Исследование предполагает, что повреждение ствола мозга — «центра управления» мозга — является причиной долгосрочных физических и психических последствий тяжелой инфекции COVID-19. Используя сканеры со сверхвысоким разрешением, которые могут видеть живой мозг в мельчайших деталях, исследователи из Кембриджского и Оксфордского университетов смогли наблюдать за разрушительным воздействием COVID-19 на мозг.
Исследовательская группа просканировала мозг 30 человек, которые были госпитализированы с тяжелой формой COVID-19 в начале пандемии, до того, как стали доступны вакцины. Исследователи обнаружили, что инфекция COVID-19 повреждает область ствола мозга, связанную с одышкой, усталостью и беспокойством. Мощные МРТ-сканеры, используемые для исследования, известные как сканеры 7 Тесла или 7 Тл, могут измерять воспаление в мозге. Их результаты, опубликованные в журнале Brain, помогут ученым и клиницистам понять долгосрочные последствия COVID-19 для мозга и остального организма. Хотя исследование было начато до того, как были признаны долгосрочные последствия COVID, оно поможет лучше понять это состояние.
Ствол головного мозга, который соединяет мозг со спинным мозгом, является центром управления многими основными жизненными функциями и рефлексами. Скопления нервных клеток в стволе мозга, известные как ядра, отвечают за регулирование и обработку основных функций организма, таких как дыхание, частота сердечных сокращений, боль и кровяное давление.
«То, что происходит в стволе мозга и вокруг него, жизненно важно для качества жизни, но было невозможно отсканировать воспаление ядер ствола мозга у живых людей из-за их крошечного размера и сложного положения», — сказала первый автор доктор Катарина Руа из Департамента клинических нейронаук. «Обычно ученые получают возможность хорошо рассмотреть ствол мозга только во время патологоанатомических исследований». «Ствол мозга является критическим распределительным узлом между нашим сознанием и тем, что происходит в нашем организме», — говорит профессор Джеймс Роу, также из Департамента клинических нейронаук, который был одним из руководителей исследования. «Способность видеть и понимать, как ствол мозга изменяется в ответ на COVID-19, поможет более эффективно объяснять и лечить долгосрочные последствия».
В первые дни пандемии COVID-19, до появления эффективных вакцин, посмертные исследования пациентов, умерших от тяжелой инфекции COVID-19, показали изменения в стволе мозга, включая воспаление. Считалось, что многие из этих изменений являются результатом постинфекционного иммунного ответа, а не прямого вторжения вируса в мозг. «У людей, которые были очень больны в начале пандемии, наблюдались долгосрочные изменения мозга, вероятно, вызванные иммунным ответом на вирус. Но измерить этот иммунный ответ у живых людей сложно», — сказал Роу. «Обычные МРТ-сканеры больничного типа не могут заглянуть внутрь мозга с теми химическими и физическими деталями, которые нам нужны».
«Но с помощью сканеров 7T мы теперь можем измерять эти детали. Активные иммунные клетки воздействуют на сверхсильное магнитное поле, так что мы можем определить, как они себя ведут», — сказал Руа. «Кембридж был особенным, потому что мы смогли просканировать даже самых больных и инфицированных пациентов в начале пандемии». Многие пациенты, поступившие в больницу в начале пандемии, сообщали об усталости, одышке и боли в груди как о тревожных долгосрочных симптомах. Исследователи предположили, что эти симптомы отчасти являются результатом повреждения ключевых ядер ствола мозга, повреждения, которые сохраняются долгое время после того, как инфекция COVID-19 прошла.
Исследователи увидели, что множественные области ствола мозга, в частности продолговатый мозг, мост и средний мозг, демонстрируют аномалии, соответствующие нейровоспалительной реакции. Аномалии появились через несколько недель после госпитализации, причем в областях мозга, отвечающих за контроль дыхания. «Тот факт, что мы видим аномалии в частях мозга, связанных с дыханием, убедительно свидетельствует о том, что длительные симптомы являются следствием воспаления в стволе мозга после инфекции COVID-19», — сказал Руа. «Эти эффекты выходят за рамки влияния возраста и пола и более выражены у тех, кто переболел тяжелой формой COVID-19».
В дополнение к физическим последствиям COVID-19, сканеры 7T предоставили доказательства некоторых психиатрических последствий заболевания. Ствол мозга контролирует одышку, а также усталость и беспокойство. «Психическое здоровье тесно связано со здоровьем мозга, и пациенты с наиболее выраженным иммунным ответом также показали более высокий уровень депрессии и тревоги», — сказал Роу. «Изменения в стволе мозга, вызванные инфекцией COVID-19, также могут привести к плохим последствиям для психического здоровья из-за тесной связи между физическим и психическим здоровьем».
Исследователи говорят, что результаты могут помочь в понимании других состояний, связанных с воспалением ствола мозга, таких как рассеянный склероз и деменция. Сканеры 7T также могут быть использованы для мониторинга эффективности различных методов лечения заболеваний головного мозга. «Это было невероятное сотрудничество, как раз в разгар пандемии, когда тестирование было очень сложным, и я был поражен тем, насколько хорошо работали сканеры 7T», — сказал Руа. «Я был действительно впечатлен тем, как в пылу момента, сотрудничество между множеством различных исследователей оказалось столь эффективным».