ВОЗРАСТНАЯ ФИЗИОЛОГИЯ ПЛАСТИЧНОСТИ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ АСИММЕТРИИ ГОЛОВНОГО МОЗГА В НОРМЕ И ПАТОЛОГИИ

СОДЕРЖАНИЕ

Феномен асимметрии, с одной стороны проявляется как фундаментальное свойство материи, присутствующее в живой и неживой природе, с другой – в конкретном применении к мозгу человека, реализуется в виде сложной и в некоторых принципиальных моментах до конца неизученной системы взаимодействия левого и правого полушария.

Классические представления о природе ФМА предполагают, что морфофункциональнаяасимметрия проявляется только в коре, поскольку это эволюционно наиболее позднее образование мозга. По представлениям А.Р. Лурии (1973), ФМА связана только с вторичными зонами (проекционно-ассоциативными) и третичными зонами (зонами перекрытия).Эти взгляды в том или ином виде присутствуют до сих пор. Классическая концепция фокусирует внимание исследователей функциональной асимметрии, главным образом, на речевых и моторных областях коры головного мозга человека.

ФМА представляется неким стационарным феноменом инвариантным к условиям окружающей среды. И действительно, на первый взгляд, это совершенно верно: человек, сформировавшийся к подростковому возрасту как правша или левша останется таким и в глубокой старости. Это, по-видимому, верно и для животных. По данным Моренкова (2004) характерные признаки функциональной асимметрии формируются в раннем возрасте у представителей различных видов и сохраняются на протяжении жизни, что свидетельствует об их универсальном видоспецифическом характере.

Такого рода представления поддерживаются морфологическими и, отчасти, нейрохимическими данными о наличии структурных различий в строении правого и левого полушария (Боголепова, Малофеева., 2003; Вартанян, Клементьев., 1991; Луценко, Карганов, 1985; Foundasetal., 1998; Geschwind, Levitsky, 1968;Glick, 1976). Структурные различия, несомненно, являются существенным фактором стабильности функциональной асимметрии.

Классическая концепция функциональной асимметрии базируется, главным образом, на клинике локальных поражений головного мозга, изученных с помощью современных нейропсихологических методик, на структурных различиях в симметричных зонах левого и правого полушария и на известном факте пожизненного сохранения правшества и левшества. Основными характеристиками уникального механизма ФМА являются стабильность и доминантность одного полушария по отношению к другому.

Однако более внимательное рассмотрение феномена ФМА выявляет определенные противоречия с классической концепцией. Во-первых, нет однозначного преобладания представительства всех психических и физиологических функций только в одном левом полушарии. Известно, что пространственная ориентация и регуляция эмоциональных реакций больше связаны со структурами правого полушария. Приведем некоторые примеры. При выполнении вербально-аналитических заданий преобладает снижение альфа активности в левом полушарии, а при выполнении зрительно-пространственных заданий – в правом полушарии. При выполнении задач, требующих внутренней концентрации (счет в уме) наибольшее снижение альфа ритма отмечается в теменной области левого полушария (Cole, Ray, 1985). По данным Cernacek (1989) усиление активности правого полушария имеет место при работе, в которой необходима зрительная ориентировка в пространстве, а повышенная активность левого полушария при вербальной деятельности.

Подобные аргументы заставили нейропсихологов вносить некоторые уточняющие дополнения, в частности о парциальном доминировании, т.е. о преобладании некоторых сенсорных и двигательных функций не только в левом, но и в правом полушарии. (Лурия, 1973; Хомская с соавт.,1997). Позже эти данные трансформировались в представления об устойчивых принципиальных различиях правого и левого полушария, связанных, в первую очередь, с характером тех специфических операций, которые они осуществляют. Существенный вклад в эти представления внесли работы по изолированному изучению функций правого и левого полушария, выполненные на больных с расщепленным мозгом Сперри и Газзанига (1967) и др.

Существуют представления о том, что левое и правое полушарие отличается по способу переработки информации: дискретный способ в левом полушарии и аналоговый в правом. В отношении правого полушария выдвигались и более радикальные представления, в частности, что переработка информации в правом полушарии происходит по голографическому принципу (Белый, 1987). В связи с этим, представления о парциальном доминировании, выдвинутые на основании размера цитоархитектонических полей или латерализации нейропсихологических функций в ряде случаев кажутся неточными, поскольку речь идет не о доминировании функций, а о специализации симметричных участков обоих полушарий для логического или симультанного решения одних и тех же задач. Например, в работах Kosslyn (1987) было показано, что левое полушарие лучше справляется с задачами, в которых необходимо принять одно логически верное решение – зрительно-пространственно характера, в то время как правое полушарие имеет приоритет в образном решении тех же зрительно-пространственных задач. Позже это было подтверждено в случае решения простых, но не сложных задач, используя отключение одного из полушарий с помощью амобарбитала натрия(Slotnicketal., 2002).

Как видно из приведенных выше примеров, эти дополнительные уточнения принципиально не изменяют классические представления о стабильной доминантности одного полушария или какого-либо участка полушария, по крайней мере, для взрослых людей. Однако проведенные в последнее время работы ставят под сомнения незыблемость многих постулатов этой концепции.

Во второй половине 20 века было накоплено огромное количество фактов, указывающих на наличие ФМА у других видов животных и на то, что подкорковая асимметрия играет существенную роль в функционировании мозга. Появились работы, указывающие на морфо-функциональную асимметрию ВНС: на связь правого полушария с симпатическим, а левого – с парасимпатическим отделами ВНС. В этом случае активация правого или левого полушария будет сопровождаться разнонаправленными вегетативными проявлениями, в том числе и мозгового кровотока, сопряженными с различными когнитивными функциями (Craig, 2005). Кроме того, стали обращать пристальное внимание на морфофункциональную асимметрию, не относящуюся к нервной системе, в первую очередь на характеристики ЛМК, и на их роль в организации функциональных асимметрий. Морфологическая, биохимическая, фармакологическая, иммунологическая асимметрии, наряду с различиями в нейронной организации правого и левого полушария, являются неотъемлемыми составляющими центральной организации ФМА.

Нейрофизиологические данные, полученные на здоровых людях, также не совсем укладываются в русло классических представлений. Действительно, при некоторых воздействиях, адресованных специализированным центрам левого или правого полушария, можно обнаружить статистически достоверные различия в работе обоих полушарий. В этом случае асимметрия функций выявляется и электрофизиологически, и при помощи современных компьютерных методов биохимического картирования (Давыдов, Михайлова, 1999; Сахаров, 2006; Haynes, 1980; Grabowetal., 1979; Leblancetal., 1992).

Вместе с тем, регистрация электрофизиологической активности мозга здоровых людей в отсутствии специфической стимуляции, демонстрирует латерализацию полушарий, изменяющуюся при смене функциональных состояний (Гончарова, 1991; Жирмунская с соавт., 1981; Giannitrapani, 1966). Существует закономерная связь асимметрии электрофизиологических показателей с эмоциональными реакциями человека (Русалова, 2004; Симонов, 2004). Для конкретного функционального состояния существуют характерные закономерности формирования и организации межполушарных отношений.

При некоторых функциональных состояниях асимметрия электрофизиологических характеристик может достигать статистически значимого уровня, тогда как при других функциональных состояниях подобной асимметрии не наблюдается. Асимметрия межполушарных отношений связана с функциональными состояниями человека. Например, в состоянии спокойного бодрствования, при стрессе и релаксации асимметрия межполушарных отношений может отличаться количественно или иметь другой знак. Наиболее заметно, количественные характеристики межполушарной асимметрии меняются или даже инвертируются при развитии процессов адаптации, особенно сопровождающихся хроническим стрессом (Леутин, Николаева, 1988; Горбачевская с соавт., 2001).

Из классических и современных представлений об организации ФМА вытекают ее три основных свойства. Это - доминантность или однополушарное доминирование, которое подразумевает преимущественную активацию областей одного полушария при реализации определенных видов деятельности. Эта характеристика чрезвычайно устойчива, особенно для речевых и моторных функций. Второе важное свойство, на которое обратили внимание основная масса исследователей только в последние десятилетия, это – переключаемость. Под этим подразумевается смена активации полушария при изменении функционального состояния, например при стрессе, болезни и т.п. Третье свойство – это пластичность, способность количественно изменять и закреплять латерализацию при обучении или под влиянием окружающей среды.

Попытка вписать эти свойства в классическую концепцию очевидно невозможна из-за противоречия с ее центральным постулатом о неизменности функциональной асимметрии. Нами в 80-х годах прошлого века были выдвинуты представления о стационарных и динамических свойствах ФМА (Фокин, 1982). Под динамическими свойствами межполушарной асимметрии подразумевается качественное или количественное изменение латерализации, измеренное с помощью, поведенческих, физиологических, биохимических и других методов.

Поэтому актуальным является исследование центральных механизмов, определяющих стационарные и динамические свойства межполушарной асимметрии и их взаимодействие в норме и в условиях нервно-психической патологии. Для этого необходим анализ морфофункциональных механизмов, создающих условия для постоянства и динамики межполушарных отношений.

Цель данной работы: исследование нейрофизиологических механизмов динамической межполушарной асимметрии во время возрастного развития и старения, а также в случаях психоневрологической патологии.

Прикладные задачи.

Научная новизна исследований

Впервые показан вклад вегетативной нервной системы в организацию функциональной межполушарной асимметрии и взаимосвязь динамической межполушарной асимметрии и вегетативных реакций с когнитивными функциями у больных дисциркуляторной энцефалопатией. Раскрыт возможный механизм такой взаимосвязи. Когнитивные процессы, в основном, связаны с процессами межполушарной интеграции, которая в значительной мере обусловлена сохранностью мозолистого тела, поскольку атрофические процессы характерные для нормального старения оказывают непосредственное влияние на уровень межполушарной когерентности. В процессе формирования динамической межполушарной асимметрии в детском возрасте концентрация внимания сопровождается двумя типами асимметрий: с преобладанием активности в правом или в левом полушариях, что сказывается на эффективности обучения процессу быстрого чтения и сопровождается различным уровнем реактивной и личностной тревожности. Организация эмоционального поведения более латерализована у девочек и взрослых женщин и связана в значительной мере с увеличением активности правого полушария. При дизонтогенезе, у детей больных шизофренией: достоверно увеличивается уровень антител к фактору роста нервов по сравнению с нормой и детьми сшизотипическими расстройствами.Наблюдается также генерализованноеснижение УПП головного мозга у детей больных шизофренией, особенно, в левой височной области по сравнению с нормой.

Разработка экспериментальной установки для измерения скорости РДО может быть полезна для изучения концентрации внимания и нарушений в системе зрительного анализатора. УПП головного мозга отражает потенциалы сосудистого происхождения,и в ряде случаев может являться маркероммозгового кровотока.В этом случае возможно проведение мониторированных исследований мозгового кровотока у здоровых и больных.

Здоровые испытуемые 6-9лет (23 человека), 11-13 лет (78 человек), 38-81 года (42 человека). 40 больных ДЭ обоего пола в возрасте от 40 до 77 лет, 27 человек с эндогенными формами дизонтогенеза 6-9 лет.

Все больные и здоровые испытуемые проходили неврологическое обследование и психометрическое тестирование с помощью следующих тестов:

При выполнении этой пробы испытуемый называл слова с максимальной скоростью начинающиеся на одну букву в течение 1 минуты. Тестирование повторялось трижды на три разные буквы, после чего подсчитывалась суммарное количество слов, которое служило критерием успешности выполнения теста. Для количественной оценки эффективности выполнения пробы БСО доступен только один показатель, а именно произнесенное количество ассоциаций (слов), поэтому корреляционный анализ позволяет оценивать связь характеристик ЛМК и электрической активности мозга только с этой итоговой частью когнитивного процесса. Тест БСО включен в психодиагностическую батарею методов, направленных на оценку высших психических функций (Ruffetal., 1997).

С помощью функциональной магнитно-резонансной томографии (МРТ), и других методов было показано, что основное увеличение ЛМК и энергетического обмена у здоровых людей при тесте БСО наблюдается в левой префронтальной области. Вместе с тем некоторые авторы указывают на вовлеченность в этот процесс также и правой лобной области, дополнительной моторной коры, а также передней поясной извилины и мозжечка. При заболеваниях головного мозга перечень областей, включенных в данный вид когнитивной деятельности, расширяется и видоизменяется в зависимости от патологии (Parksetall, 1988; Osawaetall., 2004; Everhartetall., 2002; и др).

