Гипофронтальность - Hypofrontality

Префронтальная кора

Гипофронтальность состояние пониженного мозговой кровоток (CBF) в префронтальная кора мозга. Гипофронтальность является симптомом нескольких неврологических заболеваний, таких как шизофрения, Синдром дефицита внимания и гиперактивности (СДВГ), биполярное расстройство, и сильное депрессивное расстройство.[1][2][3] Это состояние было первоначально описано Ингваром и Франзеном в 1974 году с помощью метода ксенонового кровотока с 32 детекторами для визуализации мозга пациентов с шизофренией.[4] Это открытие было подтверждено в последующих исследованиях с использованием улучшенного пространственного разрешения позитронно-эмиссионной томографии с индикатором фтордезоксиглюкозы (18F-FDG).[5]Последующие нейровизуализационные исследования показали, что снижение префронтального CBF локализовано в медиальной, латеральной и орбитальной частях префронтальной коры.[6] Считается, что гипофронтальность способствует негативные симптомы шизофрении.[4][7][8][9] Первоначально считалось, что гипофронтальность является побочным эффектом антипсихотические препараты используется для лечения этих состояний. Однако снижение активности в правом Лобная доля, осталось височная доля и влево мозжечок в течение Тест сортировки карточек Висконсина наблюдается у людей с шизофренией, которые никогда не получали антипсихотик наркотики, что говорит о том, что это не так.[10]

Определение

Гипофронтальность - это симптом многих неврологических заболеваний, определяемых как снижение использования глюкоза и кровоток в префронтальной коре. Гипофронтальность может быть трудно обнаружить в состоянии покоя, но при когнитивных проблемах она коррелирует с дефицитом памяти наряду с исполнительная функция дефицит. Гипофронтальность также связана с увеличением передачи норэпинефрина и снижением дофаминергической передачи с уменьшением оттока дофамина во фронтальной коре головного мозга.[11]

Сопутствующие медицинские условия

Известно, что гипофронтальность - это состояние, связанное с перечисленными ниже расстройствами, хотя точную роль, которую гипофронтальность играет в каждом из них, еще предстоит определить. Вклад гипофронтальности в каждом случае трудно определить, в основном потому, что сами расстройства до конца не изучены.[11]

Шизофрения

Шизофрения это психическое расстройство, которое чаще всего влияет на социальное и эмоциональное функционирование. Считается, что помимо эмоционального и психологического воздействия генетика и раннее развитие играет роль в возникновении шизофрении.[8] Физические аспекты болезни - это фактические различия в головном мозге пораженного. В основном в лобная кора эти различия часто происходят из-за меньшего объема мозга, и, как следствие, снижение кровотока влияет на гипофронтальность.[9] Не установлено, является ли сокращение лобной коры основной причиной симптомов или состояние ухудшается по мере развития симптомов.

Синдром дефицита внимания и гиперактивности

Синдром дефицита внимания с гиперактивностью, или СДВГ, чаще всего встречается у детей и считается нарушением развития. К зрелому возрасту большинство симптомов уменьшилось или человеку удалось контролировать симптомы другими способами. Как и другие когнитивные состояния, которые проявляют гипофронтальность, СДВГ демонстрирует уменьшение размера и функции префронтальной коры.[7][неудачная проверка ] При СДВГ недоразвитие характерно для левой части префронтальной коры, а также теменная область.

Биполярное расстройство

Биполярное расстройство обычно выражается в колебаниях настроения от высокого до низкого. Повышенное настроение или мания характеризуются радостью, энергией или раздражительностью. Подавленное настроение характеризуется пессимизмом, плачем или неуверенностью. Основная причина биполярного расстройства до конца не изучена, но считается, что аномалии в префронтальная кора может способствовать отсутствию эмоционального контроля и регулирования.[11]

Сильное депрессивное расстройство

Сильное депрессивное расстройство, или БДР, диагностируется по стойкому плохому настроению, которое влияет на то, как человек видит себя и как он живет. Часто люди, страдающие БДР, теряют интерес к тому, что им раньше нравилось, постоянно пребывают в резком настроении или демонстрируют более медленные движения. БДР и тревожность обычно выражаются коморбидно. Меньшие объемы различных областей мозга, включая лобная кора, распространены у тех, кто страдает БДР.[8]

