Различающиеся шаблоны связи между крупномасштабными корковыми сетями и активностью субталамического ядра при болезни Паркинсона

Почему это исследование мозга важно

Болезнь Паркинсона наиболее известна дрожью и замедленностью движений, но под этими симптомами скрывается проблема сбоя в коммуникации внутри мозга. Врачи уже умеют прослушивать активность глубинных структур во время операции, однако предпочли бы считывать эти сигналы извне с помощью неинвазивных методов, таких как сканирование мозга. В этом исследовании задается простой, но мощный вопрос: могут ли шаблоны активности, измеряемые с поверхности мозга, раскрыть, что происходит глубоко внутри небольшой области — субталамического ядра — которая играет ключевую роль при болезни Паркинсона?

Одновременное изучение глубоких и поверхностных сигналов мозга

Исследователи регистрировали активность мозга у 27 человек с болезнью Паркинсона, которые недавно получили электроды для глубокой стимуляции мозга. Пока пациенты сидели спокойно с открытыми глазами, команда одновременно измеряла два типа сигналов: магнитоэнцефалографию (МЭГ), фиксирующую быструю активность по поверхности коры, и локальные полевые потенциалы из субталамического ядра глубоко в мозге. Каждого человека исследовали как после прекращения приема лекарств от Паркинсона, так и снова после приема обычной дозы быстро действующего препарата. Такой дизайн позволил увидеть, как шаблоны мозговой коммуникации меняются с лекарством и без него.

Скрытые сети, которые мелькают и исчезают

Вместо того чтобы рассматривать кору как однородную область, ученые применили математический метод, называемый скрытой марковской моделью, чтобы выявить сети областей, склонных к совместной кратковременной активации. Эти сети, ранее картированные у здоровых людей, включают «сенсомоторную» сеть, связанную с движением, и «сеть пассивного режима» (default mode), связанную с направленной внутрь мыслью. Прокручивая записи миллисекунда за миллисекундой, модель определяла, когда каждая сеть была наиболее активна и сколько времени мозг каждого человека проводил в тех или иных паттернах.

Глубинные ритмы, связанные с конкретными сетями

При сравнении этих вспышек сетевой активности с активностью субталамического ядра выявились чёткие связи. Во время активаций сенсомоторной сети в субталамическом ядре наблюдалась более выраженная ритмичность в бета-диапазоне — полосе частот, уже известной как усиленная при болезни Паркинсона и связанной с кратковременными «бета-вспышками». В эти периоды также отмечалась более тесная синхронность между субталамическим ядром и областью, связанной с движением, — добавочной моторной областью (supplementary motor area). Сеть пассивного режима рассказала иную историю: её активации сопровождались более низкочастотными ритмами в субталамическом ядре и повышенной синхронностью на медленных скоростях, что свидетельствует о отличном функциональном состоянии, возможно связанном скорее с немоторными аспектами болезни.

Эффекты медикаментов зависят от состояния мозга

Затем исследователи изучили, как препараты при болезни Паркинсона изменяют эти глубинные ритмы. В среднем медикаменты снижали бета-активность в субталамическом ядре, что соответствует предыдущим исследованиям. Но при рассмотрении через призму крупномасштабных сетей возникла более тонкая картина. Наибольшее снижение бета-мощности, связанное с приемом лекарства, происходило в тех сетевых состояниях, которые не демонстрировали особенно сильной связи между субталамическим ядром и моторными областями. Напротив, в сенсомоторной и сети пассивного режима, где глубокие и поверхностные области общались наиболее тесно, влияние медикаментов было менее очевидным. Независимый набор данных из другой исследовательской группы в целом подтвердил основное открытие о том, что определённые сети связаны с различными паттернами глубинных ритмов, хотя эффекты медикаментов там были слабее.

Что это значит для будущего лечения

Для неспециалиста ключевое сообщение таково: мозг не находится в одном постоянном «паркинсоническом» состоянии. Скорее он переключается между разными крупномасштабными паттернами, и каждый такой паттерн соответствует определённому «настроению» глубокой структуры, нацеленой операцией и медикаментами. Поскольку эти паттерны можно обнаружить неинвазивно с поверхности мозга, со временем они могут служить внешними маркерами для руководства диагностикой, мониторинга прогрессирования болезни или для запуска адаптивной глубокой стимуляции только тогда, когда появляются вредные ритмы. Таким образом чтение «языка» мозговых сетей может открыть новые окна в скрытую работу болезни Паркинсона и помочь клиницистам подбирать лечение в соответствии с текущими потребностями мозга.

Цитирование: Kohl, O., Gohil, C., Sure, M. et al. Varying patterns of association between cortical large-scale networks and subthalamic nucleus activity in Parkinson’s disease. npj Parkinsons Dis. 12, 106 (2026). https://doi.org/10.1038/s41531-026-01372-1

Ключевые слова: Болезнь Паркинсона, мозговые сети, глубокая стимуляция мозга, бета-ритмы, магнитоэнцефалография