Регистрация ЭЭГ

ЭЭГ регистрировали при закрытых глазах испытуемых в состоянии спокойного бодрствования при выполнении пробы БСО на аппаратно-программном комплексе «Нейро-КМ» (Статокин, Россия) или электроэнцефалографе фирмы NihonKohden (Япония) в 16 отведениях. В качестве референтного использовали объединенный ушной электрод. Частота дискретизации при записи ЭЭГ составляла 256Гц. Компьютерная обработка включала анализ абсолютной, относительной спектральной мощности и когерентности основных частотных диапазонов ЭЭГ (дельта-, тета- альфа-, бета1, бета2), а также одногерцовых частотных диапазонов в интервале от 2 до 30Гц.

Регистрация УПП головного мозга

Исследование УПП производилось с помощью аппаратно-программного комплекса для регистрации постоянных потенциалов "Нейроэнергокартограф-01" с использованием неполяризуемых хлорсеребряных электродов. Активные электроды для регистрации УПП располагались в 12 отведениях в соответствии с Международной системой 10-20, референтный электрод - на запястье правой руки. Для минимизации артефактов кожного происхождения перед регистрацией УПП в областях отведения осуществлялось снижение и выравнивание кожного сопротивления. В процессе записи УПП кожное сопротивление непрерывно контролировалось, что позволяло избегать влияния кожно-гальванических реакций на регистрируемые показатели.УПП анализировали в монополярных отведениях, а также УППв каком-либо отведении по отношению к среднему УПП из 12 отведений (так называемый, локальный УППи межполушарную разность УПП.Подробно методика регистрации описана ранее (ФокинВ.Ф., ПономареваН.В., 2003).

Исследование характеристик ЛМК.

ЛМК изучался с помощью КТ-перфузии на мультиспиральном компьютерном томографе “PhilipsBrilliance 16P” (Butler, 1974). Стандартные характеристики ЛМК: объем кровенаполнения ЛМК (CBV – cerebralbloodvolume) – измеряется в мл крови на 100 г мозговой ткани, скорость ЛМК (CBF-cerebralbloodflow) – измеряется в мл на 100 г вещества мозга в минуту, среднее время прохождения контрастного вещества через заданный объем мозговой ткани, в секундах (МТТ - meantransittime) и время, в секундах до достижения максимального уровня контрастного вещества в исследуемом участке мозга TTP, начиная с 5-ой секунды после внутривенного введения йодсодержащего контрастного вещества. Первые три характеристики связаны между собой следующим соотношением: CBF=CBV/MTT. Все характеристики оценивались на 4-х аксиальных срезах толщиной 6 мм; нижняя плоскость располагалась на уровне базальных ганглиев и таламуса, что соответствует примерно плоскости, проходящей через точки Fp, Т3, Т4 по системе 10х20. Характеристики ЛМК анализировались на участках височной и лобной и теменной коры в правом и левом полушарии, примыкающих к местам расположения электродов, а также в базальных ганглиях и таламусе. Исследуемые участки в лобных, височных и теменных областях находились вплотную к наружному краю коры, их ширина составляла - 1.0 – 1.5 см, длина – 2.0 -2,5 см. Эти участки включали кору и прилежащее белое вещество. Вычислялись также межполушарные различия характеристик ЛМК. Характеристики ЛМК оценивались в двух режимах: с учетом кровотока по сосудам среднего калибра в исследуемом регионе мозга и без учета этого кровотока.

Определение размеров мозолистого тела

Размеры МТ и его 9 отделов оценивали по данным МРТ на сагиттальном срединном срезе мозга. Для разделения МТ на отделы использовали систему координат, где ось абсцисс совпадала с длинной осью структуры, а ось ординат проходила через центр, из которого через равные угловые расстояния проводилась радиальная прямая, которая разделяла МТ на 9 частей, начиная сc1- по с9, - нумерация от передних к задним отделам МТ.

Оценка вегетативных реакций.

У испытуемых измерялось артериальное давление и пульс.

Статистическая обработка

Статистическая обработка производилась с помощью методов вариационной и непараметрической статистики (программа Статистика 7.0). Проводилась оценка нормальности распределения и определялись средние, стандартные отклонения, стандартные ошибки для каждого параметра ЭЭГ и УПП, а также клинических, психометрических и вегетативных характеристик в группах здоровых испытуемых и больных сосудистыми заболеваниями головного мозга. В случаях нормального распределения взаимосвязь между признаками оценивалась с помощью коэффициента корреляции Пирсона, в остальных случаях – с помощью коэффициента ранговой корреляции Спирмена. Различия параметров в группах и при различных экспериментальных условиях, оценивались с помощью дисперсионного анализа при нормальном распределении и критерия Манна-Уитни в остальных случаях.

Регуляция ЛМК является сложным многоуровневым процессом, на который влияют внутри- и внемозговые факторы. Основным внутримозговым фактором контроля ЛМК является метаболизм нервных клеток, меняющийся в зависимости от их работы. Нейрогенные воздействия оказывают существенно меньшее влияние на регуляцию ЛМК. Из внемозговых факторов наибольший вклад вносит деятельность сердца, от которой зависит скорость поступления крови в различные отделы мозга.

Работу сердца в значительной мере контролирует автономная нервная система. Известно, что две ее части - симпатическая и парасимпатическая, как правило, противоположным образом действуют на характеристики сердца и сосудов. В свою очередь, на ВНС влияет и фактор латерализации. Периферические нервы автономной нервной системы единственные из больших нервов, которые являются асимметричными, например, блуждающие и чревные нервы с правой и левой стороны по-разному иннервируют органы грудной и брюшной полости (Rogers, Hermann, 1983). Правосторонняя автономная иннервация в основном влияет на скорость сердечных сокращений, тогда как левосторонняя – на вентрикулярные функции, в том числе и на инотропную деятельность сердца (Craig, 2005). Стимуляция инсулярной коры правого и левого полушария оказывает разное действие на работу сердца: левая инсула вызывает парасимпатический эффект: брадикардию и снижение артериального давления, правая – симпатический эффект: тахикардию и повышение кровяного давления (OppenheimerS.M. etal., 1992). Афферентная и эфферентная иннервация сердца со стороны автономной нервной системы асимметрична (Craig, 2005; KatchanovG. etal., 1996). Представления о симпатическом и парасимпатическом влиянии соответственно правого и левого полушария подтверждают работы, выполненные при частотном анализе сердечных сокращений (Wittlingetall., 1998).

Межполушарные отношения активно изучаются электрофизиологическими методами, в частности, путем регистрации УПП головного мозга. По своему генезу УПП – комплексный показатель, отражающий мембранные потенциалы нервных и глиальных клеток, а также гематоэнцефалического барьера преимущественно на конвекситальной поверхности коры. Увеличение активности нервных клеток вызывает накопление кислых продуктов обмена, рост потенциалов гематоэнцефалического барьера и, соответственно, УПП (Фокин, Пономарева, 2003). По данным УПП, а также других электрофизиологических показателей, межполушарные отношения не являются стабильной величиной. Они меняются при изменении функционального состояния, вызванного, в том числе и сосудистыми заболеваниями головного мозга (Фокин с соавт., 2009).

Целью данного фрагмента работы было исследование взаимосвязи межполушарных показателей активности мозга, отражающих состояние ФМА различных областей коры, полученных при регистрации УПП головного мозга, и характеристик ЛМК, исследованных с помощью перфузионной компьютерной томографии у больных ДЭ. При этом заболевании возможна большая дисфункция одного из полушарий, которая изменяет межполушарные отношения и связанные с ними процессы.

Процедура обследования

Обследовано 29 пациентов (15 мужчин и 14- женщин, средний возраст 62,3+/-2,1) с ДЭ I–II стадии. Исследовался ЛМК и УПП головного мозга. Контрольная группа состояла из 13 мужчин и 13 женщин, средний возраст которых составлял 63,2+/-1,3 лет. У здоровых испытуемых регистрировался УПП.

Перед проведением перфузии пациенту надевали энцефалографический шлем с расположенными в местах регистрации муляжами электродов (Рис.1). Видимые на КТ-снимках электродные муляжи служили реперными метками для последующей оценки характеристик ЛМК именно в месте отведения УПП.

Рис. 1. Компьютерная томограмма головного мозга вместе с муляжами электродов, установленных в лобной, затылочной и височных областях.

Сравнение характеристик распределения УПП у больных ДЭ и здоровых испытуемых того же возраста показало, что средние значения большинства показателей достоверно не различались в обеих группах, однако дисперсия этих показателей была достоверно выше в группе больных. Так, средние значения межполушарной разности УПП в височных отведениях у больных и здоровых составляла -0,5 и -1,1 мВ, а дисперсии 9,3 и 3,1 мВ, соответственно. Различия между дисперсиями по критерию Fдостоверны при p<0,05. Большая вариабельность межполушарной разности УПП у больных ДЭ указывает, вероятно, на неравномерность сосудистого поражения в правом и левом полушариях либо с нестабильностью межполушарных отношений.

У больных ДЭ межполушарные разности УПП были связаны с различными показателями ЛМК. Стабильно с высоким уровнем значимости коррелировали межполушарные разности УПП в височных отведениях с показателем ТТР в височной и лобной коре, а также на уровне базальных ганглиев и таламуса, как в правом, так и в левом полушариях. Таблица 1.

Коэффициенты корреляции между межполушарной разностью УПП в височных отведениях и ТТР в височной и лобной коре, а также базальных ганглиях и таламусе

р – уровень значимости, остальные объяснения в тексте.

Близкие по знаку и величине коэффициенты корреляции для различных отделов мозга указывают на связь межполушарных отношений в височных областях с некоторым единым для всего мозга фактором, регулирующим ТТР. В данном случае таким фактором может быть сердечная деятельность. ТТР – это комплексный показатель, состоящий из 2-х частей: времени поступления контрастного вещества из локтевой вены до мозга и от начала поступления этого вещества в мозг до максимальной его концентрации в исследуемых областях мозга. Первая составляющая прямо зависит от инотропной и хронотропной функций сердца, которые могут меняться под влиянием межполушарных отношений. Об этом свидетельствуют и литературные данные (см. Введение).Кроме того, в работе Щегловой и Пономаревой (2008) показано, что у здоровых испытуемых с преобладанием УПП в правом полушарии, по сравнению с левым, отмечались более высокий индекс Кердо и большая частота пульса. Данная зависимость обнаружена в лобной и центральной областях для индекса Кердо, и в теменной области для пульса. Можно думать, что у лиц с преобладанием УПП в правом полушарии превалируют симпатикотонические влияния.

Была проведена проверкагипотезы о связи межполушарной разности УПП с внецеребральным временем поступления контрастного вещества в мозг и, следовательно, с инотропными и хронотропными характеристиками работы сердца. Время прохождения контрастного вещества в исследуемом регионе мозга известно, оно соответствует МТТ. Предполагается, что кривая накопления контрастного вещества в мозге примерно симметрична, поэтому из величины ТТР вычиталась половина МТТ. Полученная величина примерно соответствует внецеребральному времени прохождения контраста от момента его введения в вену до поступления в мозг. Вычисляли коэффициенты корреляции между этой разностью в различных образованиях головного мозга и межполушарной разностью УПП в височных областях. Табл.2.

Коэффициенты корреляции между межполушарной разностью УПП в височных отведениях и разностью ТТР-0,5 МТТ в височной и лобной коре, а также базальных ганглиях и таламусе.

