Снижение гамма-активности в теменной области при когнитивном фенотипе депрессии

Снижение гамма-активности в теменной области при когнитивном фенотипе депрессии

Введение

Депрессия является серьезным, гетерогенным психическим расстройством, характеризующимся значительными когнитивными дефицитами и нарушением работы нейронных цепей. Прогнозируется, что к 2030 году она станет второй ведущей причиной бремени болезней в мире. У 76,3% пациентов с большим депрессивным расстройством (БДР) отмечаются когнитивные нарушения. Поэтому при лечении пациентов с БДР, наряду с облегчением депрессивных симптомов, важно уделять внимание и когнитивным симптомам. Была предложена концепция когнитивного фенотипа депрессии, который характеризуется специфическими нейронными коррелятами и функциональным профилем, поддающимся терапии, направленной на когнитивные нарушения. Осознание, оценка и управление когнитивными нарушениями имеют большое значение при выявлении этого фенотипа депрессии, что может привести к улучшению функциональных исходов.

Когнитивный фенотип характеризуется выраженными поведенческими нарушениями в областях исполнительных функций и ингибирования реакций. Этот фенотип демонстрирует особый профиль, включающий специфические предлечебные депрессивные симптомы, более низкое психосоциальное функционирование, меньшие показатели ремиссии и снижение активации в контуре когнитивного контроля (cognitive control circuit). Их когнитивные симптомы сохраняются даже после улучшения депрессивных симптомов, при этом улучшения в симптомах и психосоциальном функционировании опосредуются именно изменениями в когнитивной производительности. Другие исследования предложили метод идентификации клинически различных фенотипов депрессии с использованием персонализированных оценок мозговых цепей, включая когнитивный фенотип.

Нейронные осцилляции и их связь с когнитивными нарушениями

Когнитивный фенотип депрессии давно ассоциируется с аномалиями в нейронных осцилляциях. Нейронные осцилляции — это ритмические сигналы электрической активности в центральной нервной системе, тесно связанные с патофизиологией психических расстройств, особенно с когнитивными нарушениями. В зависимости от частоты, нейронные осцилляции подразделяются на дельта, тета, альфа, бета и гамма диапазоны. Сигналы в различных диапазонах отражают различные когнитивные функции.

Особое внимание уделяется гамма-осцилляциям (30–90 Гц). Они обладают характеристиками межрегиональной связи и считаются «посланническим» энергетическим диапазоном, способным передавать сенсорную информацию в различные кортикальные области. Исследования показывают, что гамма-осцилляции критически важны для функционирования нейронных цепей, поведения и памяти. Нарушения гамма-осцилляций связаны со снижением когнитивных функций и памяти при нейродегенеративных заболеваниях, таких как умеренные когнитивные нарушения (MCI) и болезнь Альцгеймера (AD).

Ключевые аномалии включают снижение спектральной мощности и нарушенную тета-гамма связь (theta-gamma coupling) по сравнению со здоровыми контролями, что коррелирует с дефицитами в рабочей памяти (working memory) и эпизодической памяти (episodic memory). Клинические исследования выявили гамма-осцилляции как потенциальный биомаркер и эндофенотип (endophenotype) депрессии, при этом аномалии гамма-активности связаны с когнитивной дисфункцией у пациентов со шизофренией (schizophrenia) и биполярным расстройством (bipolar disorder).

Методы исследования

В исследовании приняли участие 141 пациент (мужчины и женщины) в возрасте от 12 до 60 лет с униполярной, непсихотической депрессией в стадии ремиссии. Для идентификации когнитивного фенотипа использовалась Шкала когнитивных батарей MATRICS (Measurement and Treatment Research to Improve Cognition in Schizophrenia Consensus Cognitive Battery, MCCB). Согласно результатам MCCB, 56 пациентов были отнесены к группе с когнитивными нарушениями (CI), а 85 — к группе без когнитивных нарушений (NCI).

Регистрация данных электроэнцефалограммы (ЭЭГ):

• Запись нейронных осцилляций в состоянии покоя проводилась с использованием электроэнцефалографии (ЭЭГ).
• Регистрация проводилась при закрытых и открытых глазах.
• Были выделены низкогамма (30–45 Гц) и высокогамма (55–90 Гц) диапазоны.

Анализ спектральной мощности гамма-осцилляций:

• Использовался пакет программ EEGLAB (MATLAB).
• Данные фильтровались для удаления шумов и артефактов.
• Применялся метод независимых компонент (ICA) для дальнейшей очистки данных.
• Расчет средней спектральной мощности проводился с использованием метода Уэлча (Welch averaged periodogram method).

Анализ асимметрии гамма-осцилляций:

• Вычислялась асимметрия гамма-осцилляций путем нормализованной разницы мощности между гомологичными левыми и правыми областями.
• Анализ проводился в пяти областях: префронтальной (Fp), фронтальной (F), центральной (C), темпоральной (T), теменной (P) и затылочной (O).

Статистический анализ:

• Применялся независимый t-критерий для сравнения групп CI и NCI.
• Корреляционный анализ Пирсона использовался для изучения взаимосвязи между спектральной мощностью гамма-осцилляций и когнитивными функциями.
• Уровень статистической значимости был установлен на p < 0.05.

Результаты

Снижение мощности гамма-осцилляций в теменной области у пациентов с когнитивным фенотипом:

• В состоянии с закрытыми глазами (EC) у пациентов с когнитивными нарушениями (CI) наблюдалось снижение низкогамма мощности в канале P3 (t = 3.267, FDR-скорректированное P = 0.026).
• В состоянии с открытыми глазами (EO) значимых различий в гамма-активности между группами CI и NCI не обнаружено.

