V poslední době pozornost rozšířeného používání zobrazování magnetickou rezonancí (MRI) upozorňuje na širokou škálu leukoencefalopatií setkali se klinicky – tyto poruchy zdůrazňují odpojení jako ústřední téma kognitivní neurovědy.1 V tomto článku budou leukoencefalopatie diskutovány jako běžné klinické problémy, které osvětlují roli bílé hmoty jak v normální kognitivní funkci, tak v syndromech odpojení, jimž je věnována zvýšená pozornost. Tento důraz na bílou hmotu ovlivňuje nejen péči o mnoho neurologických a psychiatrických pacientů, ale významně přispívá k výzkumné agendě kognitivní neurovědy.
Základní vědecké aspekty bílé hmoty
Bílá hmota zaujímá téměř polovinu objemu mozku dospělého. Přibližně 165 000 km myelinovaných vláken probíhá uvnitř hemisfér a mezi nimi, 4 spojují kortikální a subkortikální oblasti šedé hmoty do mimořádně složité sítě vzájemně propojených struktur. Ze tří typů vláknových systémů – projekce, asociace a komisurální – jsou poslední dvě věnovány primárně kognitivním funkcím, zatímco projekční vlákna podléhají elementárním motorickým a senzorickým systémům. Na mikroskopické úrovni jsou myelininvestující axony v mozku směsí 70% lipidů a 30% bílkovin, což dramaticky zvyšuje rychlost vedení fenoménem solného vedení. Zvyšující se důkazy podporují názor, že poškození myelinu, zejména axonů, snižuje rychlost poznávání ve spojení se zpomalením rychlosti vedení.3
Obecně lze bílou hmotu v mozku představit jako umožňující přenos informací, na rozdíl od zpracování informací obsažené šedou hmotou. Normální poznání vyžaduje obě tyto funkce, což umožňuje specifické mentální operace v oblastech, jako je paměť, jazyk a visuospatiální funkce, a také účinnost, s jakou jsou prováděny. Užitečným paralelním rozlišením je, že bílá hmota poskytuje v mozku makrokonektivitu – mezi vzdálené oblasti šedé hmoty – na rozdíl od mikrokonektivity vyskytující se v šedé hmotě prostřednictvím synaptické funkce. Trakty bílé hmoty proto spojují široce rozptýlené oblasti šedé hmoty do koherentních neurálních souborů – distribuovaných neurálních sítí – o nichž se předpokládá, že zprostředkovávají všechny aspekty vyšší funkce.5
Přesná neuroanatomie bílé hmoty je chápána pouze na základní úrovni úroveň, protože většina informací byla získána z trasovacích studií u subhumánních primátů a omezeného výzkumu posmrtných lidských mozků. Původ, ukončení, průběh a interdigitace traktů bílé hmoty zůstávají do značné míry nejasné; proto lze funkci těchto traktů odvodit pouze předběžně. Důležitost bílé hmoty pro lidské poznání naznačuje řada důkazů, včetně množství informací o roli myelinovaných systémů ve vývoji, stárnutí a behaviorální neurologii .3 Bílá hmota může být také zásadní v lidské evoluci – nedávná studie MRI dospěla k závěru, že prefrontální objem bílé hmoty je jedinečným rozlišovacím znakem mezi mozkem člověka a primáty (kromě člověka) .6
Leukoencephalopathies
V klinické neurologické praxi se poruchy bílé hmoty běžně vyskytují u všech věkových skupin a jejich prevalence se zvyšuje, protože identifikace nových leukoencefalopatií pomocí MRI neustále postupuje. Roztroušená skleróza (MS) je nejznámějším onemocněním bílé hmoty CNS dospělých, ale je pouze jednou z více než 100 klinických entit, u nichž je bílá hmota prominentně nebo výlučně ovlivněna.3 Genetické, demyelinativní, infekční, zánětlivé, toxické, metabolické, vaskulární , traumatické, neoplastické a hydrocefalické poruchy mohou všechny způsobovat leukoencefalopatie a je pozoruhodné, že u všech dříve popsaných poruch byla spojena určitá forma neurobehaviorálního poškození.3 U starších jedinců je leukoencefalopatie extrémně častá a obvykle se projevuje známou jako léze bílé hmoty MRI jako leukoaraiosis (LA). Ačkoli původ a kognitivní význam těchto lézí byly kontroverzní, zdá se být stále pravděpodobnější, že LA je obvykle výsledkem mozkové ischemie, a pokud je dostatečně závažná, má důležité důsledky pro kognitivní funkce.7
Podrobnosti o tom, jak leukoencefalopatie narušuje vyšší funkci, dostává více formálního studia. Vzhledem k tomu, že většina poruch bílé hmoty je neuropatologicky difúzní nebo multifokální, zdá se, že nejvýznamnějším klinickým syndromem je kognitivní porucha; tento syndrom může být dostatečně závažný, aby splňoval kritéria pro demenci, v takovém případě je vhodný termín „demence bílé hmoty“.8 Kognitivní ztráta nebo demence z leukoencefalopatie mohou být významně nedostatečně diagnostikovány, protože na začátku jsou obvykle mírné a lze je snadno zaměnit za normální stárnutí nebo psychiatrické onemocnění. Ohniskové neurobehaviorální syndromy, jako je afázie, apraxie, agnosie a amnézie, mohou být také výsledkem lézí bílé hmoty, 1,9 a řada neuropsychiatrických syndromů byla předběžně spojena s poruchami bílé hmoty.9 Ve všech těchto případech bylo odpojení normálně spojené šedé oblasti hmoty pomocí lézí bílé hmoty poskytuje užitečný rámec pro posuzování klinických účinků.