Таблицы 2 и 1 близки между собой по значениям коэффициентов корреляции, что подтверждает связь межполушарной разности УПП в височных отведениях с внецеребральным временем поступления контрастного вещества в мозг. Интересно, что подобная связь отсутствует для межполушарных разностей УПП в других межполушарных отведениях. Это может быть связано с тем, что именно в отношении височной (инсулярной) коры показан наиболее яркий эффект разнонаправленного влияния правого и левого полушария на активность ВНС (Oppenheimeretall.,1992). Возможно, что при регистрации УПП в височных отведениях частично регистрируется активность, идущая от инсулы, либо другие отделы височной коры взаимодействуют с инсулярной корой и также могут опосредовано влиять на вегетативный тонус. Дальнейший анализ межполушарных отношений показал, что локальный УПП в височной области левого полушария положительно коррелирует с величиной ТТР: коэффициент корреляции варьирует от 0,69 до 0,81 при уровне значимости менее 0,001. Этот же показатель в правом полушарии демонстрирует отрицательную корреляцию, которая, однако, выражена значительно менее сильно, чем в левом. Если положительная корреляция локального УПП с ТТР отчетливо регистрируется во всех исследуемых слоях и образованиях, то отрицательная – только в некоторых, однако различия по знаку сохраняются во всех исследованных образованиях. Рис.2.

Рис.2. Корреляции локальных УПП в правой и левой височных областях с ТТР в этих же областях

Таким образом, полученные данные подтверждают точку зрения, что активация левого полушария приводит к усилению парасимпатикотонии, а правого – к росту симпатикотонии. При этом по нашим данным, ТТР более чувствителен к изменениям активности левого полушария, чем правого.

В литературе (Kontos, 1981; Maedaetall., 2008)много внимания уделяется роли автономной нервной системы в регуляции просвета сосудов головного мозга. В этом случае должны меняться такие показатели ЛМК, как CBF и CBV. По общему мнению, подобное воздействие существует, но оно значительно менее выражено, чем симпатические и парасимпатические влияния на работу сердца.

Таким образом, дисперсия межполушарных отношений, по данным УПП, у больных ДЭ выше, чем в норме, что является отражением нарушения функционирования мозга вследствие хронической недостаточности его кровоснабжения.

По показателям УПП межполушарные отношения в височных областях коррелируют с такой характеристикой ЛМК как ТТР. При этом локальный УПП в левой височной области положительно коррелирует с ТТР в обоих полушариях, а аналогичный показатель в правом полушарии - отрицательно.Межполушарные отношения между височными областями, вероятно, оказывают влияния на ВНС.

У здоровых и, особенно, у больных с хронической сосудистой недостаточностью ментальная нагрузка может вызвать наряду с процессами переработки когнитивной информации в разных областях коры, активацию симпатической нервной системы, развитие ментального стресса, и изменение церебрального энергетического обмена. Под ментальным стрессом подразумевается стресс, вызванный когнитивной нагрузкой. Существенную роль в сосудистой реактивности играет измененное под влиянием возраста или заболевания состояние самой сосудистой стенки. Когнитивная нагрузка может выступать как стрессор, зависящий от возраста, социального статуса и самооценки личности. С возрастом стрессогенная роль когнитивной нагрузки усиливается (Hugdahl, 1996; Madsenetal., 1992; Neupertandall, 2006; Schwartzandall, 2011; Dahleandall, 2009).

Активация ВНС направлена на оптимизацию когнитивных процессов, в первую очередь, на поддержание определенного уровня энергетического метаболизма, необходимого для выполнения конкретной когнитивной деятельности. Часто это достигается через механизм стресса, который сопровождается образованием лактата, выбросом в кровь катехоламинов, повышением частоты сердечных сокращений и артериального давления(Madsenetal., 1992;Harriset all., 2000; Nestle, 1969).

При ментальном стрессе у здоровых испытуемых скорость метаболизма кислорода может незначительно снизиться, а уровень лактата значительно, в три с лишним раза, увеличиться, что свидетельствует об увеличении роли анаэробного окисления в этом виде стресса (Madsen, 1992). Из-за недостаточной перфузии значительное усиление гликолиза при когнитивной нагрузке у больных с церебральной сосудистой недостаточностью также имеет место. При ментальном стрессе наблюдается вазоконстрикторный эффект, при этом возрастает риск кардиоваскулярных поражений (Dahleandall, 2009; Harrisetal., 2000).

Можно предполагать, что у больных с хроническим нарушением мозгового кровообращения (например, с ДЭ) даже незначительная когнитивная нагрузка вызывает симпатикотонию и последующие изменения по типу ментального стресса, влияющие на эффективность когнитивных процессов (Nestle, 1969; Jiangetal., 1996). В какой мере эти процессы затрагивают ЛМК, от которого в значительной мере зависит успешность осуществления когнитивных функций? Отражаются ли эти процессы на активности ВНС? Ответы на эти вопросы являлись целью данного фрагмента работы, выполненной на больных ДЭ при реализации ими когнитивной нагрузки - тесте БСО. Тест БСО – как правило, не используется для вызова ментального стресса у здоровых испытуемых(Jianget all., 1996), возможно, что у больных ДЭ тест БСО может сопровождаться вегетативными реакциями характерными для ментального стресса. Исследование вегетативного сопровождения когнитивных процессов у больных ДЭ необходимо для более полного понимания природы заболевания и резервных возможностей мозга.

Испытуемые. Обследовано 39 пациентов (20 мужчина и 19 женщин, средний возраст 62,0+/-1,4 года) с ДЭ I–II стадии. Диагноз ДЭ устанавливался при наличии основного сосудистого заболевания и рассеянных очаговых неврологических симптомов в сочетании с общемозговыми: головная боль, головокружение, шум в голове, снижение памяти, работоспособности и интеллекта (Суслина с соавт., 2009; Кадыков с соавт., 2006).

У всех пациентов регистрировались характеристики ЛМК, УПП и проводилось психологическое тестирование. У 15 пациентов перфузия проводилась дважды до пробы БСО и во время этой пробы. Это позволило оценить нейродинамические изменения характеристик ЛМК в головном мозге, связанные с когнитивной пробой.

Больные ДЭ образуют достоверно меньшее количество вербальных ассоциаций в пробе БСО, чем здоровые испытуемые: 38,6+/-1,6 и 54,7+/-2,2 слов, соответственно (значимость различий при p<0,01).

При выполнении пробы БСО наблюдается динамика вегетативных реакций, происходят генерализованные и локальные изменения в распределении УПП и ЛМК.

При выполнении пробы БСО более чем у половины больных ДЭ увеличивается частота сердечных сокращений, систолическое и диастолическое давление. В среднем для данной выборки частота сердечных сокращений увеличилась на 4,3+/-1,1 уд. мин (р=0,0008) и наблюдался рост диастолического артериального давления на 3,6+/-1,3 мм рт.ст. (р=0,014). У здоровых испытуемых с высокой чувствительностью к стрессу под влиянием пробы БСО также наблюдались изменение артериального давления и пульса (Everhartetal., 2002).

Под действием БСО у здоровых и больных происходили генерализованные позитивные сдвиги УПП во всех монополярных отведениях. Средний сдвиг УПП при выполнении пробы БСО у здоровых 4,9+/1,5 мВ; у больных 4,1+/1,1 мВ. Сдвиг УПП, вероятно, связан с развитием ментального стресса. Ранее было показано, что развитие стресса, оцениваемого по уровню кортизола в крови, сопровождается увеличением среднего УПП (Фокин, Пономарева, 2003). Возможно, что сдвиг УПП связан с увеличением гликолиза и накоплением лактата, как это показано придругих когнитивных тестах (Madsenetal., 1992).

Сдвиг среднего УПП коррелирует с изменением характеристик ЛМК преимущественно в бассейне средней мозговой артерии. Так, во время выполнения пробы БСО величина MTT в правой и левой височной области отрицательно связана со средним УПП (-0,63; р=0,009 и -0,55; р=0,028). Изменение CBF в левой височной области положительно коррелирует с изменением среднего УПП (0,64, р=0,008). Таким образом, у больных ДЭ, рост среднего УПП наблюдается при активации ЛМК (сокращении МТТ и увеличении CBF).

При выполнении пробы БСО достоверно сокращается время прохождения контрастного вещества от момента его введения до достижения максимальной концентрации во всех исследованных областях головного мозга (TTP). В частности, средний сдвиг характеристик TTP в правой и левой височной области у больных ДЭ сократился на 1,3+/-0,4 и 1,4+/-0,4 сек, соответственно. Кроме этого достоверно сокращается ТТР в передней мозговой артерии и в сагиттальном синусе на 1,26+/-0,19 сек и 1,33+/-0,22 сек, соответственно. Проведенные ранее наблюдения показывают, что подобное сокращение времени ТТР наиболее вероятно связано с симпатической активацией (Фокин с соавт., 2010; Фокин с соавт., 2011).

Контрольные наблюдения указывают, что без пробы БСО, повторно сделанное измерение ТТР статистически значимо не различается от первоначального. Фактор повторных измерений (R1) для ТТР в височной области левого полушария, подсчитанный c помощью однофакторного дисперсионного анализа (Anova), равен 0,11 (р=0,496): аналогичные результаты и для правого полушария R1=0,37 (p=0,513). Это свидетельствует о том, что повторно сделанные измерения ТТР сами по себе не изменяют значений ТТР, а значит, наиболее вероятно, сокращение времени ТТР происходит под влиянием выполнения пробы БСО.

Генерализованные изменения УПП и ТТР прямо не коррелируют с эффективностью выполнения когнитивного теста БСО, хотя нельзя исключить опосредованных влияний на словесную продукцию.

Рассмотрим характеристики ЛМК и УПП, которые влияют на успешность выполнения пробы БСО.

2. Характеристики ЛМК и УПП, влияющие на успешность выполнения пробы БСО.

Образование ассоциаций в пробе БСО зависит от фоновой и измененной под влиянием теста интенсивности церебрального энергетического обмена в различных областях мозга. В данной работе рассмотрены, в основном, влияния фоновых характеристик ЛМК и УПП. Чтобы определить эти области, вовлеченные в выполнение теста БСО, исследовалась взаимосвязь количества ассоциаций, названных испытуемыми, с характеристиками УПП и ЛМК.

Фоновые характеристики ЛМК, являются фактором, от которых зависит количество вербальных ассоциаций, представлены в таблице 2. Исследовалось два значение фактора: выше и ниже среднего уровня характеристик ЛМК в различных образованиях мозга. Характеристики ЛМК, являющиеся фактором, влияющим на вербальную беглость, указывают на то, какие структуры первично вовлечены в процесс образования вербальных ассоциаций. По величине фактора (F) и уровню значимости (р) можно, в определенной мере, судить об их роли в этом процессе. Это, главным образом, значения CBF в правой и левой лобной коре, правом таламусе, МТТ в левой теменной области, а также межполушарные разности CBF в височной коре и МТТ в теменной коре.

Фоновые характеристики ЛМК (факторы), влияющие на количество вербальных ассоциаций в пробе БСО

F- критерий; р – уровень значимости фактора;
d и s – правое и левое полушарие, соответственно.

Более детальный анализ указывает, что больший ЛМК в левой височной и теменной коре, относительно симметричных областей правого полушария, способствует высокой словесной продукции в тесте БСО, по сравнению со случаями преобладания активности ЛМК в правом полушарии. Увеличению количества ассоциаций способствует также подъем CBF в лобной коре обоих полушарий, а также CBV в теменной коре левого полушария.

Полученные результаты указывают, что корковые области, влияющие на результат теста БСО, те же, что и у здоровых людей среднего возраста, выполнявших этот тест (Warkentinandall, 1991).

Обнаружены также межполушарные асимметричные характеристики ЛМК и УПП, коррелирующие с количеством ассоциаций. Найдены положительные линейные корреляции между количеством слов в пробе БСО и асимметричной межполушарной разностью УПП, а также менее выраженную корреляцию количества слов в тесте БСО с асимметричной разностью CBV. Разности высчитывались между правой лобной и левой височной областями (Рис. 3).

Рис.3. Корреляция между количеством слов в пробе БСО и фоновыми значениями межполушарной разности УПП (А), а также межполушарной разностью CBV (Б).

На рисунке слева (А) по оси абсцисс – межполушарная разность УПП в мВ между УПП в правой лобной и левой височных областях (Fd-Ts).Справа (Б) по оси абсцисс – межполушарная разность CBV в мл на 100 г ткани между правой лобной и левой височной областями (fCBVd-tCBVs).

По оси ординат – количество слов при выполнении пробы БСО. Значимая корреляция между асимметричной разностью УПП и количеством словесных ассоциаций сохраняется и во время выполнения пробы БСО.

