Гиперсомния у пациентов с ишемическим инсультом: возможности функциональной магнитно-резонансной томографии в состоянии покоя
Гиперсомния у пациентов с ишемическим инсультом: возможности функциональной магнитно-резонансной томографии в состоянии покоя
Аннотация
Гиперсомния является распространенным последствием инсульта. Несмотря на высокую частоту возникновения нарушений сна при инсульте, и их влияние на исход заболевания и качество жизни пациентов, патогенез гиперсомнии остается до конца не изученным, а данные о нейровизуализационных характеристиках представлены в единичных исследованиях.
Целью исследования является изучение функциональной коннективности головного мозга у пациентов с ишемическим инсультом и гиперсомнией при помощи функциональной магнитно-резонансной томографии в состоянии покоя (фМРТп).
Материалы и методы: обследовано 69 пациентов с диагнозом: острое нарушение мозгового кровообращения (ОНМК) по ишемическому типу, из которых у 36 пациентов была выявлена гиперсомния; у 33 пациентов не было выявлено никаких нарушений сна.
При проведении фМРТп были выявлены функциональные изменения головного мозга в сети пассивного режима работы мозга, данные изменения характерны для развития гиперсомнии у пациентов с инсультом.
1. Введение
Функциональная магнитно-резонансная томография на данный момент является широко используемой методикой нейровизуализации и представляет возможность изучать нейронную активность головного мозга при помощи изменений сигнала, зависящего от тока крови, при различных неврологических заболеваниях . К таким заболеваниям относят и ОНМК и связанные с ним нарушения сна .
Сон – один из важнейших физиологических процессов в человеческом организме . Потеря сна влечет за собой пагубные последствия как для здоровья, так и для обеспечения нормальной социальной жизни человека, к которым относятся снижение физических способностей, проявляющиеся в повышенной усталости, головокружениях, что может повлечь за собой травмы на производстве, увеличение дорожно-транспортных происшествий, психиатрические симптомы, такие как тревога, депрессия и мания, а также нарушения когнитивных способностей в виде низкой способности к запоминанию и обучению, что также влияет на работоспособность и социальный статус человека .
Расстройства сна являются распространенным последствием инсульта и обуславливают его худший исход , кроме того, нарушения сна являются модицифируемым фактором риска развития инсульта .
Гиперсомния является распространенным состоянием у пациентов, перенесших инсульт, частота встречаемости варьирует в пределах 10-14% от всех нарушений сна .
Необходимо дальнейшее углубленное изучение данного вопроса для определения эффективности лечения нарушений сна при проведении профилактики и улучшения исхода инсульта .
Целью данного исследования является определение функциональных изменений коннектома головного мозга у пациентов с острым ишемическим инсультом и гиперсомнией при помощи функциональной магнитно-резонансной томографии в состоянии покоя.
2. Методы и принципы исследования
В исследовании приняло участие 69 пациентов с диагнозом: ОНМК по ишемическому типу в острой стадии из которых у 36 пациентов было выявлено нарушение сна в виде гиперсомнии; у оставшихся 33 пациентов не было выявлено нарушений сна.
Оценка наличия нарушений сна проводилась при помощи Эпвортской и Каролинской шкал сонливости, ведения дневника сна, а также при помощи проведения всем пациентам полисомнографии – объективного инструментального метода для диагностики расстройств сна.
Оценка неврологического статуса проводилась с использованием шкалы инсульта NIHSS, для дифференциальной диагностики и определения локализации инсульта; шкалы Бартел (Barthel) для оценки базовой функциональной активности пациента и индекса мобильности Ривермид (Rivermead) для определения подвижности пациента.
Всем пациентам проводилась комплексная магнитно-резонансная томография (МРТ) на томографе с силой индукции магнитного пол 1,5 Т, которая включала традиционные (Т1-, Т2-взвешенных изображений (ВИ), TIRM (FLAIR), DWI) импульсные последовательности для диагностики структурных изменений головного мозга и оценки ишемического поражения, а также функциональную МРТ в состоянии покоя для диагностики изменений в рабочих сетях покоя головного мозга.
Методика функциональной МРТ в состоянии покоя основана на регистрации изменений BOLD-сигнала (Blood Oxygen Level Dependent), физическая основа которой заключается в регистрации изменений регионарного кровотока от функционально активных зон при отсутствии внешних стимулов.
Параметры импульсной последовательности BOLD включали: время сканирования – 6,03 мин; размер вокселя – 1,7х2,3х2,3 см3; время повторения (TR) – 3000 мс; время эхо (TE) – 30 мс; матрица – 64x64; поле обзора – 192 мм; количество срезов – 29; толщина среза – 4,5; угол поворота – 90 градусов.
Постпроцессинговая обработка полученных данных МРТ проводилась с использованием специальных программ для статистического анализа больших нейровизуализационных данных (MathLab, CONN 22a).
3. Результаты и обсуждение
При анализе данных функциональной МРТ путем выполнении межгруппового статистического анализа c выбором медиальной префронтальной коры (МПФК) в качестве зоны интереса у пациентов с ишемическим инсультом и гиперсомнией в сравнении с пациентами без нарушений сна определено (p<0,05) снижение коннективности с передними отделами поясной извилины и правой парацингулярной извилиной; усиление коннективности определялось с височной веретенообразной извилиной, мозжечком (ножка II, правое полушарие) и передней сетью мозжечка (таблица 1, рисунок 1).
