Виртуальная гистология толщины коры и общая нейробиология при 6 психических расстройствах

Значимость: Крупномасштабные нейровизуализационные исследования выявили различия толщины коры головного мозга между группами пациентов с различными психическими расстройствами и здоровыми лицами. Нейробиологические механизмы этих различий изучены недостаточно.

Цель: Определить нейробиологические корреляты межгрупповых различий толщины коры между пациентами и лицами контрольной группы при 6 расстройствах: синдроме дефицита внимания с гиперактивностью (СДВГ), расстройстве аутистического спектра (РАС), биполярном расстройстве (БР), большом депрессивном расстройстве (БДР), обсессивно-компульсивном расстройстве (ОКР) и шизофрении.

Методы: Профили межгрупповых различий толщины коры между пациентами и лицами контрольной группы были сформированы на основе Т1-взвешенных магнитно-резонансных изображений. Для каждого расстройства оценивали сходство между межрегиональными профилями экспрессии генов, специфичной для отдельных типов клеток, и профилями межгрупповых различий толщины коры. Затем с помощью анализа главных компонент выявляли общий профиль различий толщины коры при разных расстройствах. Были выполнены анализ коэкспрессии генов, кластерный анализ и анализ обогащения генами, ассоциированными с изучаемыми расстройствами. Анализ данных проводили с июня по декабрь 2019 года. В исследование вошли 145 когорт по 6 психическим расстройствам из консорциума ENIGMA. Число пациентов и лиц контрольной группы составило: при СДВГ — 1814 и 1602, при РАС — 1748 и 1770, при БР — 1547 и 3405, при БДР — 2658 и 3572, при ОКР — 2266 и 2007, при шизофрении — 2688 и 3244 соответственно.

Основные оцениваемые показатели: Межрегиональные профили межгрупповых различий толщины коры между пациентами и лицами контрольной группы.

Результаты: В исследование включили 12 721 пациента и 15 600 лиц контрольной группы в возрасте от 2 до 89 лет. Межрегиональные профили межгрупповых различий толщины коры при каждом из 6 психических расстройств были связаны с профилями экспрессии генов, специфичных для пирамидных клеток (CA1), астроцитов (за исключением БР) и микроглии (за исключением ОКР). В совокупности профили экспрессии генов этих 3 типов клеток объясняли от 25 до 54% вариабельности межрегиональных профилей межгрупповых различий толщины коры. Анализ главных компонент выявил общий для всех 6 расстройств профиль различий толщины коры, объяснявший 48% дисперсии; его межрегиональный профиль был связан с профилем экспрессии генов пирамидных клеток, объяснявшим 56% межрегиональной вариабельности. Анализ коэкспрессии этих генов выявил 2 кластера: 1) пренатальный кластер, обогащённый генами, участвующими в процессах нейроразвития, включая наведение аксонов, и 2) постнатальный кластер, обогащённый генами, участвующими в синаптической активности и процессах, связанных с пластичностью. В обоих кластерах было выявлено обогащение генами, ассоциированными со всеми 6 психическими расстройствами.

Выводы и значимость: В этом исследовании общие нейробиологические процессы были связаны с различиями толщины коры при нескольких психических расстройствах. Эти процессы указывают на общую роль пренатального развития и постнатального функционирования коры головного мозга при данных расстройствах.