Введение к работе
Актуальность исследования. Внимание или селекция является одной из наиболее важных психических функций человека. Это наиболее наглядно проявляется в том, что человек из огромного числа внешних раздражителей и возможных реакций выбирает лишь те, которые соответствуют целям и мотивам его деятельности. Нарушения механизмов внимания и селекции действий ведет к возникновению таких психических заболеваний как болезнь Паркинсона, Гантингтона, Жиля-деля-Туретта, обцессивно-компульсивному синдрому, синдрому дефицита внимания и гиперактивности (Posner et al., 1988; Sano et al., 1996, Albert et al., 1974, Cummings, 1994; Castellanos et al., 1996, Barkley, 1995).
В исследовниях нейрофизиологических основ внимания с помощью метода регистрации вызванных потенциалов (ВП) с поверхности головы человека (Squier et al., 1965; Костандов, 1976; Иваницкнй и др., 1984; Harter and Aine, 1984, Woods, 1992; Hillyard and Hansen, 1986; Naatanen, 1992) показано, что некоторые характеристики ВП отражают мозговые процессы восприятия и распознавания образов, внимания и формирования двигательных актов. Например такие рашше негативные отклонения слухового вызванного потенциала как "N1" и "негативность рассогласования" (mismatch negativity - MMN), отражают автоматические процессы сравнения стимула со следом памяти. Более поздние компоненты вызванного потенциала, такие как "N2/P3" и '"РЗЬ", являются коррелятами активного процесса привлечения внимания к редкому стимулу и возможно связаны с процессами принятия решения. Для исследования механизмов селекции движении используется модификация так называемой G0-NOGO парадигмы. В этой парадигме в предыдущих исследованиях в скальповых отведениях были обнаружены отдельные компоненты, связанные с вовлечением и подавлением действий у человека - GO- и NOGO-компоненты (Simson et al., 1977, Pfefferbaum et al., 1988; De Jong ct al., 1990; Jodo et al., 1990; Roberts et al., 1994).
С начала 50-х годов для диагностики и лечения различных нервно-психических заболеваний у человека, в клинической практике стал применятся метод вживленных электродов (Meyer et al., 1950, Heath, 1954, Бехтерева и др., 1963). Используя разработанный академиком Н.П. Бехтеревой комплексный подход для изучения психических функций человека (Бехтерева и др., 1965, 1985; Бехтерева, 1980; Илюхина, 1979; Гоголицин и др., 1987; Медведев, Пахомов, 1989; Кропотов., 1988, 1997; Кропотов, Пономарев, 1993), было в частности показано, что в формировании и селекции действий важную роль играют подкорковые структуры головного мозга человека, такие как хвостатое ядро, бледный шар и таламус.
О подкорковых аналогах "скальповых" компонент вызванных потенциалов накоплено относительно небольшое количество экспериментальных данных. Так, аналог раннего негативного компонента N1 был зарегистрирован в ретикулярной формации среднего мозга, медиальном и дорсальном таламусе, стриатуме и лимбической системе (Velasco & Velasco, 1986), аналог положительного компонент, с пиком на 300 мс после предъявления стимула (РЗ), был обнаружен в миндалине, гиппокампе (Halgren et al., 1980; Wood et al., 1980, Puce, Dorman & Bladin, 1989), во фронтальной и теменной коре (Wodd et al., 1980, Smith et al, 1990, Alen et al., 1989), в базальных ганглиях и таламусе (Yingling & Hosobuchi, 1984, Velasco et al.,1986, Kropotov & Ponomarev, 1991). Вместе с тем следует подчеркнул, что данные о подкорковой регистрации вызванных потенциалов, связанных с селекцией действий у человека, в литературе отсутствуют.
Начиная с 80-х годов в детской психиатрии было выделено новое заболевание: "синдром дефицита внимания и гиперактивности" (СДВГ), которое длительное время считалось чисто психологической проблемой. Характерными признаками этого заболевания считаются чрезмерная невнимательность, импульсивность, эмоциональная лабильность, раздражительность и нарушения поведения (Shaywitz, 1987; Buttress, 1988, King et al., 1991; King et al., 1991; Njiokiktjien, 1991, Swanson, 1992; Barkley, 1995). В последние годы было обнаружено, что в генезе данного синдрома ведущую роль играют нарушения в лобных отделах коры и подкорковых структурах головного мозга, таких как хвостатое ядро и бледный шар (Lou, 1989, Hynd et al., 1991; Suffin, 1995, Rueckert and Levy, 1996,-Castellanos, 1996; Rapoport et al, 1996). Иными словами, при синдроме СДВГ наблюдается дисфункция в сети лобная кора, хвостатое ядро, бледный шар, таламус, кора - системе, известной как наиболее важное звено в обеспечении селекции действий (Kropotov, 1989). В связи с этим было высказано предположение, что при синдроме дефицита внимания будут страдать механизмы выделения и подавленій определенных программ. Поскольку метод регистрации ВП позволяет обнаружить отдельные компоненты ВЦ, являющиеся коррелятами селекции действий, то нарушение самого этого процесса могло бы отражаться в изменении вызванных потенциалов.
Цель исследования. Изучить нейрофизиологические корреляты внимания и селекции действий при регистрации вігутримозговьіх вьцвапных потенциалов из корковых и подкорковых образований головного мозга, а также исследовать изменения вьпванных потенциалов, зарегистрированных с поверхности головы, при синдроме дефицита внимания и гиперактивности
Основные яідачн исследования.