Механизм

Гипофронтальность - это состояние, которое является симптомом многих неврологических расстройств и психических заболеваний. Это говорит о том, что механизмы, вызывающие гипофронтальность и эти неврологические состояния, вероятно, похожи. Гипофронтальность, вероятно, имеет патофизиологические механизмы и нейрональные механизмы. Это означает, что причины гипофронтальности, скорее всего, связаны с телесными изменениями или изменениями нейронов. Эти названия механизмов можно объединить, чтобы называть нейрофизиологическими механизмами. В настоящее время точные нейрофизиологические механизмы, вызывающие гипофронтальность, неизвестны. Однако есть несколько возможных механизмов, которые правдоподобны и объясняют многие эффекты гипофронтальности.[11]

Схема правильного синаптического соединения

Рабочее объяснение нейрофизиологического механизма гипофронтальности состоит в том, что гипофронтальность, возможно, вызвана нарушением синаптические связи, что приводит к уменьшению нейротрансмиссия. Это означает, что связи между аксонами функционируют неправильно, что приводит к распространению менее эффективных сигналов. Это предлагаемое объяснение могло возникнуть из-за множества факторов, но, скорее всего, оно возникло в результате проблем во время развития мозга или генетических факторов.[11]

Если гипофронтальность на самом деле вызвана этими неэффективными синаптическими связями, то можно частично объяснить связанную с этим нерегулярную дофаминергическую активность в определенных частях мозга (лимбическом полосатом теле и медиодорсальном таламусе). Дофаминергическая активность - это высвобождение (или его отсутствие) нейромедиатора. дофамин и результирующие клеточные ответы. Лимбическое полосатое тело и медиодорзальный таламус (части головного мозга) связаны с частью префронтальной коры, называемой кортиколимботаламической цепью. Кортиколимботаламический контур имеет высокую концентрацию ГАМКергических веществ. интернейроны, которые представляют собой нейроны, которые преимущественно работают с тормозным нейромедиатором ГАМК. В результате нарушения синаптических связей ГАМКергические интернейроны кортиколимботаламического контура будут адаптироваться к высвобождению все большего количества ГАМК, чтобы посылать сигнал правильной силы. Эта повторяющаяся активация ГАМКергических клеток производит сильный тормозящий сигнал обратно в лимбическое полосатое тело и медиодорсальный таламус, который подавляет дофаминергическую активность в этих частях мозга. Это результирующее ингибирование дофаминергической активности приводит к снижению активности мРНК и уровня белка в клетках. Эти клеточные изменения могут потребовать меньшего кровотока и, в частности, использования глюкозы, или меньший кровоток и метаболизм глюкозы могут быть просто результатом пониженной клеточной активности.[11]

Диагностический подход

Пример сканирования фМРТ

Поскольку гипофронтальность - это состояние, которое изменяет кровоток и уровень метаболизма глюкозы в головном мозге, фМРТ или ПЭТ сканирование используются для диагностики гипофронтальности. Уменьшение кровотока лучше всего диагностировать с помощью исследований фМРТ, HMPOASPECT или H20-PET; Снижение уровня глюкозы лучше всего диагностируется с помощью ПЭТ-исследований с 18F-FDG. Все это разные типы визуализационных исследований, в которых используются различные химические вещества для выделения определенных молекул, обычно глюкозы.[12]

Лечение и ведение

Два основных препарата, которые, как предполагалось, потенциально способны обратить вспять гипофронтальность и ее эффекты, были клозапин и галоперидол; однако ни один из препаратов не смог обратить вспять гипофронтальность. Будущие исследования клозапина показали многообещающие методы лечения некоторых аспектов гипофронтальности, таких как восстановление нормальной функции ГАМКергических нейронов, но он по-прежнему не смог полностью изменить все компоненты гипофронтальности. Это говорит о том, что гипофронтальность не вызывается исключительно ГАМКергическим действием. интернейроны, и что есть еще одна причина гипофронтальности, которая до сих пор не обнаружена. В настоящее время считается, что лекарство, которое могло бы полностью обратить вспять эффекты гипофронтальности, также эффективно обращало бы вспять эффекты определенных неврологических состояний; однако это не было доказано, и препарат еще не открыт.[11] Тем не менее, было показано, что хроническое введение никотина обращает гипофронтальность на животных моделях зависимости и шизофрении.[13] Более того, недавние исследования показали, что агонисты альфа-2 рецепторов, такие как Clonidinie и Guanfacine, могут лечить гипофронтальность, связанную с СДВГ, посттравматическим стрессовым расстройством и депрессией.[14][15][16]