Таким образом, наряду с симметричными межполушарными связями при выполнении пробы БСО в данной работе выявлены и асимметричные межполушарные коммуникации, в частности, между правой лобной и левой височной корой, которые тесно связаны как с когнитивными, так и с энергетическими процессами (см. также раздел 3 настоящего отчета).

Найденная корреляционная зависимость свидетельствует о том, что более высокие значения УПП в правой лобной области по сравнению с УПП в левой височной способствуют большей словесной продукции, чем в противоположном случае, что может указывать также на вовлеченность правой лобной области в когнитивный процесс образования ассоциаций. Это подтверждает и факторный дисперсионный анализ: локальный УПП в правой лобной области является фактором, влияющим на словесную продукцию при выполнении пробы БСО (F=4,6; р=0,04). По нейропсихологическим данным функция правой лобной области связана с поддержанием определенного объема внимания (Парняков, Власова, 2004), возможно, поэтому ее усиление способствует большей вербальной беглости.

Некоторые изменения характеристик ЛМК, хотя и не коррелируют с количеством ассоциаций, но вполне могут быть связаны с когнитивными процессами, принимающими участие в их образовании. Например, под влиянием когнитивной нагрузки межполушарные разности характеристик ЛМК (CBV, CBF) между левой и правой лобной областью достоверно увеличиваются (0,51+/-0.23 мл/100г; 5,3+/-2.3 мл/100г*мин, соответственно). Эти изменения обусловлены относительным увеличением CBV и CBF в левом полушарии по сравнению с CBV и CBF в правом полушарии. Это хорошо согласуется с данными литературы о значительном вкладе левой лобной области в образование ассоциаций при пробе БСО (Parkset all., 1988; Warkentinetal., 1991).

Кроме того, рассмотренные выше неспецифические генерализованные реакции, опосредованно также могут оказывать определенное влияние на процесс образования ассоциаций. Например, имеет место отрицательная корреляция между средним УПП и асимметричной разностью УПП как в фоне, так и во время выполнения пробы (r=-0,48; p=0,003 и r=-0,45; p=0,005, соответственно). Это означает, что положительный сдвиг УПП во время пробы БСО сопровождается снижением асимметричной разности УПП и тем самым может оказывать опосредованное влияние на успешность выполнения этой когнитивной пробы. Кроме того, эта асимметричная разность УПП связана отрицательной корреляционной зависимостью с разностью ТТР между сагиттальным синусом и передней мозговой артерией (r=-0,36; p=0,03). Это означает, что большим значениям разности УПП между правой лобной и левой височной областями соответствует более короткое время прохождения крови по мозгу. Это может оказывать неспецифическое активирующее влияние на различные области мозга, особенно у больных ДЭ с их хронической недостаточность мозгового кровообращения, и способствовать более высокой продуктивности в пробе БСО.

Таким образом, у больных ДЭ исследовалось влияние когнитивного теста БСО на характеристики ЛМК, УПП головного мозга и характеристики артериального давления и пульса. При выполнении больными ДЭ теста БСО наблюдались два рода процессов. Первый - непосредственно связанный с переработкой когнитивной информации преимущественно в лобной, височной и теменной коре левого полушария и коррелирующий с успешностью выполнения теста БСО. Межполушарные отношения, в том числе и асимметричные, также оказались включенными в этот процесс. Второй – направленный на энергетическое обеспечение когнитивных процессов, проявляющийся в усилении симпатической активации, которая также влияет на успешность выполнения теста БСО. В мозге эти явления проявляются в виде генерализованных и локальных реакций.

Таким образом, у больных ДЭ умеренная ментальная нагрузка вызывает наряду со специфической активностью по переработке когнитивной информации в коре больших полушарий, также заметную активацию ВНС, направленную на энергетическое обеспечение когнитивной деятельности.

Слуховая кора правого полушария (преимущественно височно-теменная и лобная области) наиболее активно принимает участие в обработке слухового стимула, представленного тоном и шумом, тем самым, подтверждая важную роль в постоянном внимании, оценке стимула, обнаружении цели, рабочей памяти и процессах её обновления (Вартанян, 1999; Фокин с соавт., 2009, , Gilmore C.S. etall., 2009). Наличие и степень межполушарной латерализации слуховых длиннолатентныхВП дает возможность оценить функциональную асимметрию полушарий в процессе анализа слуховых сигналов, о чем свидетельствуют результаты ряда исследований (AlexanderJ.E. etall., 1996, HineJ. etall., 2007 , Gilmore C.S. etal., 2009 ). Известно, что амплитуда, топография и источник компонентов длиннолатентных слуховых ВП существенно зависимы от стороны акустической стимуляции. Результаты исследований показали: при обработке моноаурального слухового сигнала, представленного тоном или шумом, у здоровых людей наиболее активированными оказались височно-теменная и лобная области правого полушария, тесно связанные с относительно поздними, когнитивными компонентами (P250, P300, N300) (AlexanderJ.E. etall., 1996, Gilmore C.S. etal, 2009).

Однако в литературе на данный момент недостаточно сведений о гендерных различияхпри полушарном анализе акустических сигналов. В свою очередь, у взрослых мужчин и женщин наибольшие различия присутствуют в организации речевых процессов и в зрительно-пространственной организации. У мужчин наблюдается лучшая ориентация в пространстве, а женщины превосходят мужчин в речевых функциях (Фокин с соавт., 2009; Kimura, 1983). Поэтому в большинстве физиологических работ поиск гендерных различий фокусируется именно на этих областях.

Целью данной работы стало изучение гендерных различий в функциональной асимметрии полушарий при обработке слухового сигнала, показателем чего может служить полушарная латерализациядлиннолатентных слуховых ВП.

В исследовании принимали участие 30 здоровых испытуемых, из них 19 женщин-правшей и 11 мужчин-правшей в возрасте до 50 лет, средний возраст которых составил 31,37 + 1,68 лет.

Слуховые ВП были зарегистрированы стандартным методом дискриминации слухового стимула (“oddball парадигмы”) c помощью аппаратно-программного комплекса «Нейро-КМ» в лобных областях обоих полушарий.

Значимых различий в межполушарном распределении латентных периодов и амплитуд длиннолатентных слуховых ВП у мужчин не отмечалось. В свою очередь, у женщин выявлено значимое преобладание латентности компонента Р2 в левом полушарии и амплитуд компонентов Р3 и N3 в правом полушарии.Рис.4.

Рис.4. Амплитуда компонентов P2, N2, P3 и N3 длиннолатентных слуховых ВП в правом и левом полушариях у мужчин (А) и женщин (B)

Результаты исследования показали, что в асимметрии полушарий при обработке слухового сигнала существенную роль играет фактор гендерных различий.

Анализ показателей длиннолатентных слуховых ВП демонстрирует преобладание активности правого полушария при обработке слухового сигнала у женщин преимущественно в лобных отделах, а также отсутствие идентичной латерализации потенциалов у мужчин. Данные получены на основании характеристик поздних, когнитивных компонентов, зарегистрированных в правом полушарии (P300, N300), генерированию которых способствует процесс дискриминации слухового стимула (AlexanderJ.E. etal, 1996).

Аналогичные результаты о преобладании амплитуды компонентов длиннолатентных слуховых ВП в правом полушарии показаны в исследованиях AlexanderJ.E. etal, 1996, HineJ. etal, 2007 , Gilmore C.Setal., 2009, однако в указанных работах не анализировались гендерные различия.

В литературе имеются данные о том, что при прослушивании и запоминании словесной информации на основании анализа альфа- и тета- ритмов ЭЭГ при запечатлении слов у мужчин-правшей наблюдается активация левого полушария и снижение активности правого полушария, тогда как у женщин эти процессы не вызывают заметных ЭЭГ- реакций (Warrenburg, Pagano, 1981; Федотчев, 1985; Отмахова, 1987).О половом диморфизме и структурных различиях полей лобной области у мужчин и женщин имеются данные Оржеховской (2002), которая обнаружила, что показатели нейроглиальных отношений, главным образом число сателлитных глиоцитов, окружающих нейроны, больше у женщин в поле 47 (осуществляющем регуляцию эмоциональных процессов),а у мужчин – в поле 8,и особенно в хвостатом ядре (т.е. в моторных структурах).

Считается, что левое полушарие ответственно за восприятие и генерацию звуков речи, а также более высокий уровень общей речевой активности, правое же полушарие, в свою очередь, способствует улучшению выделения сигнала из шума, обеспечивает понимание эмоционального содержания интонаций, опознание по голосу, звуку, участвует в модуляции частот голоса (Вартанян И.А, 1999). Полученное в нашем исследовании повышение амплитуды длиннолатентных слуховых ВП в правом полушарии у женщин отражает преобладание его активности над левым в процессе обработки стимула. Данный факт, возможно, связан с физиологической особенностью реакции на слуховой сигнал у женщин по сравнению с мужчинами, сопряженной с более выраженным эмоциональным компонентом при восприятии сигнала и более глубокого анализа интонационных его характеристик, что напрямую связано с функциями правого полушария.

Таким образом, результаты исследования позволяют заключить, что в обработке слухового стимула у женщин в возрасте до 50 лет правое полушарие принимает более активное участие по сравнению с левым. В свою очередь у мужчин идентичной полушарной латерализации не отмечается. Анализ результатов исследования показал наличие влияния фактора гендерных различий в полушарном анализе слуховых сигналов, вероятно, связанный с эмоциональными, анатомическими и физиологическими особенностями их восприятия у женщин.

Изменения межполушарного взаимодействия при нормальном и патологическом старении сказываются на когнитивных функциях, вызывая снижение памяти и внимания различной степени выраженности (Rossetall., 2005; Bucuretall., 2008).Механизмы таких изменений связаны с морфо-функциональными перестройками в комиссуральных системах, важнейшей из которых является МТ (etall., 2006; Р.Н. Коновалов, 2007).Эта структура состоит из миелинизированных волокон, значительную часть которых составляют аксоны пирамидных нейронов 3-5 слоев коры (Innocenti, 1986).Уменьшение размеров МТ при старении обусловлено нарушением синтеза и восстановления миелина, зависящим от дисфункции олигодендроглиоцитов, продуцирующих миелин и чрезвычайно чувствительных к изменениям кровообращения и метаболизма (Jantaratnotaietall., 2003).Кроме того, дегенерация нейронов коры, аксоны которых образуют МТ, сопровождаются атрофическими изменениями этой структуры (Hampeletal., 2000). Определенную роль в изменении размеров МТ может играть снижение мозгового кровообращения при старении (Кротенкова с соавт., 2005).

Предполагается, что инволюция МТ в первую очередь затрагивает его передние отделы, где миелинизация завершается наиболее поздно (Allenetall., 1991). В этих отделах (клюве и колене), с которыми преимущественно связывают организацию процессов внимания и памяти, проходят проекции в основном от лобных долей коры. Задние отделы (тело, перешеек и валик) соединяют теменные, височные и затылочные области и участвуют, главным образом, в сенсорных процессах (Jokinenetal., 2008). В МТ наряду с гомотопическими имеются и гетеротопические проекции, которые соединяют несимметричные участки коры (Boussaoudetal., 2005).

Межполушарная когерентность ЭЭГ, характеризующая эффективность функциональной взаимосвязи между полушариями (Boldyrevaetal., 2007), снижается при нормальном старении (Kikuchietall 2000; Пономарева с соавт., 2007), однако зависимость этого показателя от размеров МТ исследована лишь при патологии. Показано в частности, что при болезни Альцгеймера уменьшение размеров МТ линейно связано со снижением когерентности ЭЭГ (Pogarelletal., 2005). Недостаточно изучено также, как изменения когерентности и размеров МТ при нормальном старении влияют на когнитивные функции.

Целью настоящей работы являлось исследование морфо-функциональных показателей межполушарного взаимодействия при нормальном старении. Для этого изучали 1) влияние возраста на площадь МТ, межполушарную когерентность ЭЭГ и когнитивные показатели; 2) зависимость когнитивных показателей от параметров МТ и межполушарной когерентности ЭЭГ; 3) зависимость межполушарной когерентности ЭЭГ от размеров МТ.

