Измененная речь может быть первым признаком болезни Паркинсона

Диагноз «болезнь Паркинсона» всколыхнул многие жизни. Более 10 миллионов человек во всем мире живут с этой болезнью. Лекарства от нее нет, но если симптомы заметить на ранней стадии, болезнь можно контролировать. По мере прогрессирования болезни Паркинсона вместе с другими симптомами меняется и речь.



Литовский исследователь из Каунасского технологического университета (KTU) Ритис Маскелюнас вместе с коллегами из Литовского университета наук о здоровье (LSMU) попытался определить ранние симптомы болезни Паркинсона с помощью голосовых данных.
Болезнь Паркинсона обычно ассоциируется с потерей двигательной функции – тремором рук, ригидностью мышц или проблемами с равновесием. По словам Маскелюнаса, исследователя с кафедры мультимедийной инженерии КТУ, по мере снижения двигательной активности ухудшается работа голосовых связок, диафрагмы и легких: «Изменения в речи часто происходят даже раньше, чем нарушения двигательной функции, поэтому измененная речь может быть первым признаком заболевания».

Расширение языковой базы данных ИИ

По словам профессора Виргилиюса Улозаса с кафедры уха, носа и горла медицинского факультета ЛГМУ, пациенты с ранней стадией болезни Паркинсона могут говорить тише, монотонно, менее выразительно, медленнее и более фрагментарно, и это очень трудно заметить на слух. По мере прогрессирования заболевания хрипота, заикание, невнятное произношение слов и потеря пауз между словами могут стать более очевидными.
Принимая во внимание эти симптомы, совместная группа литовских исследователей разработала систему для раннего выявления заболевания.



«Мы не создаем замену обычному обследованию пациента – наш метод предназначен для ранней диагностики заболевания и отслеживания эффективности лечения», – говорит исследователь КТУ Маскелюнас.
По его словам, связь между болезнью Паркинсона и нарушениями речи не является чем-то новым для мира цифрового анализа сигналов – она известна и исследуется с 1960-х годов. Однако с развитием технологий становится возможным извлекать из речи все больше информации.
В своем исследовании ученые использовали искусственный интеллект (ИИ) для анализа и оценки речевых сигналов, где вычисления и постановка диагноза занимают секунды, а не часы. Это исследование также уникально – результаты адаптированы к особенностям литовского языка, таким образом расширяя языковую базу данных ИИ.

В будущем алгоритм превратится в мобильное приложение

Говоря о ходе исследования, Кипрас Прибуйшис, преподаватель кафедры уха, носа и горла медицинского факультета ЛГМУ, подчеркивает, что оно проводилось только на пациентах, у которых уже диагностирована болезнь Паркинсона: «На данный момент наш подход способен отличить пациентов с болезнью Паркинсона от здоровых людей по образцу речи. Этот алгоритм также более точен, чем ранее предложенные».
В звуконепроницаемой кабине с помощью микрофона записывалась речь здоровых людей и пациентов с болезнью Паркинсона, а алгоритм искусственного интеллекта «учился» выполнять обработку сигнала, оценивая эти записи. Исследователи подчеркивают, что алгоритм не требует мощного оборудования и в будущем может быть перенесен в мобильное приложение.

«Наши результаты, которые уже опубликованы, имеют очень высокий научный потенциал. Конечно, предстоит пройти еще долгий и сложный путь, прежде чем их можно будет применять в повседневной клинической практике», – говорит Маскелюнас.

По словам исследователя, следующие шаги включают увеличение числа пациентов для сбора большего количества данных и определения того, превосходит ли предложенный алгоритм альтернативные методы, используемые для ранней диагностики болезни Паркинсона. Кроме того, необходимо будет проверить, хорошо ли работает алгоритм не только в лабораторных условиях, но и в кабинете врача или на дому у пациента.

Kaunas University of Technology

Понимание механизма действия α-синуклеина при болезни Паркинсона

Болезнь Паркинсона, изнурительное нейродегенеративное заболевание, озадачивает исследователей уже несколько десятилетий. Одной из главных загадок, связанных с этим заболеванием, является роль белка α-синуклеина в его развитии. В последних результатах, опубликованных в журнале Cell Reports, ученые из Токийского медико-стоматологического университета (TMDU) пролили свет на секретный проход, через который мутантный α-синуклеин проникает в мозг, что позволило совершить потенциальный прорыв в понимании этого заболевания.

