NeuroMark: автоматизированный и адаптивный конвейер на основе анализа независимых компонент для выявления воспроизводимых фМРТ-маркеров заболеваний головного мозга

Многие психические заболевания имеют перекрывающиеся или сходные клинические симптомы, что затрудняет диагностику. Важно систематически охарактеризовать, в какой степени уникальные и сходные паттерны изменений отражают заболевания головного мозга. Расширение инициатив по обмену данными нейровизуализации создало беспрецедентные возможности для изучения заболеваний головного мозга. Однако воспроизводимость и переносимость результатов между исследованиями по-прежнему остаются нерешённой проблемой. Необходимы стандартизированные подходы к получению воспроизводимых и сопоставимых маркеров нейровизуализации. В настоящей работе предложен конвейер NeuroMark на основе априорно заданного анализа независимых компонент, позволяющий оценивать показатели функциональных сетей мозга по данным функциональной магнитно-резонансной томографии (фМРТ) и использовать их для сопоставления нарушений мозговых сетей в различных наборах данных, исследованиях и заболеваниях. NeuroMark автоматически оценивает признаки, адаптируемые к каждому участнику и сопоставимые между наборами данных, исследованиями и заболеваниями, используя в качестве ориентиров надёжные шаблоны мозговых сетей, полученные у 1828 здоровых лиц контрольной группы. Для оценки валидности предложенного конвейера с разных позиций — воспроизведения нарушений мозговых сетей, межисследовательского сравнения, выявления малозаметных изменений мозга и классификации нескольких заболеваний по выявленным биомаркерам — проведены четыре исследования с участием 2442 человек, охватывающие шесть заболеваний головного мозга: шизофрению, расстройство аутистического спектра, лёгкие когнитивные нарушения, болезнь Альцгеймера, биполярное расстройство и большое депрессивное расстройство. NeuroMark эффективно выявлял воспроизводимые нарушения мозговых сетей при шизофрении в различных наборах данных; позволял обнаружить интересные нейрональные признаки перекрытия и специфичности расстройств аутистического спектра и шизофрении; демонстрировал функциональные нарушения мозга различной степени выраженности при лёгких когнитивных нарушениях и болезни Альцгеймера; а также выявлял биомаркеры, обеспечивавшие хорошую классификацию биполярного расстройства и большого депрессивного расстройства.