Хизер Бушар и Дуг Шульц из Университета Небраски-Линкольна говорят об аэропортах и снежных бурях, пропущенных рейсах и изменении маршрутов. Возможно, это неожиданная тема для пары исследователей, изучающих не логистику авиаперелетов, а влияние сотрясения мозга на мозг.
Однако через минуту их метафора кристаллизуется и проясняется: аэропорты представляют собой области мозга, некоторые из них представляют собой оживленные центры, такие как О'Хара, соединяющиеся с десятками коллег, а другие - полуотдаленные аванпосты, такие как Линкольн, обслуживающие в основном местных жителей.
Как и в случае с полетами, отсутствие связей в мозгу может вызвать головную боль или что-то еще хуже. Но все еще молодые исследования легкой черепно-мозговой травмы дали противоречивые данные о том, как именно сотрясение мозга может затруднить управление воздушным движением, по сравнению с которым из-за сложности даже расписания полетов LAX и DFW в праздничные дни кажутся простыми. По мнению исследователей Хаскера, одним из источников путаницы было то, что во многих исследованиях отсутствовали исходные данные о том, как функционировал мозг отдельных людей до сотрясения мозга, а не сразу после него.
С помощью функциональной МРТ и участия спортсменов Бушар, Шульц и их коллеги теперь написали исследование, опубликованное в журнале Neurotrauma , в котором сравниваются связи мозга до сотрясения мозга, сразу после него и во время восстановления после него. Вопреки ожиданиям, они обнаружили, что связи между определенными областями мозга на самом деле усиливаются после сотрясения мозга, в то время как другие ослабевают, и что некоторые из этих изменений коррелируют с симптомами, часто сопровождающими сотрясение мозга.
По словам команды , полученные результаты могут помочь понять, как мозговые сети перестраивают баланс сотрудничества и специализации после сотрясения мозга.
«Множество спортивной литературы, посвященной сотрясению мозга, на самом деле просто рассматривает то, что происходит с мозгом после того, как кто-то получил травму», - сказал Шульц, доцент-исследователь Центра мозга, биологии и поведения Небраски. «И мы знаем, что даже на начальном этапе существуют различия в том, как организован наш мозг. что на самом деле может быть вызвано травмой.
«И это одно из больших преимуществ нашего исследования: у нас есть исходные данные, позволяющие сказать: как конкретно меняется мозг этого человека?»
У американских спортсменов ежегодно диагностируется около 300 000 сотрясений мозга, связанных со спортом. Пытаясь лучше понять последствия сотрясения мозга, Бушар и Шульц обратились к 44 из этих спортсменов — в данном случае к футболистам и футболистам Хаскера.
Участвующие студенты-спортсмены получили снимки фМРТ, которые путем измерения количества кислорода, доставляемого кровью в мозг, помогают определить его области, активные в любой момент. Сканирование проводилось в три этапа: перед началом соответствующих сезонов студентов-спортсменов; в течение 48 часов после диагностированного сотрясения мозга; и после того, как ему было разрешено играть, но до возвращения в полный контакт. Участники также оценили свои симптомы, связанные с сотрясением мозга, и прошли тест, который оценивал время реакции, вербальную и зрительную память , а также зрительно-моторную скорость на всех трех этапах исследования.
Анализируя снимки фМРТ, исследовательская группа стремилась выявить и оценить связи хабов: тех областей мозга, которые эквивалентны О'Харе, которые имеют тенденцию активироваться примерно в то же время и в том же объеме, что и многие другие. Исследователи количественно оценили эти связи между областями мозга внутри и между 13 сетями или группами областей, которые одновременно активируются для решения задач, слишком сложных для любого региона в отдельности.
Особый интерес вызвала так называемая сеть режима по умолчанию, которая активна, когда человек находится в состоянии покоя, и отчасти по этой причине стала наиболее изученной из всех сетей мозга в исследованиях сотрясения мозга. К удивлению команды, связь между концентраторами и не-концентраторами в сети в режиме по умолчанию увеличилась за два дня после сотрясения мозга. По мере того как симптомы уменьшались, связь между этими областями мозга тоже уменьшалась.
«И я думаю, что это действительно интересно, потому что многие другие исследования показали, что функциональная связь внутри сети снижается после травмы», — сказал Бушар, докторант из Небраски. «Но это произошло (вероятно) потому, что они сравнивали людей с сотрясением мозга с людьми, у которых его не было, что затрудняет обнаружение этих тонких различий при менее серьезных травмах».