Обследовано 42 здоровых испытуемых в возрасте от 38 до 81 года (средний возраст 53,4+1,4 года). Все испытуемые проходили неврологическое, ЭЭГ и МРТ обследование для исключения церебральной патологии. По результатам тестирования функциональной межполушарной асимметрии для исследования отбирали только правшей. Проводился анализ параметров межполушарной когерентности ЭЭГ, размеров МТ и когнитивных функций.

Выявлена отрицательная корреляция с возрастом общей площади МТ, а также площади его передних (с2, с3), средних (с4) и задних (с7) отделов (табл. 4). Наиболее тесно (p<0,01) с возрастом было связано снижение площади передних отделов c2 МТ.

БСО – продукция слов в тесте БСО, КВП – кратковременная вербальная память, оцененная по количеству слов, воспроизведенных после их первого предъявления. Представлены только достоверные коэффициенты корреляции (p<0,05), жирным шрифтом указаны коэффициенты корреляции с уровнем значимости p<0,01. Курсив - коэффициенты корреляции Спирмена, а обычный шрифт – коэффициенты корреляции Пирсона.

Межполушарная когерентность всех основных частотных диапазонов ЭЭГ была связана с возрастом отрицательной корреляцией (рис. 5). В альфа- и бета-диапазонах связь с возрастом была более выражена в передних и менее выражена в задних отделах мозга.

Рис.5. Взаимосвязь межполушарной когерентности ЭЭГ и возраста. Пунктирными линиями соединены области, когерентность между которыми связана значимой (p<0,05) отрицательной корреляцией с возрастом

При старении продукция слов в тесте БСО снижалась (коэффициент корреляции между возрастом и БСО составил -0,36, p=0,02), в то время как зависимость показателей кратковременной вербальной памяти и счета от возраста не достигала уровня значимости.

Показатель продукции слов в тесте БСО был связан положительной корреляцией с размерами передних (с1,с2), средних (с5, с6) и задних (с7, с8) отделов МТ. Показатели кратковременной вербальной памяти (количества слов, воспроизведенных после первого предъявления) также коррелировали с размерами передних (с2, с3), средних (с4, с6) и задних (с7) отделов МТ (табл. 4). Показатели счета не были связаны с размерами МТ.Отмечалась положительная корреляция ответов в тесте БСО и межполушарной когерентности (рис. 6). Показатели кратковременной вербальной памяти были связаны положительной корреляцией с межполушарной когерентностью всех основных частотных диапазонов ЭЭГ, но в наибольшей степени с когерентностью альфа- и бета-активности (рис. 7).

Рис. 6. Взаимосвязь межполушарной когерентности ЭЭГ и продукции слов в тесте БСО. Линиями соединены области, когерентность между которыми связана значимой (p<0,05) корреляцией с показателями БСО

Рис.7. Взаимосвязь межполушарной когерентности ЭЭГ и кратковременной вербальной памяти (воспроизведения слов после их первого предъявления). Линиями соединены области, когерентность между которыми связана значимой (p<0,05) корреляцией с показателями вербальной памяти

Рис.8. Взаимосвязь межполушарной когерентности ЭЭГ и площади передних отделов МТ (с2). Линиями соединены области, когерентность между которыми связана значимой корреляцией с площадью передних отделов МТ (с2).

Рис. 9. Взаимосвязь межполушарной когерентности ЭЭГ и площади задних отделов МТ (с8). Линиями соединены области, когерентность между которыми связана значимой корреляцией с площадью задних отделов (с8) МТ. Остальные обозначения те же, что на рис. 1.

Контрольный анализ показал, что взаимосвязь когерентности, параметров МТ и когнитивных показателей наблюдается в норме в группе 21 здоровых женщин среднего возраста (35-54 лет), что свидетельствовало против опосредованности в основной выборке корреляции между этими характеристиками фактором старения (рис. 10, 11).

Рис. 10. Корреляция между межполушарной когерентностью альфа-ритма (P4-T3) и площадью задних отделов МТ (c8) в норме в среднем возрасте (r=0,58, p<0,01)

Рис. 11. Корреляция между площадью задних отделов МТ (с7) и показателями теста БСО в норме в среднем возрасте (r=0,52, p=0,02)

Результаты настоящей работы свидетельствуют о более значительном участии межполушарного взаимодействия в обеспечении речевых и мнестических функций, чем функции счета. Выявлено, что с большей площадью МТ и более высокой межполушарной когерентностью ЭЭГ связаны повышение словесной продукции в тесте БСО и улучшение показателей кратковременной памяти, но не показателей счета. Такая зависимость наблюдалась как в общей выборке, так и у здоровых людей среднего возраста, что позволяет считать межполушарное взаимодействие значимым фактором, определяющим индивидуальные особенности кратковременной вербальной памяти уже в среднем возрасте. Это в целом соответствует и результатам других авторов, показавших связь показателей МТ с вербальными функциями в норме (Clarke, E.Zaidel, 1994). Снижение когнитивных показателей, опосредованное изменением межполушарного взаимодействия, может быть достаточно выраженным в пожилом возрасте, когда размеры МТ и межполушарная когерентность ЭЭГ закономерно уменьшаются. Межполушарная дезинтеграция при старении сказывается на межполушарной асимметрии, что имеет значения для продолжительности жизни (В.Ф. Фокин с соавт. 1997).

Обнаруженная в этой работе зависимость межполушарной когерентности от размеров МТ свидетельствует, что межполушарная когерентность в норме отражает процессы межполушарного взаимодействия, реализация которых опосредована МТ. Ранее аналогичная зависимость была найдена при патологии (Pogarelletall., 2005). Влияние других мозговых комиссур на межполушарную когерентность является предметом дальнейших исследований. Представляет интерес, что выявленные в настоящей работе корреляции между когерентностью и когнитивными показателями касаются межполушарной когерентности как между симметричными, так и между асимметричными областями, что указывает на возможную роль как гомо- так и гетеротопических проекций в межполушарном взаимодействии и обеспечении когнитивных функций.

Полученные нами результаты свидетельствуют, что при старении снижение межполушарной когерентности альфа- и бета-ритмов происходит преимущественно в передних отделах мозга. Более высокая отрицательная корреляция также найдена в настоящей работе между возрастом и площадью передних отделов МТ, что соответствует и данным других авторов (Allenetall., 1991). Снижение межполушарной когерентности при нормальном старении, а также уменьшение размеров МТ являются взаимосвязанными процессами, ведущими к ухудшению межполушарного взаимодействия и снижению когнитивных функций.

По современным представлениям ФМА головного мозга проявляется в виде стабильных и изменчивых показателей церебральной латерализации (стационарной и динамической организации ФМА) (Фокин с соавт., 2009). Данные о динамической организации функциональной асимметрии являются существенным дополнением классических представлений обустойчивых структурно-функциональных различиях правого и левогополушария (Фокин с соавт., 2000; Фокин, Пономарева, 2004).

Межполушарные отношения, оцененные с помощью электрофизиологических показателей активности головного мозга, демонстрируют выраженную трансформацию при динамике функциональных состояний. Среди электрофизиологических показателей, использующихся при изучении межполушарных отношений, большое внимание уделяется регистрации и анализу УПП головного мозга.

Показано, что более высокие значения УПП в какой-либо области головного мозга отражают увеличение энергозатрат в этой области. Например, относительное повышение значений УПП над доминантным полушарием у человека соответствуют более высокой степени утилизации глюкозы в этом полушарии (Фокин с соавт., 1986). Напротив, значительное снижение УПП может свидетельствовать о резком уменьшении функциональной активности этого участка мозга, например, при последствиях острого нарушения мозгового кровообращения (Пономарева, 1986) или после инъекций бензодиазепинов(Шимко, Фокин, 2000).

Установлена взаимосвязь между психофизиологическими показателями и характеристиками УПП, особенно в условиях учебной нагрузки (Фокин с соавт., 2000). Выявлено, что при нагрузках, сопровождающихся активацией мозговых структур, УПП в соответствующих областях, как правило, увеличивается. В частности, при чтении этот показатель закономерно повышается, преимущественно в левом полушарии (Пономарева, Фокин, 2001).

Роль внимания при чтении исключительно велика. Величина концентрации внимания – это одна из характеристик функционального состояния центральной нервной системы (ЦНС). Степень сосредоточения, развития внимания, организации и управления вниманием значительно влияют на показатель скорости чтения (СЧ) (Андреев, 2000).

Исследования, проведенные в неврологических, психиатрических и терапевтических клиниках, а также в авиационной и спортивной медицине, подтвердили информативность и репрезентативность УПП, как показателя энергозатрат головного мозга (Фокин, Пономарева, 2003).

В настоящей работе была поставлена задача: изучить модуляцию церебральных УПП и психофизиологических характеристик высшей нервной деятельности (ВНД) мальчиков-правшей 10-11 лет с лево- и правосторонним типами межполушарной асимметрией в условиях тренировки концентрации.

В работе изучали влияния длительной тренировки концентрации внимания на интенсивность энергозатратных процессов головного мозга, оцениваемых по УПП мозга (Фокин, Пономарева, 2003). Исследования проведены на 21-м мальчике-правше 10-11 лет в начале обучения в школе быстрого чтенияи 13-и этих же детях в конце психофизиологической тренировки.

Было два вида тренировки концентрации внимания:

В настоящей работе проведен дифференцированный анализ изменений реактивной (РТ) и личностной (ЛТ) тревожности с динамической межполушарной асимметрией в условиях кондиционирующей тренировки концентрации внимания в школе быстрого чтения.

В соответствии с программой исследования анализ динамики УПП в условиях концентрации внимания при последовательном предъявлении таблиц Шульте начинался с регистрации контрольного блока информации (50 статистических вариант в блоке, полученных с интервалом 2 сек). Непосредственно после этого ученикам последовательно предъявляли 10 таблиц Шульте и продолжали анализировать УПП с идентичным интервалом.

В условиях начальной тренировки концентрации внимания (при последовательном предъявлении серии таблиц Шульте) в зависимости от меры усиления активности правого или левого полушарий выявлено две группы динамической ФМА: с левосторонним типом ФМА (ЛТА) [рис.1а] и группа детей с преобладанием активности в правом полушарии (правосторонний тип асимметрии - ПТА) [рис.1б].

В группу детей с левосторонним типом ФМА (ЛТА) входило 10 мальчиков, у которых в процессе предъявления таблиц Шульте наблюдался преобладающий рост УПП в левом доминантном полушарии. В группу детей с правосторонним типом асимметрии (ПТА) входило 11 мальчиков  с преобладающим ростом УПП в правом доминантном полушарии.

Таким образом, у детей 10-11 лет обоих исследуемых групп обнаружен нейрофизиологический феномен нарастания УПП как в правом (Td), так и в левом (Ts) полушариях головного мозга, по-видимому, отражающий динамику интенсивности церебрального энергетического обмена в полушариях головного мозга.

Анализ динамики изменений УПП при начальной тестирующей тренировке концентрации внимания свидетельствует, что эскалация УПП доминантного полушария на предъявление серии таблиц Шульте более выражена у детей с левосторонним типом межполушарной асимметрии (ЛТА), нежели у школьников с преобладанием активности в правом полушарии (ПТА).

Причем тенденция к возрастанию церебральных УПП у мальчиков в левом полушарии обнаружена не только при предъявлении последней, 10-ой таблицы Шульте, но и при анализе динамики средних величин нарастания амплитуды УПП в ответ на предъявление первых 5-и таблиц, вторых 5-и таблиц, а также ─ всех 10-и таблиц Шульте [табл. №5].

В условиях начальной тренировки концентрации внимания обнаружены не только межгрупповые различия ─ преобладающая величина нарастания церебрального энергетического обмена в правом или левом полушариях, но и внутригрупповые различия ─ больший градиент нарастания величин УПП в доминантном полушарии, нежели субдоминантномприпредъявления серии таблиц Шульте. Этот второй феномен может лежать в основе процесса нарастания величин межполушарной асимметрии УПП (т.е. разности УПП в правом и левом полушариях) при предъявлении) серии таблиц Шульте.

В конце обучения наблюдается снижение динамики изменения УПП при предъявлении таблиц Шульте, это уменьшение больше в левом полушарии (Табл.6).

