Современные подходы к визуализации головного мозга при наркомании (обзор литературы)

Актуальность. Исследования нейровизуализации мозга предоставили информацию о нейробиологических эффектах наркотических веществ и установили механизмы возникновения систематического их употребления, а также позволили получить важные сведения о субъективном опыте и поведении людей с наркозависимостью, включая их борьбу за выздоровление. До недавнего времени рассматривалось 5 основных методов нейровизуализации мозга – структурная магнитно-резонансная томография (МРТ), функциональная МРТ (фМРТ), магнитно-резонансная спектроскопия (МРС), позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ) и однофотонная эмиссионная компьютерная томография (ОФЭКТ). Данные методы позволяют выявить различные аспекты структуры или функции мозга. Также в качестве нейровизуализационного метода головного мозга используется микроволновая термометрия (МР-термометрия), которая позволяет изучить температурный гомеостаз головного мозга при различных состояниях человека.

Материалы и методы. Поиск отечественных публикаций проводился в базе данных на сайте РИНЦ, зарубежных – в базах PubMed, Google Scholar в период 1990–2022 гг. При анализе базы данных PubMed запрос «neuroimaging drug addiction» обнаружил 16066 ссылок. Также изучали работы по ключевым словам «neurotransmitters and drug abuse». Были проанализированы публикации, описывающие клиническую картину, диагностику при отравлении психоактивными веществами. Всего было проанализировано 45 статей.

Заключение. Полученные на сегодняшний день результаты твердо подтверждают, что наркомания – это болезнь мозга, вызывающая важные нарушения во многих областях, включая пути, влияющие на поощрение и познание. Методы нейровизуализации позволяют исследователям наблюдать за действием наркотических веществ на мозг и сравнивать структуру, функции и метаболизм головного мозга у людей, злоупотребляющих и не злоупотребляющих наркотическими веществами. МР-термометрия позволяет измерить температуру головного мозга, что является отображением его метаболизма и позволяет оценить влияние различных веществ на головной мозг. Однако на данный момент нет достаточно информации об изменении церебральной температуры при употреблении психоактивных веществ.

1. Bechara A., Dolan S., Denburg N. et al. Decision-making deficits, linked to a dysfunctional ventromedial prefrontal cortex, revealed in alcohol and stimulant abusers // Neuropsychologia. – 2001. – Vol. 39, № 4. – P. 376–389. Doi: 10.1016/s0028-3932(00)00136-6.

2. Bechara A., Damasio A. R., Damasio H. et al. Insensitivity to future consequences following damage to human prefrontal cortex // Cognition. – 1994. – Vol. 50, № 1–3. – P. 7–15. Doi: 10.1016/0010-0277(94)90018-3.

3. Bolla K. I., Eldreth D. A., London E. D. et al. Orbitofrontal cortex dysfunction in abstinent cocaine abusers performing a decision-making task // NeuroImage. – 2003. – Vol. 19, № 3. – P. 1085–1094. Doi: 10.1016/s1053-8119(03)00113-7.

4. Breiter H. C., Rosen B. R. Functional magnetic resonance imaging of brain reward circuitry in the human // Annals of the New York Academy of Sciences. – 1999. – Vol. 877. – P. 523–547. Doi: 10.1111/j.1749-6632.1999.tb09287.x.

5. Breiter H. C., Gollub R. L., Weisskoff R. M. et al. Acute effects of cocaine on human brain activity and emotion // Neuron. – 1997. – Vol. 19, № 3. – P. 591–611. Doi: 10.1016/s0896-6273(00)80374-8.

6. Chang L., Cloak C., Patterson K. et al. Enlarged striatum in abstinent methamphetamine abusers: a possible compensatory response // Biol Psychiatry. – 2005. – Vol. 57, № 9. – P. 967–974. Doi: 10.1016/j.biopsych.2005.01.039.

7. Chang L., Ernst T., Strickland T. et al. Gender effects on persistent cerebral metabolite changes in the frontal lobes of abstinent cocaine users // American Journal of Psychiatry. – 1999. – Vol. 156, № 5. – P. 716–722. Doi: 10.1176/ajp.156.5.716.

8. Di Chiara G., Imperato A. Drugs abused by humans preferentially increase synaptic dopamine concentrations in the mesolimbic system of freely moving rats // Proc Natl Acad Sci U S A. – 1988. – Vol. 85, № 14. – P. 5274–5278. Doi: 10.1073/pnas.85.14.5274.

9. Di Chiara G. Drug addiction as dopamine-dependent associative learning disorder // European Journal of Pharmacology. – 1999. – Vol. 375, № 1–3. – P. 13–30. Doi: 10.1016/s0014-2999(99)00372-6.

10. Drevets W. C., Gautier C., Price J. C. et al. Amphetamine-induced dopamine release in human ventral striatum correlates with euphoria // Biological Psychiatry. – 2001. – Vol. 49, № 2. – P. 81–96. Doi: 10.1016/s0006-3223(00)01038-6.