Асимметрия гамма-осцилляций:

• Статистически значимых различий в асимметрии низкогамма и высокогамма мощности между группами CI и NCI ни в состоянии с закрытыми, ни с открытыми глазами не выявлено.

Корреляция гамма-осцилляций с когнитивными функциями:

• В состоянии с закрытыми глазами низкогамма осцилляция была статистически коррелирована с показателями рабочей памяти по шкале MCCB (r = 0.205, P = 0.015), хотя после коррекции FDR значимость была потеряна.
• В состоянии с открытыми глазами низкогамма и высокогамма осцилляции были коррелированы с показателями социального познания по шкале MCCB (r = 0.175, P = 0.038; r = 0.241, P = 0.004), но также потеряли значимость после коррекции FDR.

Обсуждение

Полученные результаты подтверждают, что гамма-осцилляции снижены при когнитивном фенотипе депрессии. Было выявлено снижение низкогамма мощности в левой теменной области у пациентов с этим фенотипом. Эти данные свидетельствуют о том, что гамма-нейронные осцилляции могут служить биомаркером для когнитивной оценки и потенциально использоваться для разработки терапевтических мер.

Клиническая значимость и перспективы:

• Снижение гамма-осцилляций в теменной области может быть связано с нарушениями рабочей памяти и внимания, которые часто встречаются при депрессии.
• Гамма-активность может стать ценным биомаркером для диагностики когнитивного фенотипа депрессии и оценки эффективности лечения.
• Предполагается, что методы «заточки нейронных осцилляций» (neural oscillation entrainment), такие как ритмическая сенсорная стимуляция, могут быть перспективными терапевтическими стратегиями для восстановления когнитивных функций при депрессии.

Ограничения исследования:

• Кросс-секционный дизайн исследования ограничивает возможность установления причинно-следственных связей.
• Небольшие размеры выборок и неравный размер групп могут влиять на статистическую мощность.
• Отсутствие коррекции на множественные сравнения в корреляционном анализе и несоответствие по возрасту и образованию между группами.
• Неразличение периодических и апериодических компонентов в анализе спектра.

Заключение

Данное исследование предоставляет ценную информацию о нейронных коррелятах когнитивного фенотипа депрессии, указывая на снижение гамма-осцилляций в теменной области. Дальнейшие продольные исследования с большими выборками и более точными методами анализа необходимы для полного понимания механизмов, лежащих в основе этого фенотипа, и разработки эффективных терапевтических подходов.

Данные:

Данные, использованные в исследовании, доступны по разумному запросу у соответствующего автора.

Благодарности:

Авторы выражают благодарность профессору Гангу Вангу и Лин Чжан (Пекинская больница Аньдин) за плодотворные дискуссии, а также Чен Лю и Цзинъи Чжан (WM Therapeutics Co. Ltd) за помощь в проведении записей ЭЭГ.

Финансирование:

Работа выполнена при поддержке Фонда здравоохранения и исследований столицы (CFH202412011), Программы совершенствования исследовательских отделений Пекина (BRWEP2024W072120109, BRWEP2024W072120115), Национального фонда естественных наук Китая (82001418), «Молодежной программы» Пекинского муниципального управления больниц (QML20231904), Инкубационной программы Пекинского муниципального управления больниц (PX2021069).

Информация об авторах:

Авторы и учреждения:

• Пекинская ключевая лаборатория психических расстройств, Пекинская больница Аньдин, Национальный клинический исследовательский центр психических расстройств и Национальный центр психических расстройств, Капитульный медицинский университет, Пекин, Китай: Инъин Чжао, Сяонинг Ши, Жуйнань Ли, Чэньян Ван и Хунли Ван.
• Продвинутый инновационный центр защиты мозга человека и Лаборатория клинической медицины, Капитульный медицинский университет, Пекин, Китай: Инъин Чжао, Сяонинг Ши, Жуйнань Ли, Чэньян Ван и Хунли Ван.
• WM Therapeutics Co. Ltd, Пекин, Китай: Юншэн Ци, Шон Лихао Дай, Ляо Ли и Мишель Гао.

Вклад авторов:

Хунли Ван, Сяонинг Ши, Инъин Чжао, Жуйнань Ли, Чэньян Ван написали основной текст рукописи. Юншэн Ци, Шон Лихао Дай, Ляо Ли, Мишель Гао подготовили рисунки 1, 2, 3, 4 и 5. Все авторы рассмотрели рукопись.

Контактное лицо:

Хунли Ван.

Заявления об этике:

Конкурирующие интересы:

Авторы заявляют об отсутствии конкурирующих интересов.

Права и разрешения:

Открытый доступ: Эта статья лицензирована в соответствии с Международной лицензией Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0, которая разрешает любое некоммерческое использование, распространение и воспроизведение в любом формате, при условии предоставления соответствующего авторства и источника, а также ссылки на лицензию Creative Commons. Вы не имеете права делиться адаптированным материалом, производным от этой статьи или ее частей. Изображения или другие материалы третьих лиц, включенные в эту статью, подпадают под действие лицензии Creative Commons, если иное не указано в кредитной строке к материалу. Если материал не включен в лицензию Creative Commons статьи, и предполагаемое вами использование не разрешено законодательством или превышает разрешенное использование, вам необходимо получить разрешение непосредственно от правообладателя. Для просмотра копии этой лицензии посетите http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/.

Перепечатки и разрешения:

О статье:

Zhao, Y., Shi, X., Li, R. et al. Parietal gamma oscillations decreased in cognitive biotype of depression. Sci Rep 15, 37100 (2025). https://doi.org/10.1038/s41598025209779

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598025209779

Ключевые слова:

• Большое депрессивное расстройство
• Когнитивный фенотип
• Гамма-осцилляции
• Энцефалография