Нейрофизиологический феномен преобладающей реактивности УПП у детей с левосторонним типом ФМА, чем у детей с правосторонним типом ФМА, сочетается с рядом психофизиологических данных: сокращением времени проработки таблиц Шульте, нарастанием СЧ изменением РТ и ЛТ.

Полученные данные свидетельствуют о существовании 2-х стратегий обучения детей 10-11лет быстрому чтению:

При этом дети с ЛТА, понижающие уровень тревожности после обучения, были более успешными в обучении (показали большее посттренинговое увеличение СЧ и сокращение ВПТ) Шульте, нежели дети с ПТА.

Вместе с тем, дети ПТА, повышающие уровень тревожности («оптимальный индивидуальный уровень полезной тревоги») (Спилберг, Ханин, 2000) хотя и повышали СЧ и сокращали ВПТ после обучения, но, по-видимому, пользовались менее конструктивной стратегией научения.

Возможно, связь нарастания УПП в правом и левом полушарии с различным уровнем тревожности связана с преобладающим тонусом ВНС, а именно связь левополушарной активации с парасимпатической системой, а правополушарной – с симпатической (см. раздел 1 настоящего отчета).

Изучение УПП дает возможность оценить непрямым способом интенсивность церебрального энергетического обмена в полушариях головного мозга и выявить особенности его межполушарного распределения. Функциональное состояние головного мозга в значительной мере может изменяться за счет преимущественной активации левого или правого полушария. При этом билатеральное перераспределение нервно-психических функций между правым и левым полушариями связано с особенностями восприятия, мышления, памяти, определяя в итоге своеобразие эмоционально-личностных характеристик человека и состояние его адаптационных процессов. Динамический характер асимметрии межполушарных отношений тесно связан с уровнем активности нейрофизиологических систем, контролирующих неспецифическую активацию мозга, и деятельностьюлимбической системы мозга, участвующих в регуляции функциональных состояний и поведения.

Оценка церебрального энергетического метаболизма с помощью регистрации УПП головного мозга в возрастном аспекте указывает на фазный характер возрастных изменений интенсивности церебрального обмена (Фокин, Пономарева, 2003). Межиндивидуальная вариабельность и влияние половых различий могут быть существенными факторами отклонения от линейной динамики УПП в ходе становления церебрального энергетического метаболизма.

Изучение влияния пола на возрастную динамику УПП в подростковом возрасте имеет особое значение, поскольку адаптационные возможности организма в значительной степени зависят от полового созревания, хронологически различающегося у мальчиков и девочек. Хорошо известно, что в период отрочества на формирование психофизиологических характеристик человека накладываются особенности биологического созревания. В ранний подростковый период бурно протекает физическое и психическое созревание, обостряется эгоцентрическая доминанта (Л.С. Выготский) и проявления внутреннего дискомфорта. При рассмотрении специфики отдельных отрезков подросткового этапа развития неповторимость начального периода определяется сменой типов деятельности, направленной на усвоение норм взаимоотношенийс людьми и обществом и на достижение личностного самоопределения (Кон, 1989).

Принимая во внимание, что УПП является чувствительным индикатором функционального состояния ЦНСи отражаетхарактер мотивационного возбуждения и эмоционального напряжения (Городенский, Шармина, 1999), представляет интерес установить особенности пространственно-временного распределения УПП головного мозга в зависимости от пола и возраста с учетом психологических особенностей личности подростка.

Целью данного исследования было изучение взаимосвязи интенсивности энергозатратных процессов головного мозга с такими измерениями личности как экстраверсия - интроверсия и степень эмоциональной уравновешенности, которые, согласно Г. Айзенку, связаны с функционированием разных систем неспецифической регуляции ЦНС и, от соотношения активности которых зависят стиль поведения и особенности адаптационных процессов человека.

В настоящем сообщении приводятся данные о характере распределения УПП головного мозга у мальчиков и девочек 12-13-летнего возраста, учащихся 7-8 гимназических классов общеобразовательной школы, и показатели, касающиеся базовых личностных особенностей подростков.

Сопоставление психометрических оценок РТ и ЛТ по Ч. Спилбергеру, школьной тревожности по Б. Филлипсу, теста предпочтения цвета М. Люшера проведено сравнительно с показателями двух шкал определения типа темперамента по подростковому варианту опросника Г. Айзенка (Ратанова, Шляхта, 2000), а также с нейрофизиологическими данными. У всех обследованных измерялось артериальное давление, частота пульса, вычислялся индекс Кердо. Статистический анализ с использованием пакета программ "Statistica 7" включал группу, состоящую из 83 человек (45 - мальчиков, 38 - девочек), праворуких учащихся, обследованных в одинаковых условиях.

Изучение взаимосвязи результатов психологического тестирования эмоционально-личностных особенностей и нейрофизиологических показателей деятельности организма подростков в состоянии спокойного бодрствования указывает на существенную роль половых различий на возрастном этапе 12-13 лет. Зависимость от пола обнаружена как на нейрофизиологическом уровне по УПП головного мозга, так и на психологическом уровне. Результаты дисперсионного анализа значимых различий между мальчиками и девочками 12-13-летнего возраста, выявленные по УПП головного мозга и психометрическим показателям, представлены в таблице №7.

Как следует из таблицы, связь УПП с полом школьников касается индивидуальных значений УПП левой височнойобласти, а также ее отношений с передними отделами мозга. Выявленное преобладание активности слева у девочек по сравнению с мальчиками можно расценивать как большую степень зрелости девочек, поскольку более зрелой организации энергозатратных процессов головного мозга в ходе онтогенеза соответствует преобладание УПП в левом полушарии.Параллельно с этим уровень эмоциональной устойчивости - неустойчивости по тесту Г. Айзенка и степень выраженности физиологической неустойчивости к стрессу, согласно фактору 7 теста школьной тревожности Филлипса, также оказались выше в группе девочек.

Подростки обоего пола данной выборки принадлежали к экстравертам с несколько большей выраженностью этого свойства личности у девочек. Для выявления взаимосвязи между степенью эмоциональной стабильности и психофизиологическими показателями личности подростка все испытуемые были разделены по уровню эмоциональной возбудимости в соответствии со значениями средней +квартильное отклонение. Это распределение показало, что мальчиков с высокой степенью (1 подгруппа) эмоциональной устойчивости было больше, чем девочек. В подгруппах со средней (2-я) и низкой (3-я) степенью эмоциональной устойчивости, количественное соотношение подростков по полу было равным. Границы между эмоциональными подгруппами соответствовали существующим общепринятым градациям уровня эмоциональной устойчивости оценочной таблицы для шкалы нейротизма (Ратанова, Шляхта, 2000). В пределах изученного возрастного отрезка степень эмоциональной стабильности-нестабильности и уровень экстраверсии - интроверсии не были связаны с возрастом. При анализе уровня экстраверсии - интроверсии, составляющих вторую ось оценки темперамента в тесте Г. Айзенка, средниезначения по эмоциональным подгруппам распределились у девочек в границах 17,5 - 16,8 баллов, а у мальчиков - между 16,5 -14,9 баллов.

Эмоциональная составляющая темперамента, определяемая по тесту Г. Айзенка, как оказалось, значительно коррелирует с индивидуальными оценками уровня тревожности подростков по Ч. Спилбергеру и Б. Филлипсу. И у мальчиков, и у девочек наблюдается закономерное нарастание средних значений ситуативной и личностной тревожности, а также показателей школьной тревожности от 1-й к 3-й эмоциональной подгруппе. Однако лишь значения личностной тревожности, наибольшие у подростков с низкой эмоциональной стабильностью, соответствуют значениям высокой тревожности (46-47 баллов). Что касается школьной тревожности, то показатели эмоционально нестабильного подтипа школьников выходят за пределы нормативных значений у девочек по семи из восьми факторов, а у мальчиков - по трем. Кроме того, подгруппа эмоционально неустойчивых девочек достоверно отличается при сравнении с двумя другими практически по всем переменным. Среди мальчиков значимые различия (p< 0,03 до 0,000003) прослеживаются в большинстве случаев при сравнении эмоционально устойчивых с другими подтипами. Обнаруженные соотношения показателей тревожности закономерно согласуются с положением Г. Айзенка о том, что нейротизм (эмоциональная нестабильность) как черта личности тесно связан с чувствительностью и реактивностью по отношению к негативной информации.

Сравнение пространственного распределения УПП между мальчиками и девочками в пределах каждого эмоционального подтипа выявляет значимые различия. Установлено, что среди всех обследованных мальчиков и девочек выделяется 2-я эмоциональная подгруппа, к которой были отнесены подростки со средней степенью эмоциональной стабильности. Согласно средним групповым показателям эта подгруппа характеризуется по УПП более высоким уровнем церебральных энергозатрат (с достоверно значимым отличием у мальчиков), классической формой распределения показателей по поверхности коры, средним уровнем как ситуативной и личностной тревожности по Ч. Спилбергеру, так и школьной тревожности по Б. Филлипсу. И у мальчиков, и у девочек эмоционально полярных подгрупп (1-й - высокая эмоциональная стабильность и 3-й - высокая эмоциональная нестабильность) средний уровень церебральных затрат ниже по величине и не зависит от пола. При этом у девочек форма распределения УПП по поверхности головы несколько изменена за счет сглаженности различий между значениями УПП в отведениях Cz и Oz с сохранением преобладания УПП в области вертекса.

Сопоставление подгрупп по эмоциональной стабильности показывает, что степень эмоциональной устойчивости и психологической уравновешенности у мальчиков связаны с общим уровнем церебрального энергообмена, в то время как удевочек определяющую роль играет латеральное перераспределение активности в височных областях. Тем не менее, отдельные эмоциональные подгруппы мальчиков и девочек имеют отличаются друг от друга по характеру межполушарных отношений. Так, у мальчиков во всех подгруппах межполушарные различия определяются более высокими значениями УПП височных областей правого полушария (Td>Ts), при этомнаибольшая разница УПП между правой и левой височными областями наблюдается у мальчиков с низкой эмоциональной устойчивостью. У девочек со средней степенью выраженности эмоциональной возбудимости и стабильности психологических показателей наблюдается большая активация левого полушария, достоверно отличающаяся от таковой у девочек с высокой или низкой эмоциональной стабильностью, у которых имеет место преобладание УПП в правом полушарии, более выраженное в первой подгруппе. Эта подгруппа девочек со средним уровнем эмоциональной устойчивости, выделившаяся по преобладанию энергозатрат локально в левой височной области, достоверно отличается также и от мальчиков своей подгруппы по межполушарной разности УПП в височных областях. Установлено, что на данном возрастном отрезке - 12-13 лет, имеет место значимое взаимодействие факторов ПОЛ* УРОВЕНЬ ЭМОЦИОНАЛЬНОЙ УСТОЙЧИВОСТИ, которое достоверно проявляется относительно межполушарной разности УПП височных областей (Td-Ts) у девочек. Полученные данные позволяют заключить, что вариабельность параметров энергозатратных процессов мозга на начальных этапах полового созревания связана с типом эмоционального регулирования и указывает на вовлечение различных звеньев неспецифических регуляторных систем мозга с преимущественным участием механизмов функциональной латерализации у девочек.

Изучение общих закономерностей развития и течения различных вариантов психического дизонтогенеза является одной из актуальных задач современной психоневрологии. Помимо значимости социокультурной среды в понимании патогенетических механизмов искаженного или дисгармоничного нервно-психического развития существенное место занимает определение биологической организации организма, начиная с ранних этапов жизни ребенка. Согласно «диатез – стрессовой» теории этиологии шизофрении для проявления шизофренического фенотипа необходимо взаимодействие генетически обусловленной предрасположенности к шизофрении со стрессовыми факторами экзогенноорганического и психологического характера. В качестве факторов риска развития эндогенных психических заболеваний предполагаются самые различные индикаторы, связанные как с анатомическими характеристиками ЦНС, так и с особенностями ее созревания и функционирования.

К одному из таких факторов относится ФРН, являющийся пептидным регулятором, необходимым для нормального роста, созревания и поддержания жизнедеятельности нейронов ЦНС и симпатических ганглиев периферической нервной системы. В мозге ФРН синтезируется в основном пирамидными нейронами коры, нервными клетками гиппокампа, стриатума и глиальными клетками (астроцитами).

