7 Minutės
Ritmiški hormoniniai svyravimai, kurie apibrėžia menstruacinį ciklą, ne tik reguliuoja reprodukciją — jie taip pat sukelia matomus ir pamatuojamus struktūrinius pokyčius žmogaus smegenyse. Ilgalaikė magnetinio rezonanso (MRI) tyrimo serija, kurią vadovavo neuromokslininkės Elizabeth Rizor ir Viktoriya Babenko Kalifornijos universitete Santa Barbaroje, stebėjo 30 moterų per kelias ciklo fazes ir dokumentavo koordinuotus pakitimus baltosios medžiagos mikrostruktūroje, žievės storio pokyčius ir cerebrospinalinio skysčio (CSF) tūrį, kai keitėsi hormonų koncentracijos.
Šis tyrimas prisideda prie ilgai sklandžiusios tuštumos moksle: nors menstruacija paveikia maždaug pusę pasaulio gyventojų per daug metų, didelio masto tyrimų apie tai, kaip ciklo varomos hormonų bangos pertvarko smegenų anatomiją, buvo nedaug. UCSB vadovaujama studija pateikia vieną aiškiausių žmogaus duomenų rinkinių, parodančių, kad hormoniniai poveikiai apima ne tik tradiciškai HPG ašiai (hipotalamas–hipofizė–gonadai) jautrias sritis, bet veikia smegenų anatomiją plačiau ir integruotai.
Mokslo pagrindas ir reikšmė
Tokie hormonai kaip 17β-estradiolis, luteinizuojantis hormonas (LH), folikulus stimuliuojantis hormonas (FSH) ir progesteronas kyla ir krenta nuspėjamais cikliniais ritmais per menstruacinį ciklą. Ankstesni tyrimai parodė, kad hormoniniai perėjimai — pavyzdžiui, brendimas, hormoninė kontracepcija, lyties afirmuojanti hormonų terapija ar menopauzės estrogenų gydymas — koreliuoja su baltosios medžiagos ir žievės struktūros pokyčiais. Baltosios medžiagos sudėtį sudaro mielinizuoti aksonai, kurie spartina ryšį tarp pilkosios medžiagos regionų; žievės storis atspindi išorinės smegenų dangos sluoksniuotų neuronų bei jų palaikomosios audinių kiekį. Abu parametrus galima tiksliai įvertinti šiuolaikinėmis MRI technologijomis, ir jie yra svarbūs kognityvinėms funkcijoms bei elgesiui.
Be to, hormonai veikia neuronų sinaptinį lankstumą, gliocitus ir kraujagyslių tinklą smegenyse — tai gali lemti matomus tūrio arba mikrostruktūros pakitimus, kuriuos užfiksuoja difuzinis ir struktūrinis MRI. Difuzinė MRI leidžia kiekybiškai vertinti tokius rodiklius kaip frakcionalus anizotropija (FA) arba vidutinė difuzija (MD), kurie yra jautrūs mielino ir axonų architektūrai; struktūrinė T1 arba T2 vaizdavimo seka matuoja pilkosios medžiagos tūrį ir žievės storį. Šių metodų derinys suteikia platesnį vaizdą, kaip endogeniniai hormonai gali paveikti smegenų anatomijos dinamiką realiuoju laiku.
Metodika: vaizdavimas trijose ciklo fazėse
Tyrimo dizainas
Tyrėjai kiekvieną dalyvę skanavo trijose iš anksto apibrėžtose laiko atkarpose: menstruacijų metu (menses), ovuliacijos fazėje ir vidurio-lutealinėje fazėje. Kiekvieno apsilankymo metu buvo paimami kraujo mėginiai, siekiant kiekybiškai nustatyti cirkuliuojančių hormonų koncentracijas (pvz., 17β-estradiolio, LH, FSH ir progesterono), ir atliktos difuzinės bei struktūrinės MRI sekos, kad būtų įvertinta baltosios medžiagos mikrostruktūra, žievės storis ir cerebrospinalinio skysčio tūris. Stebėjimas per tris kritines fazes leido tyrėjams susieti konkrečius hormoninius pikus ar kritimus su smegenų anatomijos pakitimais.
