Нейропластичность головного мозга как объект нейровизуализации

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 19-75-20093

НазваниеНейропластичность головного мозга как объект нейровизуализации

Руководитель Сагдеев Ренад Зиннурович, Доктор химических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт "Международный томографический центр" Сибирского отделения Российской академии наук , Новосибирская обл

Конкурс №31 - Конкурс 2019 года по мероприятию «Проведение исследований на базе существующей научной инфраструктуры мирового уровня» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными

Область знания, основной код классификатора 05 - Фундаментальные исследования для медицины; 05-602 - Физические методы медицинской диагностики. Томография

Ключевые слова Магнитно-резонансная томография, нейропластичность, ранний постинсультный период

Код ГРНТИ76.29.62

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Головной мозг характеризуется уникальным свойством пластичности, заключающимся в способности к адекватным перестройкам функциональной организации в ответ на значимые изменения внешних и внутренних факторов. Нейропластичность имеет большое значение как для физиологического развития и обучения, так и для выработки адаптационных способностей и восстановления нарушенных функций после повреждения нервной системы. Основой данного биологического феномена является способность различных отделов центральной нервной системы (ЦНС) к реорганизации как за счет структурных изменений вещества мозга, в т.ч. качественных и количественных нейрональных перестроек, так и за счет функциональных систем ЦНС, изменения нейрональных связей и глиальных элементов, а также развитие новых сенсомоторных путей и интеграций в ЦНС в процессе восстановления. Главным повреждающим головной мозг фактором является нарушение мозгового кровообращения. Инсульт по частоте заболеваемости, летальности и, особенно – по частоте инвалидизации. При этом, обычно в срок до шести месяцев происходит наиболее значимое восстановление неврологических функций. И хотя у некоторых больных возможно полное восстановление, у большей части пациентов остается резидуальный неврологический дефект, приводящий к инвалидизации. Так, 25–74% больным, перенесших инсульт или требуется частичная помощь, или они становятся полностью зависимы от постороннего ухода. И даже после интенсивных реабилитационных мероприятий умеренная или выраженная инвалидизация сохраняется у 25–50% больных. Проект направлен на изучение механизмов нейропластичности как фундаментального свойства центральной нервной системы путем визуализации процессов структурно-функциональной реорганизации головного мозга в постинсультном периоде современными методами магнитно-резонансной томографии. Бесконтрастная МР-перфузия позволит измерить мозговой кровоток на тканевом уровне и динамику его изменения в структуре серого и белого вещества головного мозга, диффузионно-тензорная и диффузионно-куртозисная МРТ визуализация (и основанная на этом принципе МР-трактография) позволит оценить реорганизацию основных проводящих трактов головного мозга, а функциональная МРТ позволит изучить паттерны спонтанной активности различных областей мозга, и оценить связанные с ними когнитивные возможности и потенциал пациентов в раннем постинсультном периоде. Особенно интересным и важным направлением исследования является возможность комбинации фМРТ, отражающей нейрофизиологические аспекты деятельности центральной нервной системы на основе изменений кровотока и оксигенации головного мозга, с МР-трактографией, отражающей диффузию протонов молекул воды вдоль нервных волокон, поскольку при этом возможна одновременная визуализация активированных областей коры головного мозга и связывающих их проводящих путей. Основной целью функциональной томографии является исследование процессов «перестройки» мозговых структур при повреждении: «выпадение», смещение и/или переключение церебральных областей и т.д., а также динамическое наблюдение за реорганизацией зон активации головного мозга в ответ на проводимую медикаментозную терапию или реабилитационные мероприятия. Целью данного исследования является изучение процессов структурно-функциональной реорганизации головного мозга в постинсультном периоде современными методами магнитно-резонансной томографии. Задачами исследования являются: 1) Разработать и стандартизировать алгоритм комплексного исследования пациента в раннем постинсультном периоде на МР-томографе с напряженностью магнитного поля 3 Тесла с получением и анализом изображений бесконтрастной перфузии, диффузионно-тензорной и диффузионно-куртозисной МРТ и функциональной МРТ покоя. 2) Разработать методику оценки мигательного рефлекса при выполнении когнитивного теста, включающего в себя состояние покоя, разговор, чтение и письмо. 3) Провести сравнительный анализ данных МР-томографии и результатов когнитивного теста, полученных при обследовании здоровых добровольцев и пациентов в раннем постинсультном периоде с последующим динамическим наблюдением в течении года по разработанному протоколу исследования. Впервые будет проведено динамическое исследование пациентов, перенесших инсульт, в течение первых суток, через неделю, 3 месяца с помощью современных методик магнитно-резонансной томографии, включающих получение перфузионных карт, диффузионно-куртозисных изображений, функциональной МРТ и проведение функциональных тестов. Будет проведено динамическое наблюдение и оценка изменения перфузии головного мозга, повреждения нейрональных связей и трактов, изменения зон активации в сером веществе в течение раннего постинсульного периода. Изучение нейропластичности головного мозга является значимой научной проблемой, а анализ патофизиологических механизмов структурно-функциональной реорганизации головного мозга является фундаментальным в понимании динамики восстановления неврологических функций и необходим для создания условий по коррекции неврологического дефицита. Природа церебральной пластичности остается неясной и связана как с изменениями в периинфарктной зоне, так и с контралатеральной реорганизацией, зависящими от времени, прошедшего после начала инсульта, и природы когнитивного дефекта. Однако динамика и клиническое значение этих изменений требуют дальнейшего изучения. Это позволит расширить возможности восстановительного лечения и способствовать большей эффективности процесса нейрореабилитации у пациентов после инсульта. Кроме того, свойство нейропластичности является универсальным и знание патофизиологических аспектов структурно-функциональной реорганизации головного мозга может применяться не только для разработки персонализированных программ постинсультной реабилитации, но и для широкого спектра неврологических заболеваний, например, посттравматические состояния, планирование нейрохирургических манипуляций, реабилитация при детском церебральном параличе. Фундаментальные исследования процессов нейропластичности и разнообразия сценариев коркового ремоделирования при повреждении моторных зон коры головного мозга необходимы для понимания практических аспектов восстановления двигательной функции и определения реабилитационного потенциала пациента. Таким образом, мы считаем, что имеются все предпосылки для получения новых уникальных данных и создания нового высокоинформативного малоинвазивного комплексного научно-диагностического подхода к решению обозначенных проблем на основе современных томографических методик. Все это обусловливает необходимость дальнейшего всестороннего изучения компенсаторных процессов в центральной нервной системе после инсульта.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Тулупов А.А. Нейровизуализация и инсульт Молодой исследователь: вызовы и перспективы, Материалы Международной научно-практической конференции «Молодой исследователь: вызовы и перспективы».- Москва.- 17.06.2019.- С. 166-175. (год публикации - 2019)

