Комбинация мультипараметрической МРТ и электрофизиологии для разработки новых биомаркеров при заболеваниях спинного мозга (SPINE2)

Спинной мозг является частым местом развития нескольких нейродегенеративных неврологических расстройств (спинальная мышечная атрофия или СМА, боковой амиотрофический склероз или БАС, Х-сцепленная спинально-бульбарная мышечная атрофия или СБМА). В разной пропорции эти заболевания включают потерю аксонов крупных канатиков белого вещества спинного мозга, их демиелинизацию и потерю двигательных нейронов или мотонейронов вентральных рогов серого вещества спинного мозга. Отсутствие специфических биомаркеров этих макро- и микроскопических повреждений позвоночника затрудняет дифференциальную диагностику и мониторинг этих заболеваний.

Методы неинвазивного исследования центральной нервной системы человека, такие как магнитно-резонансная томография (МРТ) и электрофизиология, являются потенциальными инструментами для извлечения специфических биомаркеров повреждений позвоночника. Однако методы визуализации на уровне позвоночника еще недостаточно развиты по техническим (специфические антенны), анатомическим (размеры спинного мозга, позвонки) и физиологическим причинам (кардиореспираторные движения). Однако недавние достижения в области визуализации спинного мозга позволили получить количественные данные о потере нейронов, дегенерации аксонов и демиелинизации при различных патологиях позвоночника, будь то дегенеративные (БАС или СМА) или травматические (ТСМ). Были обнаружены корреляции с клиническими данными, и у пациентов с БАС изменения показателей МРТ с течением времени соответствовали функциональному ухудшению. Электрофизиологические методы используются уже давно, что привело к хорошему знанию нейрофизиологии спинного мозга человека. Кроме того, электрофизиология косвенно предоставляет данные в микроскопическом масштабе, предоставляя информацию о возбудимости спинномозговых нейронных сетей и давая оценку количества функциональных нейронов.

Комбинируя эти методы для исследования спинного мозга человека in vivo, цель состоит в том, чтобы извлечь новые биомаркеры, используя в качестве моделей исследования заболевания спинного мозга, по-разному поражающие белое и серое вещество (СМА, СБМА и БАС).

Сначала новые методы диффузионной МРТ и моделирования будут проводиться у здоровых людей для оценки плотности аксонов и диаметра волокон в белом веществе. Анатомическая визуализация Т2 измеряет геометрические параметры спинного мозга, такие как его поверхность и/или объем на данном уровне позвонков. Благодаря визуализации методами сегментации и обработки изображений мы построим атлас спинного мозга, который позволит пространственно локализовать спинальную атрофию у пациентов. После этого этапа проверки будет проведено исследование пациентов с использованием этих новых методов МРТ в дополнение к уже разработанным в лаборатории. Вклад электрофизиологии будет заключаться в более точной оценке микроскопических повреждений. Количественные данные визуализации и электрофизиологии будут сопоставлены с клиническими данными, чтобы выделить наиболее важные биомаркеры.

Таким образом, этот проект имеет методологический интерес, предлагая разработку новых методов оценки спинного мозга человека как на макро-, так и на микроскопическом уровне. Эти методы основаны на развитии методик, разработанных на уровне позвоночника и уже применимых к патологиям человека. Оригинальное сочетание визуализации и электрофизиологии также позволит нам провести дальнейший анализ спинного мозга человека как анатомически, так и функционально. Этот проект имеет важное клиническое значение для извлечения биомаркеров при заболеваниях, где существует неудовлетворенная потребность в диагностике, мониторинге, прогнозировании и оценке новых методов лечения.