Skitsofrenian ja kaksisuuntaisen aivokoordinoinnin häiriöt

Aivoissa on havaittu yllättävä kaikuva ihmisillä, joilla on skitsofrenia tai kaksisuuntainen mielialahäiriö: etäiset alueet, jotka normaalisti toimivat samassa rytmissä, eivät ole synkronissa. Ero ei ole voimakkaassa aktiivisuudessa, vaan hienovaraisempi ajoituksen hajoama, kuten orkesteri, jossa jouset ja vaskisoittimet eivät seuraa samaa kapellimestaria.

Psykiatri Li Zhang ja kollegat käyttivät lepovaiheen toiminnallista magneettikuvausta (fMRI) skannatakseen ihmisiä, jotka eivät suorittaneet tehtävää, vaan antoivat mielensä levätä samalla kun skanneri tallensi aivojen vaihteluita. Tiimi vertaili 89 skitsofreniapotilaan, 57 kaksisuuntaisen I-tyypin mielialahäiriön potilaan ja 45 tervehenkilön skannauksia, jakoi jokaisen aivot 90 alueeseen ja mittasi, kuinka usein alueparien aktivoituminen ja hiljeneminen tapahtuivat samanaikaisesti. Kun kaksi aluetta noudattavat samaa rytmiä ajan kuluessa, tutkijat kutsuvat sitä toiminnalliseksi yhteydeksi.

Tuloksena ilmeni selkeä kuvio: molemmissa potilasryhmissä koordinaatio laajasti eroteltujen verkostojen välillä oli heikompi verrattuna verrokeihin. Vaikutus oli laajempi skitsofreniassa, mutta ilmeni myös kaksisuuntaisessa mielialahäiriössä. Kyse ei ole yleisestä aktiivisuuden vähenemisestä. Kyse on ajoituksesta, etäisten prosessorien kyvyttömyydestä sovittaa tuotoksensa yhteen, kun tieto pitää integroida.

Mitkä järjestelmät olivat vaikuttaneet? Muistiin, tunteisiin, tarkkaavaisuuteen, näköön ja tuntoaistiin liittyvät alueet osoittivat kaikki muuttunutta kommunikaatiota. Molemmissa diagnooseissa tarkkaavaisuusverkostojen ja muistiin sekä tunteisiin liittyvien verkostojen väliset yhteydet olivat vahvempia kuin terveissä aivoissa, mikä viittaa muutoksiin sisäisen ajattelun ja ulkoisen tarkentumisen tasapainossa. Skitsofreniassa häiriö levisi laajemmalle: sensoriset ja motoriset verkostot osoittivat heikompaa sisäistä kommunikaatiota, ja ääneen, kieleen ja kasvojen tunnistukseen liittyvissä piireissä havaittiin muutoksia, joita ei nähty kaksisuuntaisessa ryhmässä.

Tutkijat määrittelivät viisi modulaarista rakennetta aivojen toiminnallisissa verkostoissa. 

Kuvittele aivot kaupungiksi, jossa on eri kaupunginosia. Terveissä aivoissa kaupunginosat vaihtavat tietoa sujuvasti, bussit kulkevat ajoissa, viestit saavuttavat perille ja kaupunki hyrisee. Näissä psykiatrisissa tiloissa osa bussilinjoista epäonnistuu, jotkut kaupunginosat keskustelevat liian kovalla äänellä keskenään kun taas toiset vaimenevat. Lopputulos voi olla laikukas ja epäyhtenäinen kaupunkikuva neuronien välisestä viestinnästä.

Nämä havainnot tukevat muita todisteita, jotka viittaavat psykiatristen diagnoosien hämärtyviin rajoihin. Suuret geenitutkimukset ovat osoittaneet merkittävää päällekkäisyyttä skitsofrenian ja kaksisuuntaisen mielialahäiriön välillä, ja joissain analyyseissä jaetut geneettiset vaikutukset lähestyvät noin 70 prosenttia. Aiempi tutkimus on myös tallentanut molemmissa tiloissa ohimeneviä yhteysmyrskyjä, joita on kutsuttu aivojen maanjäristyksiksi. Uusi työ tarjoaa täydentävän otoksen: pysyviä eroja laajojen verkostojen koordinoinnissa.

Tärkeitä varauksia on edelleen. Skannaukset tallentavat aivot yhden hetken tilassa, joten ne eivät voi ratkaista, edeltävätkö koordinaatio-ongelmat sairautta, ilmaantuvatko ne oireiden myötä tai muokkaantuako niitä lääkityksen vaikutuksesta. Tutkijat käyttivät myös karkeaa 90-alueen karttaa ja ennalta määriteltyjä verkostokategorioita, valintoja jotka vaikuttavat siihen, millaiset kuviot näkyvät. Otoskoot olivat kohtalaiset ja osallistujat eri taudinkehitysvaiheissa, mikä voi hämärtää yhteyksiä verkostomuutosten ja oireiden vakavuuden välillä.

Miten tämä vaikuttaa kliinikoihin ja tutkijoihin? Ei diagnoositestiksi, ei vielä. Mutta nämä verkostojen sormenjäljet saattavat viitata biomarkkereihin, jotka paljon lisätutkimusta vaativina voisivat auttaa ennustamaan taudinkulkua, valitsemaan hoitoja tai seuraamaan hoitovastetta. Pitkittäistutkimukset, jotka seuraavat ihmisiä ensimmäisestä jaksosta lähtien, mieluiten ennen lääkityksen aloittamista, ovat ratkaisevan tärkeitä nähdäkseen, mitkä merkit ovat pysyviä ja mitkä muuttuvat toipumisen tai relapsin myötä.

Yhteenveto: skitsofrenia ja kaksisuuntainen mielialahäiriö jakavat aivojen laajamittaisen koordinaation heikkenemisen, kun taas skitsofreniassa esiintyy laajempia häiriöitä sensorisissa, kielellisissä ja kasvojen tunnistukseen liittyvissä verkostoissa.

On houkuttelevaa etsiä yhtä viallista johtoa tai yksinkertaista selitystä. Todellisuus on monimutkaisempi: päällekkäisiä muutoksia siinä, miten aivot ajoittavat keskinäisiä keskustelujaan, joita muokkaavat perimä, ympäristö, kehitys ja hoito. Tuon vuorottelun ymmärtäminen voi olla seuraava askel kohti hoitoja, jotka palauttavat paitsi aktiivisuuden myös harmonian.