1 С помощью метода одновременной регистрации скальповых и внутримозговых вызванных потенциалов (ВП), зарегистрировать отдельные компоненты - корреляты сслсістивного внимания и ориентировочной реакции у человека в процессе выполнения "слухового теста на селективное внимание" в пассивном (чтение книги) и активном (нажатие на кнопку в ответ на редкие стимулы) вариантах.
2 Используя "двустимульную" парадигму и метод одновременной регистрации скальповых и внутримозговых ВП, зарегистрировать отдельные компоненты ВП, связанные с вовлечением (GO) и подавлением (NOGO) действий у человека.
-
В той же двустимульной парадигме провести анализ скальповых ВП у здоровых подростков с целью выявления распределения компонент вовлечения и подавления по поверхности головы.
-
С помощью метода скалыювой регистрации вызванных потенциалов, проанализировать изменения вызванных ответов у подростков с синдромом дефицита внимания и пшерактивностью по сравнению с контрольной группой.
Основные положения, выносимые на защиту. I В височной коре больных с внутримозговыми электродами впервые обнаружены независящие от внимания компоненты вызванных потенциалов мозга, связанные с автоматической реакцией мозга на редкие изменения в регулярной последовательности звуковых стимулов - подкорковый аналог негативности рассогласования, обнаруженной в конце 70- годов при регистрации вызванных потенциалов с поверхности головы человека
-
При внутримозговой регистрации вызванных потенциалов в двустимульной (GO/NOG0) парадигме впервые выделены компонет-ы, связанные с вовлечением в движение (GO-компонент или компонент вовлечения) и с подавлением подготовленного двигательного акта (NOGO-компонент или компонент подавления). Раличное распределение этих двух компонент по структурам мозга говорит о существовании двух мозговых систем, связанных с разными составляющими процесса селекции действий.
-
При исследовании слуховых вызванных потенциалов с поверхности головы подростков при выполнении ими "двустнмульного" теста показано, что компоненты вовлечения и подавления действия имеют разные распределения по поверхности головы и различные латентності!. Показано, что у подростков с синдромом дефицита внимания и гиперактивностью эти компоненты уменьшены по амплитуде.
Научная новизна результатов. В работе впервые проведен анализ данных, полученных с помощью ме-юда регистрации вызванных потенциалов головного мозга
человека с внутрнмогговых и скальпиных электродов и тестах на внимание к селекцию действий Это позволило обнаружить, что одни и те же зоны височной коры участвуют как в автоматической обработке слухового сигнала с последующим формированием ориентировочной реакции на редкий стимул, так и в процессах селекции действий Проведенные в данной работе исследования показали, что стриатум, лобная и височная кора, участвуют в формировании реакции подавления подготовленного моторного ответа, что вносит дополнительный вклад в подтверждение теории о программировании действий. Использование теоретического подхода в объяснении механизмов селекции действий позволило предположить, что при нарушении внимания моїуг страдать системы, связанные с процессами селекции действий. Действительно, исследование "модели" нарушения внимания в виде синдрома дефицита внимания и гиперактивности, позволило выявить отдельные изменения скалыювых вызванных потенциалов, являющихся коррелятами нарушений селекции действий.
Научно-практическая ценность работы. Полученные данные вносят существенный вклад в понимание процессов селекции действий у человека. Использование набора психологических тестов впервые позволило обнаружить, что некоторые области височной коры мозга человека, реагируя независимо от привлечения внимания к стимулу, в то же время, вовлекаются в процессы селекции действий.
Анализ вызванных отвегов, зарегистрированных из стриатума и лобной коры, позволил подтвердить данные о вовлечении этих образований в различные этапы процесса селекции действий. Поскольку из данных литературы было известно, что эти структуры входят в список структур, нарушенных при синдроме дефицита внимания и гиперактивности (СДВГ), было проведено сравнение компонентного состава вызванных потенциалов у пациеіггов, страдающих этим заболеванием и нормальных испытуемых. В результате, было обнаружено достоверное изменение паттерна вызванной активности у группы пациентов с СДВГ. Эти данные могут быть использованы в дальнейшем для создания объектной диагностики нарушений внимания у человека.
Апробация диссертационной работы: Апробация диссертации состоялась на научном семенаре лаборатории нейрофизиологии электромагнитных воздействий совместно с лабораторией нейробиологни проіраммировання действий Института Мозга Челопека РАН ЗО окіября )998г Основные положения диссертации были представлены па интернациональном симпозиуме "Физиологические и биохимические основы мозговой активности", посвященном 70-летию академика II. П. Бехтеревой в июне 1994г, на 8-ом международном конгрессе Всемирной Организации по Психофизиологии в Финляндии
(Тампере) в июле 1996г.; на ХХХШ всемирном конгрессе по физиологическим наукам в июне-июле 1997г.; на семинаре для логопедов г. Ст-Петербурга и Ленинградской Области ("Дифференциальная диагностика и коррекция речевых нарушений") 22-24 октября 1997г.; на Финско-Российской школе для молодых ученых в Финляндии 7-13 февраля 1998; на Международном симпозиуме по синдрому дефицита внимания с гиперактивностью в Ныо Йорке в 1998г. (CHADD conference, 15-18 October, 1998) и в Национальном Инстіпуте Здоровья в Вашингтоне 19 октября 1998г. Данная работа была поддержана грантом для молодых ученых и аспирантов в категории "Кандидатский проект" по направлению "Биология" (грант М97-2.4Л-319, 1997г).
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 150 страницах и состоит из четырех основных глав (обзора литературы, методов исследований, результатов исследований, обсуждения результатов), введения, заключения, выводов, списка использованной литературы и приложения Работа иллюстрирована 22 рисунками и 2 таблицами. Список цнтированой литературы включает 231 источник