Таблица 1 - Области функциональной связности головного мозга у пациентов с гиперсомнией и ишемическим инсультом в сравнении с пациентами с ишемическим инсультом без нарушений сна с выбором в качестве зоны интереса медиальной префронтальной коры
Коннективность | Т | Р-значение |
Поясная извилина (передний отдел) | -3,06 | 0,005698 |
Височная веретенообразная извилина слева (задний отдел) | 2,35 | 0,027977 |
Мозжечок (ножка II, правое полушарие) | 2,35 | 0,027977 |
Правая парацингулярная извилина | -2,34 | 0,029007 |
Передняя сеть мозжечка | 2,29 | 0,032115 |
Примечание: p <0,05
Рисунок 1 - Графическое представление изменения функциональных связей головного мозга при сравнении пациентов с гиперсомнией и ишемическим инсультом и пациентами с ишемическим инсультом без нарушений сна с выбором в качестве зоны интереса медиальной префронтальной коры
Примечание: p <0,05
Передняя поясная извилина играет важную роль в широком спектре когнитивных и поведенческих процессов, включая мотивацию, принятие решений и обучение . Также передняя поясная извилина вовлечена в регуляцию эмоций, поскольку она участвует в связывании информации о вознаграждении и наказании и в социальное поведение, играя решающую роль в оценке поведения других людей и в оценке уровня их мотивации .
Парацингулярная извилина может активироваться во время выполнения различных исполнительных процессов высшего порядка, включая пространственную рабочую память и планирование сложных действий, размышления .
Однако, роль передней поясной и парацингулярной извилин в развитии гиперсомнии не нашла отражение в мировой литературе, чего нельзя сказать про инсомнию, и связанных с ней тревожно-депрессивных расстройств , которые, в свою очередь, имеют схожие патогенетические механизмы развития с инсомнией .
При длительном течении инсомнии наблюдается гиперметаболизм в состоянии сна в передней поясной извилине .
Guo Y., et al., (2023) показали повышенную функциональную связность между передней поясной извилиной и мозжечком у пациентов с инсомнией в сравнении с группой здоровых добровольцев, что представляет собой потенциальный нейронный путь, выявляющий связь между трудностью поддержания сна и функцией передней поясной извилины .
Li G., et al., (2018) описал повышение функциональной связности парацингулярной извилины с передней поясной извилиной у пациентов с бессонницей .
Изменение функциональной связности между передней поясной извилиной и лобно-теменной корой, выявленное Xu L., et al., (2024) у пациентов с нарколепсией I типа, вызывает нарушение когнитивных функций и регуляции эмоций, могут являться важными биомаркерами их нейропсихологических изменений .
По результатам нашего исследования было выявлено снижение функциональной связности между медиальной префронтальной корой и передней поясной и парацингулярной извилинами при гиперсомнии у пациентов с ишемическим инсультом, что также может подтверждать влияние передней поясной и парацингулярной извилин на регуляцию сна и бодрствования.
Веретенообразная извилина считается ключевой структурой для функционально специализированных зрительных вычислений высокого уровня, таких как восприятие лица, распознавание объектов и чтение .
Повышение функциональной свзяности между МПФК и веретенообразной извилиной у пациентов с гиперсомнией и ишемическим инсультом, полученные в нашем исследовании, соотносится с результатами исследований Dauvilliers Y., et al., (2017) и Trotti L.M., et al., (2021), при которых определялось повышение регионарного метаболизма в веретенообразной извилине у пациентов с таким типом гиперсомнического расстройства как нарколепсия I типа , .
Мозжечок широко рассматривается как область мозга, участвующая в моторной и немоторной обработке, а также в циклах сон-бодрствование, а дисфункция мозжечка может приводить к различным нарушениям сна . Так возникшая мозжечковая дисфункция влияет на развитие нарушений сна при различных патологиях, таких как болезнь Альцгеймера , болезнь Паркинсона , инсульт .
В нашем исследовании подтверждается факт влияния функциональной реорганизации мозжечка с медиальной префронтальной корой в развитии гиперсомнии у пациентов в острой фазе ишемического инсульта, а именно отмечается повышение функциональной связности МПФК с II ножкой правого полушария мозжечка и передней сетью мозжечка.
Регуляция и функционирование сна зависят от систематической координации во всем мозге, включая, в том числе и мозжечок. Liu J., et al., (2023) определили, что взаимодействия между мозжечком и другими областями мозга различаются на разных стадиях сна, выявили измененные мозжечковые связи между внутренними сетями от бодрствования до глубокого сна, что подчеркивает потенциальную роль мозжечка в регуляции сна .
Таким образом, полученные данные функциональной МРТ в состоянии покоя отражают реорганизацию коннектома головного мозга у пациентов с гиперсомнией в острый период ишемического инсульта, дополняя данные мировой литературы о функциональной связности головного мозга при нарушениях сна у пациентов, перенесших инсульт.
4. Заключение
Нарушения сна являются распространенной проблемой среди населения и могут влиять на возникновение многих неврологических расстройств, в том числе способствуют возникновению инсульта, обусловливают тяжесть течения восстановительного периода и снижение качества жизни у пациентов после инсульта.
В мировой литературе широко изучается взаимосвязь нарушений сна и инсульта, однако мало внимания отводится нейровизуализационным характеристикам данной патологии.
Функциональная магнитно-резонансная томография в состоянии покоя является высокоинформативной методикой и позволяет выявить изменения коннектома головного мозга при гиперсомнии у пациентов в острой стадии ишемического инсульта, что дает новые представления о патогенезе нарушений сна и способствует лучшему исходу и реабилитации пациентов, перенесших инсульт.