2. К. Колпаков, О. Богомякова, М. Амелин, М. Резакова, А. Тулупов MRI features of hemo- and cerebrospinal fluid dynamics in patients with idiopathic intracranial hypertension and idiopathic normal pressure hydrocephalus Magnetic Resonance Materials in Physics, Biology and Medicine (MAGMA). Book of Abstracts ESMRMB 2019, Vol. 32.- Suppl. 1.- P. s177 (год публикации - 2019)
10.1007/s10334-019-00754-2

3. Л. Василькив, А. Тулупов, О. Богомякова Assessment of microcirculatory changes in patients with multiple sclerosis by perfusion MRI Magnetic Resonance Materials in Physics, Biology and Medicine (MAGMA). Book of Abstracts ESMRMB 2019, Vol. 32.- Suppl. 1.- P. s179 (год публикации - 2019)
10.1007/s10334-019-00754-2

4. М. Татаринова, К. Севостьянова, А. Тулупов, О. Богомякова, А. Савелов Non-contrast MR-angiography for blood circulation studies in patients with pelvic congestion syndrome Magnetic Resonance Materials in Physics, Biology and Medicine (MAGMA). Book of Abstracts ESMRMB 2019, Vol. 32.- Suppl. 1.- P. s385 (год публикации - 2019)
10.1007/s10334-019-00756-0

5. Богомякова О., Ким В., Станкевич Ю., Василькив Л., Тулупов А. Evaluation of disturbance of hemo- and cerebrospinal fluid dynamics in patients with «over-crowded posterior cranial fossa» syndrome according to MRI Magnetic Resonance Materials in Physics, Biology and Medicine (MAGMA). Book of Abstracts ESMRMB 2020, Vol. 33.- Suppl. 1.- P. s94 (год публикации - 2020)
10.1007/s10334-020-00876-y

6. Грищенко И.В., Тулупов А.А., Рымарева Ю.М., Петровский Е.Д., Савелов А.А., Коростышевская А.М., Максимова Ю.В., Шорина А.Р., Шитик Е.М., Юдкин Д.В. TRANSGENIC CELL LINE WITH INDUCIBLE TRANSCRIPTION FOR (CGG) n REPEAT EXPANSION MECHANISMS STUDIES Vavilovskii Zhurnal Genetiki i Selektsii (год публикации - 2021)

7. Богомякова О.Б., Василькив Л.М., Станкевич Ю.А., Савелов А.А., Коростышевская А.М., Тулупов А.А. Decompensation of chronic internal hydrocephalus in an adult patient Burdenko’s Journal of Neurosurgery, Том. 84.- № 6.- С. 87-93. (год публикации - 2020)
10.17116/neiro20208406187

