Ученые выявили закономерности работы мозга, связанные с фобией мелких животных

Фото из открытых источников
Новое исследование, недавно опубликованное в Psychophysiology, использовало машинное обучение для идентификации мозговых структур и сетей, связанных с фобией мелких животных. Результаты показывают отличительные особенности серого вещества и макросети, которые отличают людей с этой фобией от людей без нее. Эти результаты не только подчеркивают роль мозга в фобических реакциях, но и предлагают пути для потенциальных будущих вмешательств.
 
Фобия мелких животных, которая включает в себя сильный и иррациональный страх перед такими существами, как насекомые, пауки или грызуны, затрагивает около 10% населения. Несмотря на свою распространенность, неврологические механизмы, лежащие в основе этого состояния, остаются плохо изученными. Предыдущие исследования выявили различные области мозга, активируемые при воздействии фобических стимулов, но часто опирались на ограниченные размеры выборки или фокусировались на узких областях мозга. Текущее исследование направлено на устранение этих пробелов с использованием подхода, охватывающего весь мозг, и передовых методов машинного обучения.
 
«В Лаборатории клинической и аффективной нейронауки мы занимаемся разработкой нейропрогностических моделей личности, а также нормальных и аномальных аффективных состояний», — говорит автор исследования профессор Алессандро Грекуччи из Университета Тренто. «Фобия мелких животных — это особый тип тревожного расстройства, который плохо изучен в нейробиологических исследованиях. Следует отметить, что несколько исследований, проведенных до сих пор, страдали от некоторых методологических ограничений, таких как использование массивных одномерных анализов и небольших, несбалансированных выборок, что приводило к противоречивым результатам. Более того, возможность прогнозирования фобии мелких животных по особенностям мозга не была оценена».
 
Для своего исследования исследовательская группа проанализировала структурные данные визуализации мозга 122 взрослых участников, 32 из которых были диагностированы с фобией мелких животных. Остальные 90 участников составили контрольную группу. Участники с фобией были идентифицированы с помощью клинических диагностических инструментов, гарантирующих, что их состояние было первичным психологическим расстройством. Все участники прошли сканирование магнитно-резонансной томографии (МРТ) высокого разрешения, которое затем было обработано с помощью передового программного обеспечения для нейровизуализации.
 
Для анализа данных исследователи использовали бинарную машину опорных векторов — алгоритм машинного обучения, разработанный для выявления закономерностей в сложных наборах данных. Модель была обучена классифицировать фобических и нефобических людей на основе особенностей серого вещества. Для повышения надежности команда использовала методы перекрестной проверки и учитывала различия в оборудовании для визуализации.
 
Анализ выявил существенные структурные различия в мозге людей с фобией мелких животных по сравнению с контрольной группой. На уровне всего мозга модель машинного обучения достигла точности около 80%, что демонстрирует ее способность различать людей с фобией на основе анатомии их мозга. Несколько ключевых областей мозга оказались ключевыми в процессе классификации:
 

• Мозжечок: традиционно связанный с координацией движений, этот регион участвует в обработке эмоций и реакциях, связанных со страхом, у людей, страдающих фобиями.


• Миндалевидное тело: известное своей ролью в обнаружении страха и угрозы, миндалевидное тело показало структурные различия, которые, вероятно, способствуют усилению эмоциональных реакций.


• Височные доли и височный полюс: эти области, участвующие в обработке памяти и эмоций, могут усиливать припоминание и эмоциональную значимость фобических стимулов.


• Фронтальная кора: Орбитофронтальная кора и другие лобные области, необходимые для эмоциональной регуляции и принятия решений, по-видимому, играют роль в контроле фобических реакций.
   
  
• Таламус: этот сенсорный релейный центр может усиливать сенсорную обработку в ответ на фобические стимулы.

 
«Целью этого исследования была разработка нейропрогностической модели для выявления людей с фобией мелких животных на основе морфометрических признаков (таких как серое или белое вещество) с использованием метода машинного обучения, известного как метод двоичной опорной векторной машины (SVM)», — рассказал Грекуччи. «Эта модель определила набор областей мозга, связанных с эмоциональным восприятием и регуляцией, когнитивным контролем и сенсорной интеграцией, включая миндалевидное тело, мозжечок, височный полюс, височные доли и таламус. Эти области с высокой степенью вероятности предсказывают наличие фобии мелких животных. Другими словами, если у вас есть морфометрические изменения в этих областях, у вас, вероятно, фобия мелких животных».
 
Анализ также исследовал определенные мозговые сети, чтобы понять их коллективный вклад в фобию мелких животных. Сеть режима по умолчанию оказалась наиболее предсказательной, превзойдя анализ всего мозга с точностью более 80%. Эта сеть, обычно связанная с самореферентным мышлением, может отражать повышенную внутреннюю сосредоточенность и размышления, связанные с фобическими страхами. Аффективная сеть, включающая такие регионы, как миндалевидное тело, орбитофронтальная кора и островок, также продемонстрировала сильную предсказательную силу, подчеркивая ее роль в эмоциональной регуляции и реактивности.
 
«Наши результаты показали, что сеть режима по умолчанию является одной из самых предсказательных, что подтверждает ее важную роль в психопатологии», — говорит Грекуччи. «Более того, мы изучили новую аффективную сеть, включающую корковые и подкорковые области, ранее связанные с эмоциональной обработкой, которая продемонстрировала превосходную предсказательную силу».
 
Другие сети, включая центральную исполнительную сеть и сенсомоторную сеть, продемонстрировали значительный, но менее точный вклад в классификацию. Центральная исполнительная сеть, участвующая в контроле внимания, может отражать повышенную бдительность по отношению к стимулам, связанным с угрозой. Сенсомоторная сеть, вероятно, представляет физические проявления фобических реакций, таких как поведение избегания и повышенная готовность к действию.
 
Хотя исследование представляет собой значительный прогресс в понимании фобии мелких животных, у него есть ограничения. Относительно небольшой размер выборки, особенно лиц с фобией, может ограничить обобщаемость результатов. Для подтверждения и расширения этих результатов необходимы будущие исследования с более крупными и разнообразными выборками.
 
Кроме того, это исследование было сосредоточено исключительно на особенностях серого вещества, исключая другие потенциально важные аспекты, такие как белое вещество или функциональная связность. Включение этих факторов в будущие исследования может обеспечить более полное понимание мозговых механизмов, лежащих в основе фобий.
 
«Мы считаем, что это направление исследований нейропрогностических моделей нормальных и аномальных аффективных состояний, основанное на методах машинного обучения, может дать ценную информацию о нейронной основе психологических расстройств, предлагая новые направления исследований и предлагая потенциальные стратегии для улучшения диагностики и лечения», — резюмировал Грекуччи.