Tyrimo protokolas taip pat numatė kokybės kontrolės žingsnius: peržiūrėti artefaktus, užtikrinti koherenciją tarp skanavimo sesijų ir standardizuoti paciento padėtį bei skanavimo parametrus. Kai kuriose analizėse buvo koreguojama pagal amžių, kūno masės indeksą (KMI) ir skirtingų dalyvių bazinius anatominius skirtumus, kad hormonų efektai būtų interpretuojami kaip nepriklausomi nuo šiukšlių variacijų. Be to, kai kurie subanalizės apėmė atskirų regionų ar traktu analizę, o kiti — smegenų tinklų lygiu atliekamą statistinę apdorojimą.
Pagrindinės išvados
Tyrimas pranešė apie koordinuotus, hormonų sinchroninius pokyčius visose smegenų struktūrose:
- Prieš pat ovuliaciją, kuomet 17β-estradiolio ir luteinizuojančio hormono koncentracijos staigiai padidėja, baltosios medžiagos mikrostruktūroje užfiksuoti signalai, atitinkantys pagerėjusį informacijų perdavimo greitį tarp smegenų tinklų. Difuzijos rodiklių tendencijos — padidėjusi FA arba sumažėjusi MD tam tikruose traktuose — siūlo laikiną efektyvumo augimą neuralinės komunikacijos keliuose, susijusį su kylančiu estradioliu ir LH.
- FSH (folikulus stimuliuojančio hormono) padidėjimas, kuris skatina kiaušidžių folikulus bręsti ir pasiekia piką prieš ovuliaciją, siejamas su didesniu žievės pilkosios medžiagos storiu keliuose smegenų rajonuose. Tokie pokyčiai gali atspindėti sinaptinį arba gliocitinį atsaką į hormoninį signalą, o žievės storis dažnai koreliuoja su sensorinėmis, motorinėmis ir kognityvinėmis funkcijomis tam tikrose srityse.
- Po ovuliacijos, vidurio-lutealinėje fazėje, kai kyla progesteronas, tyrėjai pastebėjo padidėjusį audinio tūrį kartu su sumažėjusiu cerebrospinalinio skysčio (CSF) tūriu konkrečiose smegenų vietose. Tai gali būti susiję su vandens balanso pokyčiais, gliocitų tūrio kitimu arba net regioniniu perfuzijos pasikeitimu, kurie visi atsako į hormoninį kraštovaizdį.
Baltosios medžiagos traktai, jungiantys skirtingus žmogaus smegenų regionus
Autoriai pabrėžia, kad šie struktūriniai pokyčiai vyko vienu metu daugelyje smegenų sričių, o ne apsiribojo tradiciškai hormonų receptorių gausiomis HPG ašies branduolinėmis zonomis. Kitaip tariant, hormonų bangavimai turi smegenų masto poveikį, o ne tik lokalizuotą efektą.
Įtakos pažinimui, nuotaikai ir klinikiniams tyrimams
Nors MRI rodikliai dokumentuoja anatominius pokyčius, kuriuos sukelia įprastos hormonų ritmikos, pats tyrimas tiesiogiai nesusiejo struktūrinių pasikeitimų su konkrečiais kognityviniais arba elgesio rezultatais. Vis dėlto išvados atveria kelis reikšmingus tyrimų kelius ir praktinius aspektus:
- Mechanistiniai tyrimai dabar gali patikrinti, ar laikinai pagerėjusi ryšio kokybė prieš ovuliaciją koreliuoja su objektyviai matomais dėmesio, atminties ar apdorojimo greičio pokyčiais. Pavyzdžiui, kognityviniai testai atlikti skirtingose ciklo fazėse kartu su fMRI ar EEG galėtų parodyti funkcinius padarinius struktūriniams pokyčiams.
- Gilus supratimas apie smegenų ir hormonų dinamika gali paaiškinti, kodėl dalis asmenų patiria stiprias nuotaikos ir pažintines sutrikimų bangas, susijusias su menstruaciniu ciklu, tokius kaip priešmenstruacinė disforinė sutrikimas (PMDD). Identifikuojant specifinius smegenų regionus ar tinklus, kurie yra ypač jautrūs hormonų svyravimams, galima kurti tikslingesnes intervencijas ar terapijas.