ФРН оказывает модулирующее влияние на иммунную и нейроэндокринную системы. В свою очередь иммунная система во взаимодействии с нейроэндокринной и ВНС определяют адаптационные возможности организма, необходимые для поддержания его физиологического гомеостаза. Вторичные метаболические нарушения в мозге и увеличение проницаемости гематоэнцефалического барьера, возникающие при активации врожденного иммунитета, инициирующего в свою очередь приобретенный иммунитет, рассматриваются в качестве патофизиологических звеньев при высоком риске развития шизофренического процесса у детей.

В связи с этим заслуживает внимания анализ энергетического гомеостаза ЦНС. Можно предположить, что развивающаяся аутоиммунная агрессия сопровождается изменением церебрального энергообмена.

Известно, что энергетический обмен мозга осуществляется за счет энергии, которая освобождается при расщеплении энергетических субстратов (глюкозы, жирных кислот и кетоновых тел), накапливается в виде макроэргических соединений – АТФ и креатинфосфата и затем расходуется на поддержание структуры и функции клеток. В результате окисления энергетических субстратов и освобождения энергии изменяется кислотно – щелочное равновесие крови. Специфическим механизмом, направленным на поддержание постоянства кислотно-основного баланса в мозге, является избирательная проницаемость гемато-энцефалического барьера, целенаправленный транспорт ионов и компенсаторные изменения обмена веществ. Показано, что зависящие от кислотно- щелочного равновесия мембранные потенциалы, возникающие на границе гемато-энцефалического барьера, и электрические потенциалы сосудистой системы (вены и капилляры) являются основным источником УПП головного мозга. Возможно, что некоторый вклад в генез постоянных потенциаловвносят мембранные потенциалы нейронов и глии(В.Ф. Фокин, Н.В. Пономарева, 2003).

В исследовании приняли участие 50 человек (36 мальчиков и 14 девочек) в возрасте 6-9 лет. Средний возраст колебался в узком диапазоне и составил в среднем 7,6 + 1,1 лет.

У 27 детей из выборки отмечались эндогенные формы дизонтогенеза. Из них у 16 человек клиническое состояние соответствовало существующим диагностическим критериям шизофрении (F.20.8хх3 -1 группа) и у 11 человек - критериям шизотипического расстройства личности (F.21.8 – 2 группа).В качестве контрольной группы служила группа детей (23 человека) из популяционной нормы 3 группа (таблица 1). Сформированные по полу и диагнозу группы количественно уравновешены. При этом как в клинической, так и популяционной группах число мальчиков более, чем в два раза вдвое превышает количество девочек.

Ни один ребенок не имел в анамнезе черепно-мозговой травмы, судорожных состояний и за два месяца до взятия крови из пальца – признаков инфекционного заболевания. Психоневрологическое состояние детей оценивалось психопатологическим и клинико-катамнестическим методом, а также с помощью психодиагностических шкал PANS, CGI, SANS, SAPS.

Иммунологическое исследование включало определение уровня аутоантител (ААТ), к ФРН в периферической крови у детей всех выделенных групп. Ни один ребенок не имел в анамнезе черепно-мозговой травмы, судорожных состояний и за два месяца до взятия крови из пальца - признаков инфекционного заболевания. Определение ААТ к ФРН в сыворотке крови проводилось в лаборатории иммунологии НЦПЗ РАМН описанным ранее иммуноферментным методом (Башина с соавт., 1995).

Результаты сопоставления полученных в работе иммунологических показателей с клиническим диагнозом указывают на наличие достоверной корреляционной зависимости (r = 0,4; p=0,002) между уровнем ААТ к ФРН и нозологической группой. Сравнительный анализ распределения ААТ к ФРН у всех детей с эндогенными формами психического дизонтогенеза и в группе популяционной нормы свидетельствует о достоверном увеличении данного показателя (p<0,017) в клинической группе. Анализ распределения средних значений ААТ к ФРН в норме и пациентов с разным диагнозом - шизофрения и шизотипические расстройства показал,что увеличение ААТ к ФРН происходит в группе больных шизофренией. Данные дисперсионного анализа, представленные на рисунке 12, показывают увеличение уровня ААТ к ФРН в группе больных шизофренией (0,91 + 0,21 ед.опт.пл.) как по сравнению с группой популяционной нормы (0,67 + 0,11 ед.опт.пл. , p
Рис.12. Среднегрупповые значения уровня антител к фактору роста нервов больных (1-F.20, 2-F.21) и здоровых (3) детей 6-9 лет.

Выявление особенностей церебрального энергетического обмена у детей клинической группы, включающей всех пациентов с разными формами психического дизонтогенеза, по УПП показало его тотальное снижение во всех областях регистрации сравнительно со здоровыми сверстниками. Наибольшее снижение среднегрупповых показателей УПП всех областей коры головного мозга у детей с нарушениями психического развития было выражено в левой височной области (Ts, p<0,08). При этом в группе психически больных пациентов в отличие от контрольной группы наблюдалось изменение межполушарных отношений УПП височных областей (Td-Ts) со смещением активности вправо (Td>Ts).

Указанная тенденция изменений в характере распределения показателей УПП по всем областям мозга сохраняется как у больных шизофренией, так и при шизотипическом расстройстве при их раздельном сопоставлении с показателями УПП головного мозга детей группы популяционной нормы (рис.13). Наблюдаемое в обеих клинических группах снижение УПП относительно нормы наиболее выражено в первой группе (F.20),и только в этой группе детей больных шизофренией уменьшение УПП в левой височной области достигает уровня достоверности (p<0,026). При этом у больных шизофренией нарушены межполушарные отношения, что проявляется в более высоких значениях УПП в правой височной области по сравнению с левой височной областью. Тогда как у детей с шизотипическими расстройствами, как и у детей популяционной нормы, имеет место левостороннее преобладание активности (Td
Рис. 13. Соотношение среднегрупповых значений УПП областей головного мозга у детей с клиническим диагнозом и популяционной нормы

У детей с шизотипическим диатезом (F.21)при сохранении, в целом, более низких значений УПП по сравнению с популяционной нормой наблюдаемое снижение среднегрупповых значений УПП не достигает уровня значимых различий. В этом случае наблюдается определенное нивелирование различий УПП во всех отведениях как по сравнению с нормой, так и с больными шизофренией.

Как показывают полученные результаты анализа зависимости иммунологических и нейрофизиологических показателей от клинического диагноза, наибольшая степень выраженности отмеченных отклонений от популяционной нормы наблюдается для группы больных шизофренией. Преобладание более высоких показателей ААТ к ФРН в данной группе больных детей ( у 13 из 17) позволило провести дополнительное сравнение изучаемых показателей части больных шизофренией, у которых значения ААТ к ФРН выше 0,78 ед. опт.пл. Граница, выбранная для выделения данной подгруппы детей по иммунологическому показателю, соответствует среднему значению+стандартное отклонение в группе популяционной нормы. Индивидуальные значения ААТ к ФРН в сформированной таким образом подгруппе больных шизофренией распределились между 0,8 и 1,3 ед. опт.пл. (0.99+0,15). Сравнительный анализ среднегрупповых уровней УПП данной части клинической подгруппы детей с УПП популяционной нормы показал еще большее снижение УПП, усредненного для пяти отведений, (p<0,06) и более выраженное уменьшение УПП левой височной области (p<0,007) у больных шизофренией детей с уровнем ААТ к ФРН, превышающим 0,78 ед. опт. пл..

Дизонтогенетическая теория шизофрении придает особое значение нарушению процессов созревания и миграции нервных клеток в пренатальном и раннем постнатальном периодах жизни. Предполагается, что это может обуславливать существование латентного функционально-морфологического дефекта в ЦНС, который выявляется под влиянием дополнительных факторов, провоцирующих манифестацию заболевания. В качестве одной из причин появления дефектов может быть уменьшение физиологической концентрации ФРН за счет связывания его с ААТ к данному трофическому фактору. Аутоиммунный процесс, в котором ААТ связывает физиологически активный белок, превращая его в инертный комплекс, может быть запущен различными экзогенными (вирусные инфекции, стресс) и эндогенными факторами.

В данной работе у детей с психической патологией установлено изменение показателей, характеризующих состояние приобретенного иммунитета, и электрофизиологических показателей, позволяющих оценить интенсивность церебрального энергетического обмена. Изменение изучаемого показателя приобретенного иммунитета выявлено у пациентов больных шизофренией. При этом высокие уровни в периферической крови ААТ к нейроспецифическим антигенам – ААТ к ФРН, свидетельствующие об активации приобретенного иммунитета, наблюдаются у больных с активным течением процесса и психотической симптоматикой (злокачественным и приступообразно-проградиентным течением заболевания в остром состоянии). Полученные в нашей работе данные соответствуют литературным сведениям о взаимосвязи клинических проявлений шизофрении с показателями приобретенного иммунитета.

В ряде работ сообщалось, что у детей и подростков больных злокачественной шизофренией титр ААТ к ФРН в 1,5-2 раза превышает норму, и повышение этого показателя связано с этапом заболевания и степенью его прогредиентности (Башина В.М. с соавт., 1997; Клюшник Т.П. с соавт., 1999). При изучении соотношения ААТ к ФРН в различных клинических группах психического дизонтогенеза (шизофрения, ранний детский аутизм, шизотипический диатез, перинатальная энцефалопатия, депривационные расстройства) авторы сделали вывод о значимости уровня ААТ к ФРН для выделения групп высокого риска по психическому дизонтогенезу и шизофрении. Наши данные, подтверждающие эту гипотезу и важность использования показателя ААТ к ФРН в качестве дифференциально – диагностического критерия патологии психического развития, дополняют это утверждение новыми сведениями об изменении энергетических характеристик мозга у детей с нарушением психического развития. При выраженной активации приобретенного иммунитета, имеющей место у детей больных шизофренией, интенсивность церебрального обмена снижена во всех исследуемых областях мозга со значимым уменьшением функциональной активности левой височной области и нарушением межполушарного взаимодействия. Полученные данные позволяют предположить, что межполушарные отношения, касающиеся интенсивности энергетического обмена, являются одним из звеньев механизма реализации иммунорегулирующих влияний нервной системы.

Показанное в работе снижение энергетического метаболизма в височной области левого полушария, наблюдаемое у больных шизофренией, свидетельствует о недостаточности левого полушария, дефицит функции которого играет ключевую роль в патогенезе шизофрении (Орлова В.А. с соавт., 2004). Левосторонняя латерализация морфологических и функциональных аномалий мозга, показанная в ряде работ, у больных шизофренией, часто прослеживается в лобных, височных отделах. Существенно, что более выраженная левосторонняя дисфункция лобных и височных долей при шизофрении найдена также при изучении метаболизма и кровотока мозга (DeLisietall, 1989; ShentonM.E. etall., 1992). Изучение уровня метаболизма и кровотока в различных регионах правого и левого полушария у больных шизофренией (Liddleetall., 1992; Ebmeieretall., 1993), позволило авторам показать связь снижения психической активности и аффективное уплощение с недостаточной активностью левого полушария. Недостаточность мозгового кровообращения, сопровождающаяся изменением кислотно-щелочного равновесия мозговой ткани, может быть потенциальным механизмом метаболических изменений, ведущих к снижению церебрального энергетического обмена (Фокин В.Ф., Пономарева Н.В., 2003).

Таким образом, у детей больных шизофренией: достоверно увеличивается уровень антител к ФРН по сравнению с нормой и детьми с шизотипическими расстройствами; а также наблюдается снижение УПП головного мозга с его достоверно значимым уменьшением в левой височной области по сравнению с нормой.Установленные у больных шизофренией детей изменения иммунологического и нейрофизиологического показателей отражают функциональную недостаточность ЦНС, предопределяющую характер регуляции психической деятельности.

Сотрудниками лаборатории О.В. Левашовым и С.Ф.Павловым была разработана и смонтирована экспериментальная установка для измерения РДО в реальном пространстве.

Установка включает наклонную плоскость с желобом, по которому скатывается металлический шарик, два индукционных датчика на пути его движения и электронный секундомер, включаемый от кнопки, которую нажимает испытуемый при достижении объектом (шариком) цели (рамка над желобом с датчиком).