Загадочный α-синуклеин

α-синуклеин – это белок, функция которого в организме человека до конца не выяснена. Однако известно, что он играет важную роль в нейротрансмиссии. В нормальных условиях α-синуклеин выполняет свою функцию без проблем. Однако при нейродегенеративных заболеваниях, таких как болезнь Паркинсона, он претерпевает структурные изменения, приводящие к образованию патологических сгустков.

Киота Фудзита, один из авторов исследования, отмечает, что предыдущие эксперименты были направлены в основном на изучение фибрилл, которые представляют собой агрегированные формы мономерного α-синуклеина. Эти фибриллы передаются от нейрона к нейрону, но точная роль мономеров оставалась неясной.

Разгадка пути α-синуклеина

Чтобы глубже изучить, как мономеры и фибриллы α-синуклеина перемещаются по мозгу, исследователи из TMDU применили инновационный подход. Они ввели небольшое количество вирусных частиц в орбитальную кору головного мозга мышей, чтобы получить флуоресцентный мономерный мутантный α-синуклеин. Такой подход обеспечил участие всех типов клеток, присутствующих в зоне инъекции, в распространении α-синуклеина, что позволило получить полное представление о его движении.

Примечательно, что даже через 12 месяцев флуоресцентные сигналы по-прежнему обнаруживались в областях мозга, удаленных от места инъекции. Это открытие свидетельствует о раннем и быстром распространении мутантного α-синуклеина по мозгу.

Tracing the Pathway: Глимфатическая система

Но как α-синуклеину удается распространяться по мозгу? Исследователи скрупулезно проследили трехмерное распределение α-синуклеина и сделали важное открытие. Они обнаружили следы флуоресцирующего α-синуклеина в глимфатической системе, которую часто называют лимфатической системой мозга. Основная функция глимфатической системы – отток и обновление жидкостей в мозге, а также выведение токсинов. Однако, по-видимому, она также может служить сетью распределения токсичных веществ в мозге.

Кроме того, специалисты обнаружили присутствие флуоресцентного α-синуклеина в матриксе, окружающем нейроны, и в цитозоле самих нейронов. Это открытие позволило предположить, что внеклеточный матрикс способствует поглощению флуоресцентного α-синуклеина нейронами.

Образование агрегатов α-синуклеина

Исследователи также изучили агрегатное состояние α-синуклеина в этих удаленных участках мозга. «Фибриллы α-синуклеина формировались после того, как мономеры размножались, – утверждает профессор Хитоси Оказава, руководитель исследовательской группы. Интересно, что мономеры α-синуклеина наблюдались в глимфатической системе и отдаленных областях уже через две недели после инъекции, а фибриллы α-синуклеина стали заметны только через двенадцать месяцев.

Удивительно, но количество агрегированного α-синуклеина и сроки образования фибрилл варьировали в разных областях мозга и не были прямо пропорциональны их удаленности от места инъекции. Эти различия подчеркивают известную восприимчивость определенных областей мозга к патологическому α-синуклеину.

Последствия для лечения болезни Паркинсона

Таким образом, это новаторское исследование позволило выявить уникальный путь мономерного α-синуклеина по глимфатической системе, отличающий его от более изученной фибриллярной формы. Эти результаты открывают перспективные пути для потенциальных терапевтических вмешательств в болезнь Паркинсона. Воздействуя на эти ранние события, связанные с мономерами α-синуклеина и лимфатической системой мозга, исследователи, возможно, смогут ограничить прогрессирование этого разрушительного нейродегенеративного заболевания. Понимание тонкостей пути α-синуклеина в мозге еще на один шаг приближает нас к разгадке тайн болезни Паркинсона и разработке эффективных методов лечения.

Tokyo Medical and Dental University

Понимание болезни Паркинсона и ее развития на клеточном уровне

Болезнь Паркинсона представляет собой грандиозную проблему в мире нейродегенеративных заболеваний. Поскольку она оказывает глубокое влияние на двигательные функции, понимание тонкостей этого заболевания является ключевым направлением для исследователей во всем мире. Углубляясь в генетические и молекулярные аспекты, недавние исследования проливают свет на некоторые революционные открытия, которые могут перевернуть наше представление о болезни Паркинсона.

