Анализ структурно-функционального обеспечения когнитивных функций головного мозга (на примере исследования шизофрении)^*

В этом докладе И.С.Лебедева подробно проанализировала результаты комплексного исследования (структурная и функциональная МРТ, протонная МС спектроскопия и проч.) больных шизофренией молодого возраста. Были представлены новые данные об особенностях обработки информации и функционального обеспечения познавательных процессов у больных.

Выявление механизмов биологического обеспечения высших психических функций, в том числе и при патологических состояниях головного мозга,  является целью, достижение которой возможно лишь на основе мультидисциплинарных научных   исследований.  К числу методов,  активно применяющихся для анализа структурно-функциональных особенностей головного мозга in vivo,  относится магнитно-резонансная томография, в том числе структурная и функциональная МРТ (фМРТ), и протонная МР-спектроскопия (МРС).  Как известно,  структурная МРТ построена на явлении ядерно-магнитного резонанса, использующего электромагнитные свойства атомных элементов с нечетным числом электронов или протонов,  метод функциональной МРТ основан на определении уровня оксигенации крови (т.н.  blood oxygenation level dependence, BOLD), а протонная МР-спектроскопия с помощью анализа сдвигов резонансной частоты атомов водорода в зависимости от химического строения веществ и определения интенсивностей резонансов идентифицированных химических структур дает информацию об уровне  ряда метаболитов в тестируемой структуре.   Эти методы отличаются топографической локализацией определяемых параметров относительно тех или иных областей головного мозга,  однако их временная разрешающая способность крайне низка.  Противоположной особенностью (возможностью анализа с интервалом в несколько миллисекунд) обладают нейрофизиологические методы, среди которых одним из наиболее часто используемых для изучения процессов обработки информации является регистрация вызванных потенциалов.  Очевидно,  что наиболее перспективным в когнитивных исследованиях будет сочетание всех упомянутых методов, и информативность данного подхода проиллюстрирована на примере исследования шизофрении.    

Объектом исследования являлись больные шизофренией (F20,  МКБ-10) молодого возраста (18-25 лет),  перенесшие манифестный психоз, при этом обследование проводилось у больных на этапе становления ремиссии перед выпиской из клиники НЦПЗ РАМН или после выписки в состоянии ремиссии.    Контроль включал психически здоровых испытуемых, подобранных по возрасту и полу.

МРТ обследование проводили на магнитно-резонансном томографе Phillips Achieva (Голландия)  с индуктивностью магнитного поля 3 Тесла, оснащенного градиентной системой Dual Quasar и 8- канальной приемной радиочастотной катушкой для головы,   cнабженном встроенным программным пакетом ViewForum.

В рамках фМРТ и нейрофизиологического обследования была использована модель слухового избирательного внимания (парадигма oddball),  МРС-анализ проводили для вокселя, помещенного в дорсолатеральную префронтальную кору (выбор этой зоны был связан с ее ключевой ролью в высших интегративных функциях головного мозга). 

Проведенный анализ фМРТ подтвердил данные о множественности областей головного мозга, в которых регистрируется значимый гемодинамический ответ во время обработки информации о т.н. «целевых» стимулах.  Гемодинамические параметры различались у больных и здоровых испытуемых только в надкраевой извилине,  но корреляционный анализ с нейрофизиологическими данными выявил взаимосвязи, вовлекающие целый ряд структур головного мозга.  При этом корреляционные матрицы разнились у больных и нормы - это касалось знака корреляций, межполушарной асимметрии, включения  разных электрофизиологических показателей – например, параметров волны  «негативность рассогласования» в норме и волны Р3d  при шизофрении.   Различия наблюдали и при анализе МРС - у психически здоровых испытуемых биохимические показатели дорсолатеральной префронтальной коры только левого полушария определяли особенности нейрофизиологических процессов,  в группе больных шизофренией эта закономерность отсутствовала. 

Подобные расхождения отражают вызванные болезнью качественные изменения в функционировании рассматриваемых областей головного мозга (в первую очередь,  префронтальной коры, передней части поясной извилины, надкраевой извилины, верхней височной извилины), которые являются одними из ключевых элементов сетей, обеспечивающих избирательное внимание.