8. Богомякова О.Б., Станкевич Ю.А., Савелов А.А., Тулупов А.А. ВОЗМОЖНОСТИ ОЦЕНКИ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ПОТОКОВ АРТЕРИАЛЬНОЙ И ВЕНОЗНОЙ КРОВИ В ГОЛОВНОМ МОЗГЕ ПО ДАННЫМ МРТ Комплексные проблемы сердечно-сосудистых заболеваний, 2019.- Т. 8.- № S3.- С. 20. (год публикации - 2019)
10.17802/2306-1278

9. Станкевич Ю.А., Богомякова О.Б., Василькив Л.М., Тулупов А.А. ВОЗМОЖНОСТИ ФАЗО-КОНТРАСТНОЙ МРТ В ОЦЕНКЕ ГЕМОДИНАМИЧЕСКИХ НАРУШЕНИЙ ПРИ ЦЕРЕБРОВАСКУЛЯРНОЙ НЕДОСТАТОЧНОСТИ Комплексные проблемы сердечно-сосудистых заболеваний, 2019.- Т. 8.- № S3.- С. 73. (год публикации - 2019)
10.17802/2306-1278

10. Тулупов А.А. Морфо-функциональная оценка церебрального кровотока и ликвородинамики методом магнитно-резонансной томографии VII Всероссийская с международным участием школа-конференция «Физиология и патология кровообращения», Москва.- 2020.- С. 136-137. (год публикации - 2020)

11. Тулупов А., Богомякова О. Cerebral hemodynamics and CSF flow in patients with disorders of cerebrospinal fluid circulation Proc. Intl. Soc. Mag. Reson. Med. 28, 2020.- 1682. (год публикации - 2020)

12. Богомякова О., Василькив Л., Станкевич Ю., Ким В., Тулупов А. Hemo- and cerebrospinal fluid dynamics changes in patients with «overcrowded posterior cranial fossa» syndrome using MRI European Journal of Neurology, Vol. 28.- Supplement 1.- P. 646-647 (год публикации - 2021)
10.1111/ene.14967

13. Янькова Г., Богомякова О., Тулупов А. The Glymphatic System and Meningeal lymphatics of the brain: a new understanding of brain clearance Reviews in the Neurosciences, Vol. 32.- №. 7.- P. 693-705 (год публикации - 2021)
10.1515/revneuro-2020-0106

14. Тулупов А.А., Коростышевская А.М., Савелов А.А., Станкевич Ю.А., Богомякова О.Б., Василькив Л.М., Петровский Е.Д., Журавлева К.В., Сагдеев Р.З. Magnetic resonance in the evaluation circulation and mass transfer in human Russian Chemical Bulletin, 2021.- Vol. 70.- № 12.- P. 2266-2277. (год публикации - 2021)

15. Станкевич Ю.А., Богомякова О.Б., Василькив Л.В., Тулупов А.А., Савелов А.А. СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДИКИ МРТ В ОЦЕНКЕ НЕЙРОПЛАСТИЧНОСТИ ГОЛОВНОГО МОЗГА Материалы Конгресса Российского общества рентгенологов и радиологов-2021, Москва.- 2021.- С. 231-232. (год публикации - 2021)

16. Станкевич Ю.А., Сиверин А.С., Тулупов А.А. ДИНАМИКА ДИФФУЗИОННО-КУРТОЗИСНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ГОЛОВНОГО МОЗГА В РАННЕМ ПОСТИНСУЛЬТНОМ ПЕРИОДЕ Лучевая диагностика и терапия, 2021.- № 12 (S).- С. 30-31. (год публикации - 2021)
10.22328/2079-5343

17. Богомякова О., Станкевич Ю., Василькив Л., Савелов А., Тулупов А. Changes in intracranial compliance in patients with long-term ventriculomegaly and normotensive hydrocephalus according to PC-MRI data Magnetic Resonance Materials in Physics, Biology and Medicine (MAGMA), Vol. 34.- Suppl. 1.- P. 12-13 (год публикации - 2021)
10.1007/s10334-021-00947-8

18. Станкевич Ю., Журавлева К., Савелов А., Богомякова О., Василькив Л., Тулупов А. Assessment of diffusion characteristics of intact brain matter in stroke patients Magnetic Resonance Materials in Physics, Biology and Medicine (MAGMA), Vol. 34.- Suppl. 1.- P. 86. (год публикации - 2021)
10.1007/s10334-021-00947-8

