответ на действие слабого стимула. До недавнего времени указанное явление изучалось в физике. Авторы настоящей работы подчеркнули, что изучение взрывной синхронизации с биофизических позиций может быть перспективным способом исследования развития фибромиалгии у людей.
Ученые объяснили, что в отличие от нормального процесса постепенного установления взаимосвязей между различными центрами головного мозга в ответ на поступление стимула, у пациентов с хроническим болевым синдромом наблюдается формирование условий, предрасполагающих к развитию явления взрывной синхронизации. Более того, описанные состояния представляются аналогичными условиям развития взрывной синхронизации, которые наблюдаются в силовых сетях физических систем.
В ходе работы авторы проводили запись электрической активности головного мозга 10 женщин — участниц исследования с установленным диагнозом фибромиалгии. Комментируя результаты работы, Р. Харрис указал на то, что данные базовой электроэнцефалограммы (ЭЭГ) показали наличие функционирующих сверхчувствительных нестабильных нейронных сетей. При этом отмечена выраженная корреляция между степенью взрывной синхронизации и интенсивностью хронической боли, о которой сообщали пациенты в ходе ЭЭГ-регистрации. В дополнение к этому исследователями разработана и апробирована компьютерная модель функционирования деятельности головного мозга, позволяющая сравнить ответные реакции на стимулы пациентов с фибромиалгией по сравнению с нормальным физиологически активным состоянием. Как и предполагалось учеными, в модели фибромиалгии наблюдался более высокий уровень чувствительности к электрической стимуляции, чем в модели без характеристик взрывной синхронизации.
Резюмируя итоги работы, авторы отметили, что описанный тип моделирования в будущем может оказать существенное влияние на разработку эффективных терапевтических стратегий при фибромиалгии. При этом возможность компьютерного моделирования феномена взрывной синхронизации предполагает вероятность тестирования функциональности наиболее значимых нервных сетей, контролирующих процессы трансформации гиперчувствительных сетей в более стабильные структуры.
В заключение Джордж Мэшур (George Mashour), профессор анестезиологии и один из руководителей исследования, отметил, что проведенная работа представляет собой пример захватывающего сотрудничества физиков, нейробиологов и анестезиологов. Сетевой подход, представляющий сочетание изучения индивидуального функционирования головного мозга пациента и данных компьютерного моделирования, свидетельствует о возможности разработки персонализированного подхода к терапии при хроническом болевом синдроме.
- Lee U., Kim M., Lee K. et al. (2018) Functional brain network mechanism of hypersensitivity in chronic pain. Sci. Rep., Jan. 10 [Epub. ahead of print].
- Michigan Medicine — University of Michigan (2018) Does an exploding brain network cause chronic pain? ScienceDaily, Jan. 12 (https://www.sciencedaily.com/releases/2018/01/180112132916.htm).
Наталья Савельева-Кулик