Напротив, связи между концентраторами сети режима по умолчанию и некоторыми не-концентраторами за пределами этой сети, особенно областями, предназначенными для обработки изображений, имели тенденцию ухудшаться сразу после сотрясения мозга. В совокупности, по словам исследователей, результаты показывают, что сотрясение мозга может искажать то, как мозг обычно предпочитает тратить энергию на различные требуемые от него задачи. В то время как визуальная обработка могла бы лучше управляться, например, одной сетью, мышление более высокого порядка опирается на координацию деятельности в регионах, охватывающих несколько сетей.
«Мы всегда думаем о сегрегации и интеграции (мозга) почти как о качелях», — сказал Шульц. «Вам нужен какой-то баланс. И возможно, баланс между этими вещами нарушается из-за сотрясения мозга».
По словам Шульца, лучшее понимание этого баланса и любого дисбаланса, вызванного травмой головного мозга, в конечном итоге может помочь уточнить диагноз сотрясения мозга. Среди спортсменов Husker, принимавших участие в исследовании, ослабление связей между сетями соответствовало когнитивным проблемам, ухудшению производительности при выполнении задач на зрительную память и физическим симптомам, включая головные боли, тошноту и чувствительность к свету.
«Изучив данные нейровизуализации, можем ли мы определить, было ли у кого-то сотрясение мозга? Пока нет. Я думаю, это особенно актуально для некоторых случаев, которые могут находиться в серой зоне, когда человек получил удар по голове, но мы не совсем уверены, сотрясение это мозга или нет», — сказал Шульц. «Очевидно, что мы хотим относиться к спортсменам таким образом, чтобы максимально улучшить их здоровье и благополучие, поэтому мы хотим быть уверены, что если у кого-то будет сотрясение мозга, мы его заразим».
«Нам нужно знать больше»
Бушар решила продолжить обучение в Небраске в первую очередь из-за партнерства между легкой атлетикой Небраски и Центром мозга, биологии и поведения (CB3). По ее словам, недавнее исследование не могло бы состояться без этого.
«Одной из главных причин того, что это сотрудничество так важно, является ранняя диагностика сотрясений мозга (спортсменов), которую проводят спортивные отделы», - сказал Бушар, который также проходит клиническую подготовку под руководством Кейт Хиггинс из Небраски. «По сути, им ставят диагноз сразу после травмы, тогда как, если вы думаете об отделениях неотложной помощи или общественных клиниках, там может быть гораздо больше препятствий для получения доступа к медицинской помощи.
«В этом исследовании мы увидели, что спортсмены выздоравливают примерно за неделю. Иногда в сообществе люди не обращаются к врачу в течение недели после сотрясения мозга. действительно огромный».
Такая своевременность во многом обусловлена тем фактом, что CB3 и его аппарат фМРТ находятся на территории Мемориального стадиона. С 2018 года такая близость позволила CB3 получить базовые фМРТ-сканы всех футболистов Хаскера — сканы, к которым врачи Nebraska Athletics могут позже получить доступ при оценке состояния здоровья игрока, перенесшего сотрясение мозга. Многим коллегам-академикам Небраски, даже тем, кто обладает аналогичными технологиями, приходится просить программистов и студентов-спортсменов изо всех сил ради сканирования.
«Я разговаривал с другими исследователями, в первую очередь из других школ «Большой десятки», которые были заинтересованы в запуске такого проекта, — сказал Шульц, — и здесь существует множество препятствий».
«Наше уникальное положение, когда мы находимся на стадионе, рядом со спортивным отделом, а также наши партнерские отношения с Nebraska Athletics, очень полезны. Я не думаю, что это так везде».
По словам Бушара, учитывая характер этого вида спорта и количество спортсменов, которые им занимаются, футбол является естественной отправной точкой для изучения сотрясения мозга. Исследование команды отражает эту реальность: большинство участников применяют свои навыки на сетке.
Но так же, как сотрясения мозга различаются у разных людей, некоторые исследования показывают, что симптомы и процесс выздоровления также могут различаться в зависимости от пола. Несмотря на это, Бушар сказал, что более 40% исследований сотрясения мозга анализировались только среди участников мужского пола. Те, кто анализирует только девочек или женщин, составляют менее 5% этой исследовательской литературы.
Сейчас Бушар сосредоточивает свое внимание и свою диссертацию на сборе данных, связанных с сотрясением мозга, которые могут сократить пропасть.
«Мой интерес состоит в том, чтобы заставить исследования действительно сосредоточиться на женщинах: есть ли различия в мозге или есть ли различия в их доступе к медицинскому обслуживанию, потому что это тоже важная вещь», - сказала она.
«Просто не было проведено достаточно исследований», — сказал Шульц. «Чтобы продолжать повышать стандарты медицинской помощи, нам нужно знать больше».