Установка позволяет наблюдать движение реального объекта с разных ракурсов – фронтально (когда шарик движения к или от глаз испытуемого) и латерально (когда желоб находится перпендикулярно линии взора испытуемого.

Кроме того, испытуемый имеет еще одну возможность – наблюдать движение объекта в направлении сверху-вниз.

Все это позволяет измерять РДО при движении реального объекта в пространстве под разными углами к глазам испытуемого.

Задача испытуемого – прослеживать движение стимула (шарика) с самого начала его движения и вплоть до момента пересечения им «финишной» рамки с датчиком. Задача испытуемого - нажать на кнопку именно в тот момент, когда по его оценке шарик пересекает эту рамку.

В связи с разработкой данной установки совместно с патентным отделом НЦН РАМН подана заявка на изобретение (регистрационный номер 2011112961, от 5 апреля 2011)

С помощью разработанной установки была проведена серия экспериментов с разными группами испытуемых – детьми и взрослыми.

Дети. Участвовали 3 детей (6-8 лет) без признаков нарушений чтения и моторики и дети с нарушением чтения - дислексики (3 детей в возрасте от 8 до 11 лет).

Взрослые испытуемые – спортсмены (теннисисты) и испытуемые, не занимающиеся спортом (5 и 6 человек, соответственно).

Результаты показали, что:

В настоящее время существует различные представления о вкладе потенциалов сосудистого генеза в величину УПП. Наиболее правдоподобной до настоящего времени представляется гипотеза Чиржи Р. и Дж. Тейлора (1958) о том, что УПП отражает степень закисленности оттекающей от мозга крови. Действительно более высокий энергетический обмен, а также наличие гемодинамических нарушений увеличивает закисленность оттекающей от мозга крови, что приводит к росту УПП. Эту гипотезу подтверждают как экспериментальные, так и клинические наблюдения (Кадыков с соавт., 2006). Вместе с тем в последнее время, наряду с метаболической концепцией, обсуждаются представления о том, что величина УПП может в определенной мере отражать, так называемый, потенциал потока (ПП) (streamingpotential) (Фокин с соавт., 2010). ПП – это разность потенциалов, возникающая в сосуде при движении форменных элементов крови, которая зависит от разности гидростатического давления в сосуде, суммарного заряда форменных элементов крови на границе 2-х фаз: поверхности клеток крови и плазмы (дзета-потенциал) и пропорциональна скорости движения крови (Nita, 2004). Если в первой гипотезе предполагается, что основной вклад в генез УПП вносят потенциалы гемато-энцефалического барьера и относительно мелкие сосуды головного мозга, то вторая гипотеза предполагает вклад в УПП потенциалов сосудов разного калибра. В работе проводится обсуждение результатов с точки зрения этих двух гипотез.

Основная цель настоящей работы – изучение влияния гемодинамических особенностей сосудистой системы головного мозга у больных ДЭ на характеристики УПП и ЛМК и оценка сопряженности этих показателей.

В настоящей работе проанализирована взаимосвязь показателей ЛМК с УПП в центральном отведении. Распределение УПП у больных ДЭ значимо не различалось от аналогичного распределения у здоровых людей в контрольной группе. УПП в центральном отведении у больных ДЭ был равен 11,3+/-1,3 мВ, в контрольной группе – 9,7+/-2,3 мВ, соответственно.

Характеристики ЛМК (CBV, CBF) в лобной и височной коре, а также в некоторых подкорковых образованиях высокодостоверно коррелируют со значениями УПП в центральном отведении(Табл.9, Рис.14). Эта корреляционная связь, вероятно, обусловлена следующим: электрод в центральном отведении топографически близко расположен к верхнему сагиттальному синусу и поэтому на него влияют электрические потенциалы, связанные с этим образованием. Электрические потенциалы, в свою очередь, зависят от скорости венозного кровотока, как это было показано для нижней полой вены (Nita, 2004). Поэтому по УПП в центральном отведении можно судить о средних характеристиках интенсивности ЛМК в передних и центральных областях коры и, как выяснилось, в некоторых подкорковых образованиях. Корреляции УПП в центральном отведении с характеристиками ЛМК в правом и левом полушарии значимо не различались. В таблице приведены корреляции УПП в центральном отведении с усредненными по правому и левому полушарию характеристиками ЛМК.
Табл.9. Коэффициенты корреляции между УПП в центральном отведении и усредненными по правому и левому полушариям характеристиками CBV и CBF в височных и лобных областях.

N- количество больных, r – коэффициент корреляции, р – уровни значимости для коэффициентов корреляции.

Несмотря на то, что коэффициенты корреляции для коры и базальных ганглиев достоверны, их значения не являются высокими. Известно, что квадрат коэффициента корреляции отражает долю факторов, определяющих взаимную сопряженность в данном случае характеристик ЛМК и УПП. Поэтому примерно 20% всех факторов влияющих на УПП в центральном отведении связано с процессами ЛМК в коре и базальных ганглиях.

Зависимость между характеристикамиCBFcpи УПП в центральном отведении приведенана Рис.14.

Рис.14. Корреляция между УПП в центральном отведении и усредненному по правому и левому полушарию CBF в височной коре. По оси ординат усредненные значения CBF в височной коре (CBFcp=(CBFпр + CBFл)/2), по оси абсцисс – значения УПП в центральном отведении. пр –правое полушарие, л – левое полушарие.

Понятна высокодостоверная связь УПП в центральном отведении с характеристиками ЛМК в коре, т.к. венозный отток от этих областей коры осуществляется через верхний сагиттальный синус. Табл.9. Кроме того, анатомическими особенностями венозной системы можно объяснить корреляционные отношения УПП в центральном отведении с базальными ганглиями и таламусом. Известно, что венозный отток от подкорковых образований осуществляется через вену Галена, впадающую в прямой синус. Однако венозный отток от базальных ганглиев имеет венозные каналы, связывающие вены, идущие от базальных ганглиев с верхним сагиттальным синусом. В то же время венозный отток от таламических ядер практически минует верхний сагиттальный синус (Silvennoinenaandall, 2007). Этим объясняется и менее достоверные связи УПП в центральной области с характеристиками ЛМК в таламусе.

Имеются также более прямые доказательства связи УПП в центральном отведении с характеристиками венозного оттока в верхнем сагиттальном синусе. Существует значимая корреляция между УПП (Сz) и пиком контрастного усиления (ПКУ) в венозном синусе (Enhancement). ПКУ измеряется в денситометрических показателях - единицах Хаунсфилда и отражает максимальную концентрацию контраста в венозном синусе, как правило, в районе слияния прямого и верхнего сагиттального синусов. Показано, что величина ПКУ пропорциональна концентрации контрастного вещества в крови (Корниенко, Пронин, 2006). Поскольку интенсивность ЛМК влияет и на интенсивность венозного оттока понятно, что с ПКУ коррелируют и CBV и CBF в височной и лобной коре, а также в некоторых подкорковых образованиях(Табл.10).

Высокая корреляция характеристик ЛМК подкорковых образований с ПКУ связана с тем, что оценка ПКУ проводилась, как правило, в районе слияния верхнего сагиттального и прямого синуса (confluencessinuum), т.е. там, где происходит практически полное выведение контрастного вещества из мозга. Поэтому на связь ЛМК с ПКУ влияет то, какую долю в общем венозном оттоке занимает отток от конкретных образований головного мозга, а также их взаимная сопряженность.Более низкая по абсолютной величине корреляционная связь между ПКУ и УПП по сравнению с корреляцией характеристик ЛМК с ПКУ объясняется тем, что УПП измерялся на уровне вертекса, а ПКУ в затылочной области.

Табл.10.Коэффициенты корреляции между ПКУ в венозном синусе и УПП(Cz), а также между ПКУ ии характеристиками ЛМК в височной и лобной коре

р – уровень значимости. CBVср, CBFср – усредненные по двум участкам височной коры в правом и левом полушарии показатели CBV, CBF; fCBVср, fCBFср – то же для лобной коры; bCBV,bCBF – то же для базальных ганглиев;tCBV,tCBF – то же для таламуса. Остальные объяснения в тексте.

Отрицательная корреляция этих показателей, вероятно, связана с тем, что более интенсивный венозный отток быстрее вымывает контрастное вещество и это соответствует более низкому ПКУ.

Полученные факты о связи УПП и характеристик ЛМК достаточно трудно однозначно интерпретировать как с помощью метаболической, так и с электрокинетической гипотезой. Прежде всего, потому, что неизвестна скорость кровотока по верхнему сагиттальному синусу у каждого из пациентов. Понятно, что УПП, зарегистрированный в области вертекса, связан с интенсивностью венозного оттока по сагиттальному синусу – чем меньше ПКУ, темвыше скорость венозного оттока итем выше УПП, т.е. имеются косвенные аргументы в пользу электрокинетической гипотезы. Такие же косвенные аргументы имеются и для метаболической концепции, поскольку можнопредполагать, что амплитуда УПП не полностью зависит от скорости венозного кровотока, а частично связана, как это было показано для капилляров, с кислотностью оттекающей от мозга крови (Schlesinger, 1939). В этом случае более высокому церебральному метаболизму будет соответствовать и более высокий УПП в центральном отведении.

Таким образом, убольных ДЭ найдена сопряженность характеристик ЛМК иУПП. Значения CBV и CBF для височной и лобной коры и базальных ганглиев с высокой достоверностью положительно коррелируют со значением УПП в центральном отведениис высокой вероятностью отражающим состояние кровотока в верхнем сагиттальном синусе. Сопряженность показателей ЛМК и медленной электрической активности головного мозга открывает перспективы использования электрофизиологических показателей для мониторинга изменений ЛМК, хотя понятно, что из-за средней величины коэффициентов корреляции, это могут быть только предварительные оценки. Тем не менее, внезапные изменения ЛМК, развивающиеся при острых нарушениях мозгового кровотока должны быть заметны при значительных колебаниях УПП в центральном отведении.

Исследование динамической организации функциональной межполушарной асимметрии актуально, поскольку изменчивость межполушарных отношений лежит в основе многих когнитивных процессов, страдающих при разных формах нейропсихической патологии. По современным данным, динамическая ФМА участвует в адаптационных процессах путем регуляции вегетативных функций. Таким образом, исследование динамической межполушарной асимметрии направлено на раскрытие одного из важнейших звеньев механизма адаптации, тесно связанного с когнитивными процессами.

Исследование нейрофизиологических механизмов динамической межполушарной асимметрии во время возрастного развития и старения, а также в случаях психоневрологической патологии. Результаты исследования, свидетельствуют, что по показателям уровня постоянного потенциала (УПП) межполушарная асимметрия в височных областях коррелируют с временной характеристикой локального мозгового кровотока timetopeak (ТТР), зависящей от вегетативного тонуса. Межполушарные отношения, оцененные по локальному мозговому кровотоку (ЛМК) и УПП,влияют на когнитивные процессы и вегетативные функции. В детском и подростковом возрасте идет формирование механизмов динамической асимметрии. При тренировке концентрации внимания у детей 10-11 лет наблюдаются два типа реакций, связанных с увеличением УПП в правой или левой височных областях, при этом наблюдается связь типа реакций с различным уровнем тревожности. При формировании функциональной межполушарной асимметрии (ФМА) имеют место гендерные различия, при этом эмоциональная составляющая больше латерализована у девочек и взрослых женщин, чем у мальчиков и мужчин. У детей больных шизофренией достоверно увеличивается уровень антител к фактору роста нервов (ФРН), а также меняется организация ФМА по сравнению с нормой и детьми с шизотипическими расстройствами. При нормальном старении межполушарное взаимодействие снижается по данным межполушарной когерентности ЭЭГ, которая зависит от размеров мозолистого тела (МТ), что сопровождается снижением когнитивных функций.Таким образом,центральные механизмы динамической межполушарной асимметриивлияют на когнитивные функции, а также процессы вегетативной регуляции, которые в большинстве случаев взаимосвязаны.

Прикладные задачи включали разработку методов и создание экспериментальной установки для измерения скорости реакции человека на движущийся объект, а также поиск электрофизиологических маркеров характеристик КТ-перфузии