19. Богомякова О.Б., Станкевич Ю.А., Василькив Л.М., Савелов А.А., Тулупов А.А. СОПОСТАВЛЕНИЕ ИЗМЕНЕНИЙ АРТЕРИАЛЬНО-ВЕНОЗНО-ЛИКВОРНОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ПРИ НЕОБСТРУКТИВНОЙ (СООБЩАЮЩЕЙСЯ) ГИДРОЦЕФАЛИИ И БЕССИМПТОМНОЙ ВЕНТРИКУЛОМЕГАЛИИ Материалы XV Всероссийского национального Конгресса лучевых диагностов и терапевтов «Радиология-2021», Москва.- 2021.- С. 52-53. (год публикации - 2021)

20. Сиверин А.С., Станкевич Ю.А., Тулупов А.А. ДИНАМИКА ДИФФУЗИОННО-КУРТОЗИСНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ГОЛОВНОГО МОЗГА В РАННЕМ ПОСТИНСУЛЬТНОМ ПЕРИОДЕ Материалы XV Всероссийского национального Конгресса лучевых диагностов и терапевтов «Радиология-2021», Москва.- 2021.- С. 53-54. (год публикации - 2021)

21. Станкевич Ю.А., Богомякова О.Б., Василькив Л.В., Савелов А.А., Тулупов А.А. СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДИКИ МАГНИТНО-РЕЗОНАНСНОЙ ТОМОГРАФИИ В ИЗУЧЕНИИ НЕЙРОПЛАСТИЧНОСТИ ГОЛОВНОГО МОЗГА Материалы XV Всероссийского национального Конгресса лучевых диагностов и терапевтов «Радиология-2021», Москва.- 2021.- С. 54-55. (год публикации - 2021)

22. Танаков А.Л., Станкевич Ю.А., Тулупов А.А. ДИНАМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ТКАНЕВОГО КРОВОТОКА ПРИ ИШЕМИЧЕСКИХ ИНСУЛЬТАХ МЕТОДОМ БЕСКОНТРАСТНОЙ ПЕРФУЗИОННОЙ МРТ Материалы XV Всероссийского национального Конгресса лучевых диагностов и терапевтов «Радиология-2021», Москва.- 2021.- С. 133-134. (год публикации - 2021)

23. Дятлова А.А., Станкевич Ю.А., Богомякова О.Б., Василькив Л.М., Тулупов А.А. Possibilities of diffusion tensor imaging in the dynamic assessment of an ischemic stroke Russian Electronic Journal of Radiology, Vol. 12.- № 3.- P. 29-38. (год публикации - 2022)
10.21569/2222-7415-2022-12-3-29-38

24. Дятлова А.А., Станкевич Ю.А., Богомякова О.Б., Василькив Л.В., Тулупов А.А. НЕЙРОПЛАСТИЧНОСТЬ КАК ОБЪЕКТ НЕЙРОВИЗУАЛИЗАЦИИ Материалы Конгресса Российского общества рентгенологов и радиологов-2022, СПб.: 2022.- С. 67. (год публикации - 2022)

25. Маринова С.В., Станкевич Ю.А., Тулупов А.А. ДИФФУЗИОННО-ТЕНЗОРНАЯ ВИЗУАЛИЗАЦИЯ В ДИАГНОСТИКЕ ИШЕМИЧЕСКОГО ИНСУЛЬТА Материалы XVI Всероссийского национального конгресса лучевых диагностов и терапевтов «Радиология-2022», Москва.- 2022.- С. 13-14. (год публикации - 2022)

26. Богомякова О.Б., Станкевич Ю.А., Василькив Л.М., Савелов А.А., Тулупов А.А. МР-ХАРАКТЕРИСТИКИИ ИЗМЕНЕНИЯ ГЕМО- И ЛИКВОРОДИНАМИКИ У ПАЦИЕНТОВ С БЕССИМПТОМНОЙ ВЕНТРИКУЛОМЕГАЛИЕЙ И РАЗНЫМИ ФОРМАМИ ГИДРОЦЕФАЛИИ Материалы XVI Всероссийского национального конгресса лучевых диагностов и терапевтов «Радиология-2022», Москва.- 2022.- С. 93-94. (год публикации - 2022)

27. Станкевич Ю.А., Попов В.В., Богомякова О.Б., Василькив Л.М., Тулупов А.А., Сагдеев Р.З. Нейропластичность головного мозга в аспекте постинсультной реабилитации Комплексные проблемы сердечно-сосудистых заболеваний (год публикации - 2023)

28. Станкевич Ю.А., Попов В.В., Василькив Л.М., Тулупов А.А. Динамическая оценка перфузионного кровотока головного мозга в раннем постинсультном периоде по данным бесконтрастной МРТ Комплексные проблемы сердечно-сосудистых заболеваний (год публикации - 2023)

Публикации