Исследователи решили не играть в одноруких бандитов науки и наконец-то свели воедино результаты МРТ и анализы генов у детей с синдромом дефицита внимания и гиперактивности (СДВГ). Оказалось, что если смешать эти два биологических коктейля, можно с куда большей точностью предсказать, насколько стремительно маленький человек захочет нажать на кнопку «Сделать глупость». Работа появилась в журнале Biological Psychiatry: Cognitive Neuroscience and Neuroimaging.
Итак, что мы имеем? СДВГ – это диагноз, знакомый многим родителям: ребенок не может сосредоточиться, дрыгается как ужаленный, совершает поступки с пулеметной скоростью, а задумываться о последствиях? Нет уж, увольте. Импульсивность – тот самый навык, который мешает детям вести себя прилично в школе и уж тем более не упрощает жизнь родителям.
Про наследственность СДВГ нам твердят давно: тут природа постаралась на славу, 70–80% риска записано в генах, но вот найти хотя бы одну «главную» виновную ДНК никто толком не может. Вместо этого ученые гребут мелкие генетические вариации с эффектом микроскопа. Параллельно идут танцы с МРТ – смотрят, какие области мозга горят уютным светом, когда ребёнка просят сосредоточиться или не делать чего-нибудь бездумного. Обычно эти данные существуют отдельно и общаются друг с другом не чаще, чем созваниваются выпускники через двадцать лет после школы.
Корейские исследователи из Korea University под руководством Сухьюн Чон и Чон-Хвана Ли решили, что хватит разобщения. Они взяли данные грандиозного американского исследования развития подросткового мозга и выбрали оттуда 394 ребенка с диагнозом СДВГ и 1000 занудно здоровых сверстников, всех между 9 и 10 годами, честно выделив только европейцев – чтобы не запутаться в генах сильнее обычного.
Для оценки импульсивности использовали тест «стоп-сигнал»: детям дают поиграть в реактивных гонщиков – нажимать кнопку на «Жми», и тормозить, когда вдруг появляется «Стоп». Чем быстрее и увереннее ребёнок умеет внезапно тормозить (или не умеет – это уже кому как повезло), тем яснее диагноз.
В процессе, пока дети давили на кнопки, их мозг сканировался МРТ-аппаратом. Генетический анализ тоже сделали нетривиальным образом: вместо простого взгляда на цепочки ДНК, использовали компьютерный прогноз того, насколько активны определённые группы генов в разных частях мозга. Такая математика позволяет хотя бы предположить, где и что «поёт» из генетического оркестра.
Дальше – больше: чтобы расшифровать получившийся биологический винегрет, исследователи применили модный статистический метод под названием параллельный независимый компонентный анализ. Это, если упростить, способ найти совпадения между картами мозга и картами работы генов, причём одновременно.
Для чистоты эксперимента образцы поделили: из 80% детей выкрутили закономерности, остальные 20% оставили на «контрольную закупку» – посмотреть, сработают ли выводы заново. Такая научная страховка, чтобы никто не сказал: «О, это просто случайный баг!»
В итоге нашли три прочно связанных дуэта между определёнными областями мозга и группами генов:
- В коре (той самой, что отвечает за сложные размышления и искусство вовремя затормозить под носком мамы), особая активность совпала с генами иммунитета и обмена веществ. По последним тенденциям, тут уже подкрадывается теория о роли воспаления в психических расстройствах – неожиданный, но модный поворот.
- В мозжечке – обычно ассоциируемом с координацией и балансом, но, как оказалось, ещё и с процессами мышления – зажглись участки в «сети режима по умолчанию» (она же Default Mode Network), которые, по идее, должны молчать, когда человек занят делом. Генетически тут засветились регуляторы других генов, что только поджаривает интерес.
- В ядре Accumbens – стержневом отделе системы вознаграждения, где обычно празднуют радость от шоколадки или выигрыша, обнаружили связь с корой и генами, ответственными одновременно за воспаление и пластичность синапсов (способность нервных клеток становиться умнее или ленивее по ситуации).
Но где же практическая польза? Самое интересное – в способности предсказывать поведение. Модели только на основе мозга или только на генах предсказывали реакцию детей на кнопку с точностью манекена. Зато когда оба источника данных соединили, точность моделей выросла заметно. Особенно хорошо стало работать всё, когда учитывали взаимное влияние генов и работы мозга. В частности, время реакции на сигнал «стоп», а также постоянство реакции на «Жми» у детей с СДВГ модель стала предсказывать куда лучше: нестабильность этой реакции вообще характерна для диагноза и как нельзя лучше описывает реальность родителей.
Любопытная находка: у детей с СДВГ паттерны в мозжечке очень хорошо совпали с уровнем интеллекта (IQ). У здоровых такого прямого совпадения не нашли. Похоже, биологические механизмы, определяющие умственные способности, у детей с диагнозом и без него различаются, словно два сканворда, где одни и те же буквы – но смыслы разные.
И, конечно, не обошлось без «ложки дегтя»: фокус только на европейцах — кому-то покажется дискриминацией, а кто-то увидит в этом способ избежать лишних переменных. ДНК строилась на базе данных взрослых, а не детей – а ведь мозг в 10 лет и после явно не одно и то же. Ну и разнобой в МРТ по разным больницам с разными аппаратами – это отдельная сочность для любителей статистических битв.
Даже с этим набором «если» и «но», исследование шагнуло дальше: отказавшись от игры в «угадай гена» или «угадай участок мозга», учёные наконец-то взглянули на СДВГ как на сложную, переплетённую биосистему. Результат – пример осмысленного подхода, который поднимает мост между микроскопическими деталями и большими поведенческими проявлениями.
Авторы исследования: Сухьюн Чон, Чжэ-он Кан, Чжундонг Хван, Винс Д. Калхун и Чон-Хван Ли.