Функциональная магнитно-резонансная томография головного мозга у пациентов с инсомнией: проспективное исследование

ВВЕДЕНИЕ: Инсомния является одним из наиболее распространенных нарушений сна, интерес ученых к вопросам ее возникновения и патофизиологии растет с каждым годом. В том числе активно изучаются коннектом головного мозга и его изменения при нарушениях сна на основе данных функциональной магнитно-резонансной томографии в состоянии покоя.

ЦЕЛЬ: Целью данного исследования является оценка изменения коннектома головного мозга у пациентов с хронической инсомнией с помощью функциональной магнитно-резонансной томографии.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ: В исследовании приняли участие 53 человека, из них, у 34 пациентов, обратившихся на прием сомнолога в ФГБУ «НМИЦ им. В.А.Алмазова» Минздрава России, была диагностирована хроническая инсомния, подтвержденная при помощи полисомнографии. Всем участникам исследования проводилась МРТ головного мозга на томографах с силой индукции магнитного поля 3,0 Тл в двух временных точках.

Статистика: Статистический анализ данных МРТ проводился с применением пакетов MathLab 2018a, CONN v1.7. Для обработки материалов использовались описательные статистики, критерий Колмогорова–Смирнова, в зависимости от характеристик данных использовались: U-критерий Манна–Уитни и Хи-квадрат Пирсона для анализа демографических данных.

РЕЗУЛЬТАТЫ: В результате исследования были определены нейровизуализационные маркеры инсомнии и описаны изменения функциональных сетей головного мозга у пациентов с инсомнией и группой здоровых добровольцев в разных временных точках.

ОБСУЖДЕНИЕ: Полученные функциональные данные демонстрируют неоднозначные результаты. Определяется как повышение, так и снижение функциональной коннективности медиальной префронтальной коры со структурами зрительного анализатора, усиление функциональных связей с височным полюсом, в частности с гиппокампом, что указывает на изменения в консолидации визуально закодированной информации. Относительным ограничением в данном исследовании можно считать неоднородность возрастного состава группы.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ: Функциональная МРТ головного мозга в состоянии покоя является ключевым нейровизуализационным методом в определении функциональных связей головного мозга у пациентов с нарушениями сна, который позволяет установить нарушение функционального взаимодействия между структурами головного мозга, вовлеченными в процессы засыпания и поддержания сна.

1. Riemann D., Baglioni C., Bassetti C. et al. European guideline for the diagnosis and treatment of insomnia // Sleep Research. 2017. Vol. 26, No. 6. Р. 675–700. doi: 10.1111/jsr.12594.

2. Taylor D.J., Lichstein K.L., Durrence H.H. Insomnia as a health risk factor // Behavioral sleep medicine. 2003. Vol. 1, No. 4. Р. 227–247. doi: 10.1207/S15402010BSM0104_5.

3. Пизова Н.В. Бессонница: определение, распространенность, риски для здоровья и подходы к терапии // Медицинский совет. 2023. Т. 17, № 3. С. 85–91.

4. Ito E., Inoue Y. The International Classification of Sleep Disorders, third edition. American Academy of Sleep Medicine. Includes bibliographies and index // Nihon Rinsho. 2015. Vol. 73, No. 6. Р. 916–923.

5. Leger D., Massuel M.A., Metlaine A. Professional correlates of insomnia // Sleep. 2006. Vol. 29, No 2. Р. 171–178.

6. Farras-Permanyer L, Guardia-Olmos J and Pero-Cebollero M. Mild cognitive impairment and fMRI studies of brain functional connectivity: the state of the art // Front. Psychol. 2015. Vol. 4, No. 6. Р. 1095. doi: 10.3389/fpsyg.2015.01095.

7. Wu Y., Zhuang Y., Qi J. Explore structural and functional brain changes in insomnia disorder: A PRISMA-compliant whole brain ALE meta-analysis for multimodal MRI // Medicine (Baltimore). 2020. Vol. 99, No. 14, pp. 19151. doi: 10.1097/MD.0000000000019151.

8. Буккиева Т.А., Чегина Д.С., Ефимцев А.Ю., Левчук А.Г., Исхаков Д.К., Соколов А.В., Фокин В.А., Труфанов Г.Е. Функциональная МРТ покоя. Общие вопросы и клиническое применение // REJR. 2019. Т. 9, № 2. С. 150–170. doi: 10.21569/22227415-2019-9-2-150-170.

9. Markin K., Trufanov A., Frunza D. et al. fMRI Findings in Cortical Brain Networks Interactions in Migraine Following Repetitive Transcranial Magnetic Stimulation // Front Neurol. 2022. Vol. 13. 915346. doi: 10.3389/fneur.2022.915346.

10. Zhou F., Huang S., Gao L., Zhuang Y., Ding S., Gong H. Temporal regularity of intrinsic cerebral activity in patients with chronic primary insomnia: a brain entropy study using resting-state fMRI // Brain and Behavior. 2016. Vol. 14, No. 10. Р. 529. doi: 10.1002/brb3.529.

11. Ran Q., Chen J., Li C. et al. Abnormal amplitude of low-frequency fluctuations associated with rapid-eye movement in chronic primary insomnia patients // Oncotarget. 2017. Vol. 17, No. 49. Р. 84877–84888. doi: 10.18632/oncotarget.17921.

12. Dai X.J., Nie X., Liu X. et al. Gender Differences in Regional Brain Activity in Patients with Chronic Primary Insomnia: Evidence from a Resting-State fMRI Study // Clinical Sleep Medicine. 2016. Vol. 12, No. 3, pp. 363–374. doi: 10.5664/jcsm.5586.