- Tyrimo rezultatai turi praktinę reikšmę neurovaizdavimo tyrimų planavimui: mokslininkai ir klinikai turėtų laikyti menstruacijos fazę potencialiu koreliuojančiu veiksniu arba biologiniu kintamuoju atliekant tyrimus su reprodukcingo amžiaus moterimis. Tai ypač svarbu dvigubai akluose ar ilgalaikiuose tyrimuose, kur nedidelės struktūrinės variacijos gali įtakoti rezultatų interpretaciją.
Ateities kryptys
Reikės didesnių kohortų, pakartotinio mėginių ėmimo per kelis ciklus ir funkcinio MRI bei elgesio bandymų integracijos, kad būtų galima žemėlapiuoti priežasties ir pasekmės ryšius tarp hormonų, struktūros ir funkcijos. Multimodalinė vaizdinė analizė, sujungta su hormoniniais iššūkių protokolais (pvz., laikinis hormonų blokavimas arba kontroluota hormonų papildymas), galėtų padėti išskirti konkrečius receptorius ir ląstelinius procesus, kurie varo stebėtą audinio dinamiką.
Tolimesnėse studijose verta įtraukti ir papildomus biologinius rodmenis, tokius kaip genominiai arba epigenetiniai profiliai, citokininiai / imuniniai žymenys ir mikrocirkuliacijos parametrai, kad būtų aiškesnis mechanistinis ryšys tarp endokrininės veiklos ir audinių atsako. Taip pat prasminga gilintis į tarpindividinius skirtumus — kodėl kai kurias dalyves hormoniniai svyravimai paveikia labiau nei kitas: ar tai priklauso nuo ankstesnės hormoninės terapijos, genetinių polimorfizmų, ar psichosocialinių veiksnių?
Galiausiai, translaciniai tyrimai galėtų ištirti, ar specifiniai laikinai palankūs struktūriniai pokyčiai (pvz., priešovuliacinis baltosios medžiagos efektyvumo padidėjimas) gali būti panaudoti optimizuojant mokymosi ar gydymo intervencijas — pavyzdžiui, planuojant kognityvinius mokymus ar terapijas tam tikromis ciklo fazėmis, kai smegenys yra ypač emociškai ar plastinės būsenos.
Ekspertų įžvalga
"Šis tyrimas pabrėžia, kad suaugusio žmogaus smegenys yra dinamiškai reaguojančios į endogeninius hormoninius ritmus, o ne pastovios tarp ciklų", — teigia dr. Claire Mendes, fikcinė klinikinė neuromokslininkė, specializuojanti neuroendokrinologijoje. "Tai turi praktinių pasekmių: klinikai ir tyrėjai turėtų atsižvelgti į ciklo fazę vertindami pažinimo funkcijas ar nuotaiką, o būsimi tyrimai turėtų stratifikuoti arba kontroliuoti šiuos biologinius svyravimus. Be to, identifikavus konkrečius smegenų tinklus, jautrius hormonams, galime geriau suprasti individualias reakcijas į gydymus ar gyvenimo būdo intervencijas."
Išvados
Šis ilgalaikis MRI darbas pateikia stiprius duomenis, kad įprasti menstruacinio ciklo hormonai varo smegenų masto struktūrinius pokyčius baltosios medžiagos mikrostruktūroje, žievės storio pasikeitimuose ir CSF tūrio variacijose. Nors elgesio ir pažinimo pasekmės dar turi būti aiškiai nustatytos, tyrimas sukuria svarbią pradinę bazę tolesniems tyrimams apie hormonų įtaką pažinimui, psichinei sveikatai ir individualizuotoms medicinos strategijoms asmenims, kurie menstruuoja.
Baltosios medžiagos traktai, jungiantys skirtingus žmogaus smegenų regionus. (Thom Leach/Science Photo Library)
Šaltinis: sciencealert
Palikite komentarą