Исследование

Гипофронтальность до сих пор полностью не изучена, но был проведен ряд исследовательских проектов, которые привели к прогрессу в распознавании признаков симптома. Несмотря на то, что еще многое предстоит узнать, эксперименты на мышах NK1R - / - выявили роль дофаминергической передачи в гипофронтальности. Сагволден и компания провели мутацию с потерей функции, при которой у мутантных мышей отсутствовал белок NK1R, что привело к низкой дофаминергической передаче, что подтверждает гипотезу гипофронтальности при СДВГ. Было проведено меньше исследований гипофронтальности у пациентов с депрессией и наркомании по сравнению с исследованиями шизофрении, но нейровизуализация выявила признаки гипофронтальности у пациентов с депрессией. Поскольку гипофронтальность связана с психическими заболеваниями, депрессией и наркоманией, существует вероятность того, что все они могут иметь общий патофизиологический механизм, связывающий эти заболевания. Даже несмотря на большое количество исследований гипофронтальности при шизофрении, еще многое предстоит узнать о ее нейронных механизмах. Предполагается, что возможные причины - это нарушение синаптической связи и нейротрансмиссии в результате нейро-развития и / или генетических факторов, но полного понимания гипофронтальности в целом нет.[17]

Текущие исследования также проводятся на мышах, чтобы попытаться воспроизвести состояния, которые возникают у пациентов с гипофронтальностью, чтобы определить, как это вызвано и как это можно исправить.[11]

