«Мозг – интереснее, чем сама Вселенная». Можно ли диагностировать болезнь Альцгеймера?
Вопросы, которые находятся на грани сразу нескольких направлений науки, ставят перед учёными сложные задачи, которые порой трудно или невозможно решить одному специалисту. Можно ли диагностировать болезнь Альцгеймера (один из видов нейродегенеративных заболеваний, характеризующихся нарушением когнитивных способностей человека, - прим. автора) на ранних стадиях?
Чтобы найти ответ на этот вопрос учёным ПНИПУ понадобилось не только придумать собственный метод и подход, но и объединить в команде представителей разных направлений науки. В материале perm.aif.ru о том, как математики и биомеханики изучают подходы к диагностике нейродегенеративных заболеваний.
Синергия направлений
Решение начать искать способы диагностики болезни Альцгеймера исследователи приняли после знакомства со статьёй китайских учёных, рассказывает начальник управления организации научных исследований, кандидат экономических наук, доцент Александр Алексеев.
«В ходе изучения научной литературы на данную тему, интересной показалась статья китайских коллег, изучавших вены головного мозга. Самое ценное для нас представляло приложение к статье, в котором авторы опубликовали исходные данные, а не только результаты своих исследований. Ценность таких данных определяется тем, что проведение обширных исследований требует значительных финансовых и временных ресурсов, и как показал пример работы китайских исследователей, им потребовалось более пяти лет для сбора данных о 81 пациенте», – говорит Александр Алексеев.
Для того, чтобы изучить болезнь Альцгеймера и проанализировать медицинские данные, одного лишь математического подхода оказалось недостаточно и к команде Александра Алексеева и Леонида Кожемякина (эксперт в области системного анализа и обработки информации, - прим. автора) присоединились ещё два специалиста, которые взялись за медико-биологическую интерпретацию.
«Юлия Большакова и Владислав Никитин работают в области биомеханики. Коллеги получили образование в Пермском политехе, но при этом часть дисциплин им преподавались в медицинском университете. Такая синергия в разных направлениях науки позволила прийти к новым выводам», – говорит учёный.
Найти как можно раньше
В основе работы китайских учёных стоял вопрос о взаимосвязи болезни Альцгеймера и уровня кислорода. Пермские специалисты решили подойти к проблеме совершенно с другой стороны и обратили своё внимание на показатель магнитной восприимчивости (величина, которая отражает количество магнетиков в биологических тканях и используется для определения содержания железа в базальных ганглиях на фоне нейродегенеративных заболеваний, в частности при болезни Альцгеймера – прим. автора) вен головного мозга. В норме этот показатель низкий и кровь может хорошо циркулировать по венам головного мозга. Учёные полагают, что этот показатель растёт при наличии заболевания. В распоряжении учёных Пермского политеха оказались данные 81 пациента.
«Мы поставили совершенно другой вопрос, но в основе лежали одни и те же данные. Владислав сэкономил нам огромное количество времени, потому что именно та медико-биологическая интерпретация, которую он дал, сразу же натолкнула на правильное направление», – рассказывают учёные.
Изучив данные, они выяснили, что в человеческом мозгу есть две вены, которые наиболее информативны для диагностики болезни Альцгеймера. Решив использовать свой метод, вывели зависимость и определили так называемый «корень принятия решений». Таким термином обозначается метод агрегирования большого объёма данных. Сами учёные говорят, что у них получилось целое дерево принятия решений (алгоритм, работающий по принципу «Если <условие>, то <ожидаемый результат>», – прим. автора).
В результате исследования учёные создали способ диагностики болезни Альцгеймера, для которого врачу понадобится МРТ-снимок пациента и специальная «шпаргалка», в которую можно внести показатели.
«Поняв закономерность, мы сделали диагностическую карту для врача, которой он может пользоваться при общении с пациентом. Когда симптомы этой болезни становятся видны, это уже поздно. Коварность её заключается как раз в том, что её нельзя вылечить, но можно притормозить. Поэтому так важно выявить болезнь Альцгеймера как можно раньше. Это главное, над чем бьются все исследователи, занимающиеся изучением этой проблемы», – рассказывают специалисты политеха.
По словам учёных, их способ поможет врачам принимать решение и «не упустить» болезнь на ранней стадии развития, а также может стать большим толчком для других исследований в области нейродегенеративных заболеваний.
Не критиковать и не отвергать
Учёные делятся своим опытом: при работе в междисциплинарных исследованиях очень важно уметь обогащаться идеями своих коллег. Разная точка зрения может принести большую пользу.
«Важное правило в командной работе – не критиковать и не отвергать идею сразу. Человек из другой области знаний может взглянуть на вопрос через призму своего опыта и может высказать какую-то гипотезу, которая, на первый взгляд, может показаться «нерабочей», а потом может прийти осознание, что «да, действительно, что-то в этом есть», – считает Александр Алексеев.
Для практического применения результатов исследования необходимо пройти множество этапов, включая доклинические и клинические испытания. В Перми работа по выявлению нейродегенеративных заболеваний активно проводится, но её ведут по другим болезням, например, по болезни Паркинсона.
«По статистике мы понимаем, что в Пермском крае есть определённый процент людей, которые могут страдать болезнью Альцгеймера, в то время как, на учёте у врачей их не так много. Причиной может быть стеснение людей обратиться за консультацией или отсутствие возможности дойти до больницы, включая ухудшение здоровья, вызванное нарушением координации и понимания «происходящего вокруг себя». По мнению учёных, ценность работы заключается не только в полученном практическом результате, но и в возможности применить разработанный подход к другим заболеваниям.
«Изучать человеческий мозг – сложно и интересно. Как известно, это самая главная загадка, причём, возможно, более великая, чем происхождение Вселенной», – считает Владислав Никитин.
Проект «Наука открывать» получил поддержку Института развития интернета (АНО «ИРИ»).