11. Ernst T., Chang L., Leonido-Yee M. et al. Evidence for long-term neurotoxicity associated with methamphetamine abuse: A 1H MRS study // Neurology. – 2000. – Vol. 54, № 6. – P. 1344–1349. Doi: 10.1212/wnl.54.6.1344.

12. Eslinger P. J., Grattan L. M., Damasio H. et al. Developmental consequences of childhood frontal lobe damage // Archives of Neurology. – 1992. – Vol. 49, № 7. – P. 764–769. Doi: 10.1001/archneur.1992.00530310112021.

13. Fein G., Di Sclafani V., Cardenas V. A. et al. Cortical gray matter loss in treatment-naïve alcohol dependent individuals // Alcoholism: Clinical and Experimental Research. – 2002. – Vol. 26, № 4. – P. 558–564. PMID: 11981133.

14. Fowler J. S., Volkow N. D., Kassed C. A. et al. Imaging the addicted human brain // Science & practice perspectives. – 2007. – Vol. 3, № 2. – P. 4–16. Doi: 10.1151/spp07324.

15. Goryanin I., Karbainov S., Shevelev O. et al. Passive microwave radiometry in biomedical studies // Drug discovery today. – 2020. – Vol. 25, № 4. – P. 757–763. Doi: 10.1016/j.drudis.2020.01.016.

16. Gur R. E., Maany V., Mozley P. D. et al. Subcortical MRI volumes in neuroleptic-naive and treated patients with schizophrenia // American Journal of Psychiatry. – 1998. – Vol. 155, № 12. – P. 1711–1717. Doi: 10.1176/ajp.155.12.1711.

17. Hill S. Y., De Bellis M. D., Keshavan M. S. et al. Right amygdala volume in adolescent and young adult offspring from families at high risk for developing alcoholism // Biological Psychiatry. – 2001. – Vol. 49, № 11. – P. 894–905. Doi: 10.1016/s0006-3223(01)01088-5.

18. Jacobsen L. K., Giedd J. N., Gottschalk C. et al. Quantitative morphology of the caudate and putamen in patients with cocaine dependence // American Journal of Psychiatry. – 2001. – Vol. 158, № 3. – P. 486–489. Doi: 10.1176/appi.ajp.158.3.486.

19. Jernigan T. L., Gamst A. C., Archibald S. L. et al. Effects of methamphetamine dependence and HIV infection on cerebral morphology // American Journal of Psychiatry. – 2005. – Vol. 162, № 8. – P. 1461–1472. Doi: 10.1176/appi.ajp.162.8.1461.

20. Kim S. J., Lyoo I. K., Hwang J. et al. Prefrontal grey-matter changes in short-term and long-term abstinent methamphetamine abusers // International Journal of Neuropsychopharmacology. – 2005. – Vol. 9, № 2. – P. 221–228. Doi: 10.1017/S1461145705005699.

21. Kufahl P. R., Li Z., Risinger R. C. et al. Neural responses to acute cocaine administration in the human brain detected by fMRI // Neuroimage. – 2005. – Vol. 28, № 4. – P. 904–914. Doi: 10.1016/j.neuroimage.2005.06.039.

22. Laruelle M., Abi-Dargham A., van Dyck C. H. et al. SPECT imaging of striatal dopamine release after amphetamine challenge // Journal of Nuclear Medicine. – 1995. – Vol. 36, № 7. – P. 1182–1190. PMID: 7790942.

23. Leshner A. I. Addiction is a brain disease, and it matters // Science. – 1997. – Vol. 278, № 5335. – P. 45–47. Doi: 10.1126/science.278.5335.45.

24. Liu X., Matochik J. A., Cadet J. L. et al. Smaller volume of prefrontal lobe in polysubstance abusers: a magnetic resonance imaging study // Neuropsychopharmacology. – 1998. – Vol. 18, № 4. – P. 243–252. Doi: 10.1016/S0893-133X(97)00143-7.

25. Marinelli L., Trompetto C., Ghilardi M. F. Brain temperature as a measure of misfolded proteins metabolism // Med Hypotheses. – 2017. – Vol. 101. – P. 11. Doi: 10.1016/j.mehy.2017.02.001.

26. Matochik J. A., London E. D., Eldreth D. A. et al. Frontal cortical tissue composition in abstinent cocaine abusers: a magnetic resonance imaging study // Neuroimage. – 2003. – Vol. 19, № 3. – P. 1095–1102. Doi: 10.1016/s1053-8119(03)00244-1.

27. O’Neill J., Cardenas V. A., Meyerhoff D. J. Effects of abstinence on the brain: quantitative magnetic resonance imaging and magnetic resonance spectroscopic imaging in chronic alcohol abuse // Alcohol Clin Exp Res. – 2001. – Vol. 25, № 11. – P. 1673–1682. PMID: 11707642.