использованная литература

  1. ^ Буллмор, Э.; Brammer, M .; Williams, S. C. R .; Curtis, V .; McGuire, P .; Morris, R .; Мюррей, Р .; Шарма, Т. (1999). «Функциональная МРТ анатомической гипофронтальности». Картирование человеческого мозга. 8 (2–3): 86–91. Дои:10.1002 / (SICI) 1097-0193 (1999) 8: 2/3 <86 :: AID-HBM3> 3.0.CO; 2-S. ЧВК  6873309. PMID  10524597.
  2. ^ Rubia, K .; Overmeyer, S .; Taylor, E .; Brammer, M .; Williams, S.C .; Simmons, A .; Буллмор, Э. Т. (1999). «Гипофронтальность при синдроме дефицита внимания и гиперактивности во время моторного контроля высшего порядка: исследование с функциональной МРТ». Американский журнал психиатрии. 156 (6): 891–896. Дои:10.1176 / ajp.156.6.891. PMID  10360128.
  3. ^ Молина, В .; Sanz, J .; Reig, S .; Martínez, R .; Sarramea, F .; Luque, R .; Benito, C .; Gispert, J.D .; Pascau, J .; Деско, М. (2005). «Гипофронтальность у мужчин с первым эпизодом психоза». Британский журнал психиатрии. 186 (3): 203–208. Дои:10.1192 / bjp.186.3.203. PMID  15738500.
  4. ^ а б Ingvar, D. H .; Францен, Г. (1974). «Нарушения распределения мозгового кровотока у больных хронической шизофренией». Acta Psychiatrica Scandinavica. 50 (4): 425–462. Дои:10.1111 / j.1600-0447.1974.tb09707.x. PMID  4423855. S2CID  20635668.
  5. ^ Бухсбаум, Монте С. (1982). «Церебральная глюкография с позитронной томографией». Архив общей психиатрии. 39 (3): 251–9. Дои:10.1001 / archpsyc.1982.04290030001001. ISSN  0003-990X. PMID  6978119.
  6. ^ Andreasen, N.C .; О'Лири, Д. С .; Flaum, M .; Nopoulos, P .; Watkins, G.L .; Boles Ponto, L. L .; Хичва, Р. Д. (1997). «Гипофронтальность при шизофрении: распределенные дисфункциональные цепи у пациентов, не принимавших нейролептики». Ланцет. 349 (9067): 1730–1734. Дои:10.1016 / S0140-6736 (96) 08258-X. PMID  9193383. S2CID  6394583.
  7. ^ а б Liddle, P. F .; Friston, K.J .; Frith, C.D .; Hirsch, S. R .; Jones, T .; Frackowiak, R. S. (1992). «Закономерности мозгового кровотока при шизофрении». Британский журнал психиатрии. 160 (2): 179–186. Дои:10.1192 / bjp.160.2.179. PMID  1540757.
  8. ^ а б c Andreasen, N.C .; Rezai, K .; Alliger, R .; Swayze Vw, 2 .; Flaum, M .; Kirchner, P .; Cohen, G .; О'Лири, Д. С. (1992). «Гипофронтальность у пациентов, ранее не принимавших нейролептики, и пациентов с хронической шизофренией. Оценка с помощью однофотонной эмиссионной компьютерной томографии ксенона 133 и Лондонского Тауэра». Архив общей психиатрии. 49 (12): 943–958. Дои:10.1001 / archpsyc.1992.01820120031006. PMID  1360199.CS1 maint: числовые имена: список авторов (ссылка на сайт)
  9. ^ а б Вайнбергер, Д. Р. (1987). «Влияние нормального развития мозга на патогенез шизофрении». Архив общей психиатрии. 44 (7): 660–669. Дои:10.1001 / archpsyc.1987.01800190080012. PMID  3606332.
  10. ^ Riehemann, S .; Volz, H.P .; Stützer, P .; Смесный, С .; Gaser, C .; Зауэр, Х. (2001). «Гипофронтальность у пациентов с шизофренией, наивных нейролептиков во время теста сортировки карт в Висконсине - исследование фМРТ». Европейский архив психиатрии и клинической неврологии. 251 (2): 66–71. Дои:10.1007 / s004060170055. PMID  11407441. S2CID  14870485.
  11. ^ а б c d е ж г час Пратт, Дж. А., К. Винчестер, А. Эгертон, С. М. Кокран и Б. Дж. Моррис. «Моделирование дефицита префронтальной коры при шизофрении: последствия для лечения». Британский журнал фармакологии 153.S1 (2008): S465-470. Интернет. 23 февраля 2015 г.
  12. ^ Либург, Э. (2012). «Антипсихотические препараты и активация префронтальной коры: обзор результатов нейровизуализации». Европейская нейропсихофармакология. 22 (6): 387–400. Дои:10.1016 / j.euroneuro.2011.12.008. PMID  22300864. S2CID  24877454.
  13. ^ Кукули Ф .; Рой М .; Tziotis D .; Матрос К. А .; O'Neill H.C .; Levenga J .; и другие. (2017). «Никотин меняет гипофронтальность в моделях наркомании и шизофрении на животных». Нат Мед. 23 (3): 347–354. Дои:10,1038 / нм.4274. ЧВК  5819879. PMID  28112735.
  14. ^ Арнстен А., Коннор Д. (2015). «Влияние стресса на префронтальную кору: преобразование фундаментальных исследований в успешные методы лечения посттравматического стрессового расстройства». Нейробиология стресса. 1: 89–99. Дои:10.1016 / j.ynstr.2014.10.002. ЧВК  4244027. PMID  25436222.
  15. ^ Фу К., Рид Л. (2001). «Норадренергическая дисфункция в префронтальной коре при депрессии: ПЭТ-исследование [15O] H2O нейромодулирующих эффектов клонидина». Биологическая психиатрия. 49 (4): 317–325. Дои:10.1016 / с0006-3223 (00) 01050-7. PMID  11239902. S2CID  33493332.
  16. ^ Арнстен А. (2009). «Новая нейробиология синдрома дефицита внимания и гиперактивности: ключевая роль префронтальной ассоциативной коры». J Педиатр. 154 (5): I-S43. Дои:10.1016 / j.jpeds.2009.01.018. ЧВК  2894421. PMID  20596295.
  17. ^ Ян, Тинг К., Стивен П. Хант и С. Клэр Стэнфорд. (2009). «Поведенческие и нейрохимические нарушения у мышей, лишенных функциональных рецепторов тахикинина-1 (NK1): модель синдрома дефицита внимания с гиперактивностью». Нейрофармакология. 57 (7–8): 627–635. Дои:10.1016 / j.neuropharm.2009.08.021. PMID  19748515. S2CID  17031647.CS1 maint: несколько имен: список авторов (ссылка на сайт)