Neuroimaging
Zavedení MRI počátkem 80. let mělo hluboký dopad na neurologii. Jednou z jeho nejpůsobivějších výhod byla schopnost umožnit in vivo zobrazování bílé hmoty jako nikdy předtím. MRI umožnilo přímo vidět bílou hmotu a její léze, což vedlo k mnoha pokrokům v porozumění chorobám, jako je MS, u nichž je patologie bílé hmoty klíčovým rysem. V poslední době se objevily další technologie, které dále rozšiřují možnosti vyšetřování těchto poruch. Jedna taková metoda, difúzní tenzorové zobrazování (DTI), má potenciál identifikovat plochy bílé hmoty a charakterizovat léze, které je přerušují; použitím této „traktografie“ může být osvětlena široká škála normálních a abnormálních podmínek. Další novinkou je magnetická rezonanční spektroskopie (MRS), která umožňuje ‚neinvazivní biopsii oblastí bílé hmoty zjistit jejich chemické složky. MRS slibuje, že kromě jiných jevů odhalí stupeň axonálního poškození, které doprovází lézi bílé hmoty, čímž poskytne podrobnější informace o rozsahu neuropatologického poškození a potenciálu pro zotavení. Tyto a další techniky určené k hodnocení struktury bílé hmoty, se proto připojují k působivým technologiím, které mohou zobrazovat kortikální metabolickou aktivitu – pozitronová emisní tomografie (PET) a funkční MRI (fMRI). Kombinace strukturního a funkčního zobrazování nabízí bezprecedentní příležitost definovat distribuované neurální sítě, které zprostředkovávají kognitivní operace.10
Klinické důsledky
Klinické výzvy, které představují leukoencefalopatie, zahrnují prevenci, diagnostiku, prognózu a Pokud jde o prevenci, například objevující se klinické a neuroimagingové důkazy stále více naznačují, že LA může být benigní, dokud nebude překročena určitá zátěž zapojení, takže je třeba věnovat velkou pozornost rizikovým faktorům cerebrovaskulárního systému, jako je hypertenze, diabetes mellitus, hypercholesterolemie, Je možné sledovat obezitu a kouření, aby se zabránilo nástupu demence.11 Diagnóza leukoencefalopatie je možná nejčastější klinickou otázkou a kromě neuroradiologických postupů může zahrnovat i různé testy krve, moči a mozkomíšního moku.3 Prognóza různých leukoencefalopatií je důležitá pro předpovědi klinického průběhu s tolika ak kuracie je to možné.12 Konečně je léčba těchto poruch zásadní a přirozeně závisí na konkrétním patologickém procesu; tradiční terapie demyelinativního onemocnění a dalších poruch bílé hmoty mohou být brzy doplněny metodami navrženými ke zvýšení remyelinizace pomocí technologie kmenových buněk.13
Příležitosti výzkumu
Je hned zřejmé, že existuje řada vzrušujících výzkumných otázek v kontextu bílé hmoty a její funkce. Na úrovni neuroanatomie je před námi ještě mnoho práce ve snaze stanovit přesnou identitu a umístění traktů bílé hmoty. Není nepředstavitelné, že celá anatomie makrokonektivity v lidském mozku bude revidována ve světle nálezů z moderních neuroimagingových technik, jako je DTI. S těmito informacemi bude možné vyvinout hlubší porozumění distribuovaným neuronovým sítím, které zprostředkovávají vyšší funkce kombinací traktografie a funkčního neuroimagingu ve snaze lokalizovat kognitivní operace. Behaviorální neurologové, neuropsychologové a neuropatologové mohou přidat své odborné znalosti ke kombinování klinických a patologických údajů do rostoucího porozumění poruchám bílé hmoty.14 Stejně jako ložiskové léze bílé hmoty poskytly základ pro studium mnoha klasických syndromů odpojení, 1 stále více podstupuje multidisciplinární studium konektivity, které právě probíhá.15
Shrnutí
Leukoencefalopatie představují velkou a rozšiřující se skupinu neurologických poruch, které představují jedinečnou příležitost ke studiu bílé hmoty, syndromů odpojení a kognitivní neurovědy. Poté, co byla bílá hmota ve zkoumání poznání relativně opomíjena z důvodu velkých mezer v porozumění její struktuře a funkci, zaujala nyní bílá hmota významnější postavení v chápání vztahů mozek a chování.S působivým pokrokem v neuroimagingu spojeným s klinickými a neuropatologickými přístupy lze očekávat pokračující pokrok v této oblasti, což bude mít důležité důsledky jak pro klinické pracovníky, tak pro neurovědecké pracovníky.