28. Paulus M. P., Hozack N. E., Zauscher B. E. et al. Behavioral and functional neuroimaging evidence for prefrontal dysfunction in methamphetamine-dependent subjects // Neuropsychopharmacology. – 2002. – Vol. 26, № 1. – P. 53–63. Doi: 10.1016/S0893-133X(01)00334-7.

29. Pfefferbaum A., Sullivan E. V., Rosenbloom M. J. et al. A controlled study of cortical gray matter and ventricular changes in alcoholic men over a 5-year interval // Arch Gen Psychiatry. – 1998. – Vol. 55, № 10. – P. 905–912. Doi: 10.1001/archpsyc.55.10.905.

30. Rae C., Lee M. A., Dixon R. M. et al. Metabolic abnormalities in developmental dyslexia detected by 1H magnetic resonance spectroscopy // Lancet. – 1998. – Vol. 351, № 9119. – P. 1849–1852. Doi: 10.1016/S0140-6736(97)99001-2.

31. Rango M., Piatti M., Di Fonzo A. et al. Abnormal brain temperature in early-onset Parkinson’s disease // Mov Disord. – 2016. – Vol. 31, № 3. – P. 425–426. Doi: 10.1002/mds.26548.

32. Risinger R. C., Salmeron B. J., Ross T. J. et al. Neural correlates of high and craving during cocaine self-administration using BOLD fMRI // Neuroimage. – 2005. – Vol. 26, № 4. – P. 1097–1108. Doi: 10.1016/j.neuroimage. 2005.03.030.

33. Ruffmann C., Zini M., Goldwurm S. et al. Lewy body pathology and typical Parkinson disease in a patient with a heterozygous (R275W) mutation in the Parkin gene (PARK2) // Acta Neuropathol. – 2012. – Vol. 123, № 6. – P. 901–903. Doi: 10.1007/s00401-012-0991-7.

34. Schlaepfer T. E., Lancaster E., Heidbreder R. et al. Decreased frontal white-matter volume in chronic substance abuse // Int J Neuropsychopharmacol. – 2006. – Vol. 9, № 2. – P. 147–153. Doi: 10.1017/S1461145705005705.

35. Smith L. M., Chang L., Yonekura M. L. et al. Brain proton magnetic resonance spectroscopy and imaging in children exposed to cocaine in utero // Pediatrics. – 2001. – Vol. 107, № 2. – P. 227–231. Doi: 10.1542/peds.107.2.227.

36. Thompson P. M., Hayashi K. M., Simon S. L. et al. Structural abnormalities in the brains of human subjects who use methamphetamine // J Neurosci. – 2004. – Vol. 24, № 26. – P. 6028–6036. Doi: 10.1523/JNEUROSCI.0713-04.2004.

37. Volkow N. D., Chang L., Wang G. J. et al. Association of dopamine transporter reduction with psychomotor impairment in methamphetamine abusers // Am J Psychiatry. – 2001. – Vol. 158, № 3. – P. 377–382. Doi: 10.1176/appi. ajp.158.3.377.

38. Volkow N. D., Fowler J. S., Wang G. J. et al. Decreased dopamine D2 receptor availability is associated with reduced frontal metabolism in cocaine abusers // Synapse. – 1993. – Vol. 14, № 2. – P. 169–177. Doi: 10.1002/syn.890140210.

39. Volkow N. D., Wang G. J., Fowler J. S. et al. Decreases in dopamine receptors but not in dopamine transporters in alcoholics // Alcohol Clin Exp Res. – 1996. – Vol. 20, № 9. – P. 1594–1598. Doi: 10.1111/j.1530-0277.1996.tb05936.x.

40. Volkow N. D., Fowler J. S., Wolf A. P. et al. Effects of chronic cocaine abuse on postsynaptic dopamine receptors // Am J Psychiatry. – 1990. – Vol. 147, № 6. – P. 719–724. Doi: 10.1176/ajp.147.6.719.

41. Volkow N. D., Chang L., Wang G. J. et al. Low level of brain dopamine D2 receptors in methamphetamine abusers: association with metabolism in the orbitofrontal cortex // Am J Psychiatry. – 2001. – Vol. 158, № 12. – P. 2015–2021. Doi: 10.1176/appi.ajp.158.12.2015.

42. Volkow N. D., Wang G. J., Fowler J. S. et al. Reinforcing effects of psychostimulants in humans are associated with increases in brain dopamine and occupancy of D(2) receptors // J Pharmacol Exp Ther. – 1999. – Vol. 291, № 1. – P. 409–415.

43. Wang G. J., Volkow N. D., Fowler J. S. et al. Dopamine D2 receptor availability in opiate-dependent subjects before and after naloxone-precipitated withdrawal // Neuropsychopharmacology. – 1997. – Vol. 16, № 2. – P. 174–182. Doi: 10.1016/S0893-133X(96)00184-4.