Генетический след болезни Паркинсона

Генетический план любого человека хранит в себе секреты ряда наследственных заболеваний и расстройств. В контексте болезни Паркинсона ключевую роль играют специфические генные мутации. Передаваясь из поколения в поколение, эти мутации оказываются связанными со значительным числом случаев болезни Паркинсона. Среди огромного числа изучаемых генов большое внимание привлекает ген CHCHD2, кодирующий домен, содержащий два белка CHCHD2. Было установлено, что мутации в этом гене являются потенциальными виновниками некоторых семейных форм болезни Паркинсона.

Дофамин: Жизненно важная молекула и ее снижение

Характерной особенностью болезни Паркинсона является уменьшение количества дофаминпродуцирующих клеток в головном мозге, в частности в области substantia nigra. Дофамин действует как мессенджер, обеспечивая бесперебойную связь между клетками. Снижение его уровня синонимично двигательным нарушениям, наблюдаемым при болезни Паркинсона. Интересно, что в пораженной области были обнаружены агрегаты белка, называемого альфа-синуклеином. Однако генез этих агрегатов и их взаимосвязь со снижением уровня дофамина остаются загадкой.

Мутация CHCHD2: Клеточный взгляд

Чтобы разгадать тайну мутации гена CHCHD2 и ее последствия, за дело взялись исследователи из TMDU. Их методический подход заключался в индуцировании мутации CHCHD2 в клеточных культурах и у мышей. Было замечено, что нормальный белок CHCHD2 преимущественно находится в митохондриях – энергетических центрах клетки. Однако в случае мутации картина была противоположной. Мутировавший CHCHD2 обнаруживался в цитозоле клетки. Здесь он взаимодействует с другим белком – казеин-киназой 1 эпсилон/дельта (Csnk1e/d), способствуя образованию агрегатов фосфорилированного альфа-синуклеина и нейрофиламентов.

Мутация CHCHD2 у мышей и человека

Последствия мутации CHCHD2 изучались также на мышиных моделях. У мышей с этой мутацией наблюдались выраженные двигательные нарушения. Кроме того, анатомия их мозга отражала неправильную локализацию CHCHD2 и характерного агрегированного альфа-синуклеина в дофаминпродуцирующих клетках substantia nigra. В подтверждение этих результатов аналогичные наблюдения были отмечены при посмертном анализе мозга пациента с болезнью Паркинсона, вызванной мутацией CHCHD2. Лабораторные культуры клеток другого пациента также подтвердили эти результаты.

Прорыв: проблеск надежды

Среди целого ряда находок особо выделялась связь между мутантным CHCHD2 и белком Csnk1e/d. При подавлении активности Csnk1e/d наблюдалось заметное улучшение двигательных функций у мышей с моделью болезни Паркинсона. Кроме того, наблюдалось уменьшение патологических признаков в клетках, полученных от пациента с мутацией CHCHD2. Это потенциально указывает на перспективность терапевтического подхода к задержке или даже профилактике болезни Паркинсона у людей с данной мутацией.

Карта будущего лечения болезни Паркинсона

Поскольку мы стоим на пороге прорыва, выводы, сделанные в ходе этого исследования, имеют огромное значение. Болезнь Паркинсона долгое время оставалась загадкой, но последние результаты дают надежду, особенно для людей с мутацией CHCHD2. Эти данные не только обогащают наше представление о развитии болезни в мозге, но и открывают путь к новым терапевтическим вмешательствам. Бесчисленным пациентам и их семьям эти открытия дают не только знания, но и надежду на будущее, в котором болезнь Паркинсона можно будет лечить более эффективно.

Заключение

Сфера медицинских исследований постоянно развивается, и каждое исследование проливает свет на ранее неизведанные территории. Исследование болезни Паркинсона, проведенное в TMDU, позволило миру глубже понять генетическую и клеточную динамику этого нейродегенеративного заболевания. Хотя путь к полному пониманию и возможному излечению болезни Паркинсона еще долог, эти новые результаты являются многообещающим шагом вперед, подчеркивающим важность продолжения исследований в этой области.

Tokyo Medical and Dental University