13. Li G., Zhang X., Zhang J., Wang E., Zhang H., Li Y. Magnetic resonance study on the brain structure and resting-state brain functional connectivity in primary insomnia patients // Medicine (Baltimore). 2018. Vol. 97, No. 34. e11944. doi: 10.1097/MD.0000000000011944.

14. Wei Y., Leerssen J., Wassing R., Stoffers D., Perrier J., Van Someren E.J.W. Reduced dynamic functional connectivity between salience and executive brain networks in insomnia disorder // Sleep Researcher. 2020. Vol. 29, No. 2. e12953. doi: 10.1111/jsr.12953.

15. Kim N., Won E., Cho S.E., Kang C.K., Kang S.G. Thalamocortical functional connectivity in patients with insomnia using resting-state fMRI // Psychiatry Neurosci. 2021. Vol. 23, No. 6. Р. 639–646. doi: 10.1503/jpn.210066.

16. Leerssen J., Wassing R., Ramautar J.R., Stoffers D., Lakbila-Kamal O., Perrier J., Bruijel J., Foster-Dingley J.C., Aghajani M., van Someren E.J.W. Increased hippocampal-prefrontal functional connectivity in insomnia // Neurobiol. Learn Mem. 2019. Vol. 160. Р. 144–150. doi: 10.1016/j.nlm.2018.02.006.

17. Li F., Liu C., Qin S., Wang X., Wan Q., Li Z., Wang L., Yang H., Jiang J., Wu W. The nucleus accumbens functional connectivity in patients with insomnia using resting-state fMRI // Front. Neurosci. 2023. Vol. 17, 1234477. doi: 10.3389/fnins.2023.1234477.

18. Berry R.B., Budhiraja R., Gottlieb D.J., Gozal D., Iber C., Kapur V.K., Marcus C.L., Mehra R., Parthasarathy S., Quan S.F., Redline S., Strohl K.P., Davidson Ward S.L., Tangredi M.M. American Academy of Sleep Medicine. Rules for scoring respiratory events in sleep: update of the 2007 AASM Manual for the Scoring of Sleep and Associated Events. Deliberations of the Sleep Apnea Definitions Task Force of the American Academy of Sleep Medicine // Clinical Sleep Medicine. 2012. Vol. 15, No. 5. Р. 597–619. doi: 10.5664/jcsm.2172.

19. Hui-Xia Zhou, Xiao Chen, Yang-Qian Shen, Le Li, Ning-Xuan Chen, Zhi-Chen Zhu, Francisco Xavier Castellanos, Chao-Gan Yan, Rumination and the default mode network: Meta-analysis of brain imaging studies and implications for depression // NeuroImage. 2020. Vol. 206. 116287. doi: https://doi.org/10.1016/j.neuroimage.2019.116287.

20. Bukkieva T., Pospelova M., Efimtsev A., Fionik O., Alekseeva T., Samochernych K., Gorbunova E., Krasnikova V., Makhanova A., Levchuk A., Trufanov G., Combs S., Shevtsov M. Functional Network Connectivity Reveals the Brain Functional Alterations in Breast Cancer Survivors // Journal of clinical medicine. 2022. Vol. 11, No. 3. Р. 617. doi: 10.3390/jcm11030617.

21. Marques D.R., Gomes A.A., Caetano G. et al. Insomnia Disorder and Brain’s Default-Mode Network // Curr. Neurol. Neurosci. Rep. 2018. Vol. 18, No. 8. Р. 45. doi: 10.1007/s11910-018-0861-3.

22. Gilbert P.E., Brushfield A.M. The role of the CA3 hippocampal subregion in spatial memory: a process oriented behavioral assessment // Prog. Neuropsychopharmacol Biol. Psychiatry. 2009. Vol. 33, No. 5. Р. 774–781. doi: 10.1016/j.pnpbp.2009.03.037.

23. Левин О.С. Современная фармакотерапия при синдроме беспокойных ног: смена вех» Современная терапия в психиатрии и неврологии, 2017. № 2. С. 15–22.

24. Kumar D., Koyanagi I., Carrier-Ruiz A. et al. Sparse Activity of Hippocampal Adult-Born Neurons during REM Sleep Is Necessary for Memory Consolidation // Neuron. 2020. Vol. 5, No. 3. Р. 552–565. doi: 10.1016/j.neuron.2020.05.008.

25. Santarnecchi E., Del Bianco C., Sicilia I., Momi D., Di Lorenzo G., Ferrone S., Sprugnoli G., Rossi S., Rossi A. Age of Insomnia Onset Correlates with a Reversal of Default Mode Network and Supplementary Motor Cortex Connectivity // Neural. Plast. 2018. Vol. 1. 3678534. doi: 10.1155/2018/3678534.

26. Orr J.M., Smolker H.R., Banich M.T. Organization of the Human Frontal Pole Revealed by Large-Scale DTI-Based Connectivity: Implications for Control of Behavior // PLoS One. 2015. Vol. 6, No. 5, e0124797. doi: 10.1371/journal.pone.0124797.

27. Baker C.M., Burks J.D., Briggs R.G. et al. A Connectomic Atlas of the Human Cerebrum-Chapter 7: The Lateral Parietal Lobe // Oper. Neurosurg. (Hagerstown). 2018. Vol. 1, No. 15. Р. 295–349. doi: 10.1093/ons/opy261.

28. Killgore W.D., Schwab Z.J., Kipman M., Deldonno S.R., Weber M. Insomnia-related complaints correlate with functional connectivity between sensory-motor regions // Neuroreport. 2013. Vol. 27, No. 5. Р. 233–240. doi: 10.1097/WNR.0b013e32835edbdd.