Пациенты с расстройствами аутистического спектра сильно различаются по поведению, когнитивным навыкам и сенсорному восприятию. Важный вопрос для научного сообщества состоял в зависимости такого разнообразия от скрытой физиологической организации мозга. Но связать внешние проявления с клеточными механизмами почти не удавалось из-за индивидуальности каждого случая.
Предыдущие попытки сканирования давали неоднозначные результаты. Одна часть работ показывала избыток сигналов между отделами мозга, другая фиксировала их нехватку. Ученые долго списывали этот разброс на методологический шум и просто усредняли показатели, безвозвратно теряя важные детали.
Авторы нового исследования предположили, что за этим статистическим шумом скрываются реальные биологические закономерности. По их версии, противоречивые томограммы указывали на совершенно разные молекулярные пути, которые врачи ошибочно объединяли одним общим медицинским термином.
Группа биологов изучила 20 генетических линий лабораторных мышей. Грызуны имели различные мутации, провоцирующие аутистическое поведение. Специалисты измерили кровоток в мозге животных с помощью функциональной магнитно-резонансной томографии в состоянии покоя. Результаты опубликовали в журнале Nature Neuroscience.
После изучения мышей исследователи перенесли методы на людей. Мышиные схемы сопоставили с базой томограмм 940 детей и взрослых с диагнозом, а также 1036 здоровых добровольцев. Ученые использовали животные модели как биологический словарь. Они искали идентичные зоны пульсации сосудов у пациентов. Математическая модель оценивала индекс функциональной связности между полушариями и корковыми узлами.
Одиннадцать генетических линий мышей показали пониженную функциональную связность мозга (гипоконнективность), а девять линий продемонстрировали повышенную степень согласованности отделов (гиперконнективность). Транскриптомный анализ привязал первый вариант к патологиям синапсов, а второй — к иммунным реакциям.
На человеческой выборке диагнозы повторили этот структурный рисунок. Из всей базы 74 пациента четко попали в группу с гипоконнективностью, а 162 образовали кластер с гиперконнективностью нейросетей.
Разделение математически доказало существование различных биологических проблем при одинаковой внешней психиатрической картине. Пониженная связность отражала дефицит химической передачи сигнала в синапсах. Повышенная же коррелировала с иммунными реакциями, в том числе с маркерами работы микроглии. Гиперсвязанный подтип также статистически совпал с более тяжелыми нарушениями в социальном взаимодействии.
С практической точки зрения это означает, что человек со слабым типом связей и пациент с сильным сигналом нуждаются в кардинально разном лечении. Но пока современная медицина не умеет применять эти механизмы на практике, поэтому разделение пациентов по-прежнему опирается на наблюдение.
К тому же 75% пациентов из тестовой базы вообще не попали в эти два строгих кластера. Такой результат прямо указывает на существование других, пока не открытых биологических вариантов расстройства и на их сложные взаимосвязи.
В итоге ученые доказали, что разброс показателей на томограммах не был системной ошибкой аппаратуры или метода. Противоречивые данные сканирования прямо отражали генетическое и иммунное разнообразие спектра. Теперь биологам нужно связать найденные клеточные сбои с конкретными внешними симптомами, чтобы заложить фундамент для адресной терапии.