Введение к работе
Актуальность исследования. Несмотря на то, что исследования структурно-функциональной организации соматосенсорной системы (кожно-двигательного анализатора) имеют сравнительно большую историю, и несмотря на то, что эти исследования внесли большой вклад в теоретическую и практическую неврологию, многие вопросы этой проблемы остаются открытыми. До настоящего времени не определено функциональное значение соматосенсорных афферентных проекций за пределами структур соматосенсорной чувствительности, не исследованы неклассические, транскомиссуральные афферентные каналы соматосенсорной системы, особенно у приматов (у обезьян и человека), не известны центральные механизмы контроля проведения соматосенсорной чувствительности и их соотношение с местными механизмами контроля этой чувствительности на уровне мозгового ствола, недостаточно изучены взаимоотношения между различными компонентами соматосенсорной системы (кинестетическим, болевым, тактильным и т.д.), не известны структурно-функциональные механизмы компенсаторно-восстановительной реорганизации соматосенсорной системы при повреждении отдельных ее афферентных каналов, сопровождаемых восстановлением соответствующего вида соматической чувствительности, по прежнему остаются мало исследованными нейро-нальные механизмы апраксии, афферентного паралича и аналгезии.
Тем не менее с середины нашего столетия наметились некоторые новые перспективы в решении этих вопросов благодаря появлению новых методических возможностей не только в исследованиях на животных, но и на человеке (C.N.Woolsey, 1952, 1960, 1964; G.D.Dawson, 1954, 1956; Н.П.Бехтерева, 1960, 1980; P.Andersen, J.C.Eccles а. oth.. 1964; A.M.Halliday, 1968, 1975; Н.Н.Любимов, 1969, 1992, 1995; Н.Н.Любимов и С.А.Гордеев, 1992; J.E.Desmedt. 1971; Ch.Shagass, 1972; А.М. Иваницкий. 1976; Т.В.Орлова. 1987; Г.Allison a. oth., 1989; С.Baumgartner a. oth., 1991 и др.).
В этих исследованиях были верифицированы электрофизиологи-ческие и топологические характеристики отдельных компонентов соматосенсорных вызванных потенциалов (ССВП) в соматосенсорных структурах коры головного мозга и мозгового ствола у животных и человека и разработана номенклатура корковых и стволовых ССВП, обнаружены дополнительные афферентные каналы проведения соматической чувствительности, продемонстрированы стволовые тормозные
- 2 -пути и механизмы, контролирующие афферентное проведение в сомато-сенсорной системе, показано восстановление соматосенсорной чувствительности после одностороннего повреждения классических (лем-нискового и спино-таламического) путей мозгового ствола, сопровождаемое соответствующим поведением кинестетических и ССВП и т.д.
Принимая во внимание вышесказанное, дефицит наших знаний о пространственной структурно-функциональной организации соматосенсорной системы у животных и человека и наметившиеся достижения в решении ряда вопросов этой проблемы, в том числе и результаты работы лаборатории нейрокибернетики НИИ мозга РАМН по изучению сосуществующих механизмов проведения сигнализации в кожно-двига-тельном анализаторе, оправданным было обратить наше внимание на соотношение симметричных и асимметричных соматосенсорных афферентных проекций в направлении переднего мозга при раздражении конечности либо ее нервов.
Цель и основные задачи исследования. В соответствии с этим, основная цель нашего исследования состояла в изучении структурно-функциональной организации классических и неклассических (транскомиссуральных) соматосенсорных афферентных проекций на симметричные структуры коры полушарий головного мозга у человека.
Общая цель и методологическая ориентация проведенного исследования были реализованы через решение ряда промежуточных задач:
-
через изучение топологии и электрофизиологических характеристик ранних, промежуточных и поздних компонентов ССВП в симметричных структурах коры полушарий головного мозга при раздражении срединного нерва у нормальных испытуемых;
-
через изучение изменений топологии и электрофизиологических характеристик ранних, промежуточных и поздних компонентов ССВП в симметричных структурах коры полушарий головного мозга при раздражении срединного нерва под воздействием техники медитации;
-
через изучение изменений топологии и электрофизиологических характеристик ранних, промежуточных и поздних компонентов ССВП в симметричных структурах коры полушарий головного мозга при раздражении срединного нерва в условиях повреждения центральной нервной системы (ЦНС) у пациентов;
-
через изучение соотношения классических и неклассических (транскомиссуральных) соматосенсорных афферентных проекций на
симметричные структуры коры полушарий головного мозга у человека.
5. через изучение структурно-функциональной организации ип-
силатеральных соматосенсорных афферентных проекций у человека и
обезьян, составляющих один отряд приматов;
6. через изучение структурно-функциональных перестроек (ре
организации) соматосенсорных афферентных проекций в результате
компенсаторно-восстановительных процессов в ЦНС человека при ее
повреждении;
7. через изучение возможностей соединения соматосенсорных
афферентных проекций с обратными связями и механизмами переднего
мозга и мозгового ствола, контролирующими проведение соматосен
сорной чувствительности.
В результате решения этих вопросов мы надеялись создать более полное представление о структурно-функциональной организации симметричных соматосенсорных афферентных проекций на структуры коры обоих полушарий головного мозга у человека при асимметричном раздражении нервов конечностей, развить дальше представление о соматосенсорной системе (о кожно-двигательнш анализаторе) с включением в эту систему обслуживающих ее центральных и местных механизмов контроля проведения соматосенсорной чувствительности, определить возможности, условия и факторы функциональной мобилизации неклассических (транскомиссуральных) афферентных каналов соматосенсорной системы с тем, чтобы использовать эти возможности в неврологической клинике, наконец, глубже понять механизмы компенсаторно-восстановительных перестроек в соматосенсорной системе, в частности, и в ЦНС, вообще, при различных формах соматосенсорной деафферентации у человека в условиях патологии и т.д.
Основное положение, выносимое на защиту. Расширение топологии и формирование дополнительных соматосенсорных афферентных проекций вик коре головного мозга в результате функциональной (в условиях нормы) и структурно-функциональной (в условиях патологии) реорганизации соматосенсорной системы является отражением искусственной или спонтанной мобилизации ресурсов головного мозга человека.
Научная новизна исследования. В работе впервые обнаружена функциональная мобилизация дополнительных соматосенсорных афферентных проекций в направлении контралатерального и ипсилатераль-
- 4 -ного полушарий головного мозга при раздражении срединного нерва под воздействием техники медитации у нормальных испытуемых и при компенсаторно-восстановительных перестройках соматосенсорной системы у пациентов с различными ее повреждениями. Под воздействием медитации и при компенсаторно-восстановительной реорганизации соматосенсорной системы в условиях патологии происходит расширение топологии и увеличение амплитудных характеристик ряда ранних, наиболее изменчивых компонентов N 27-34, Р 40-48, М 58-64, Р 71-74 ССВП в коре головного мозга испытуемых.
На основании оценки топологии и амплитудных характеристик ранних, среднелатентных (промежуточных) и поздних компонентов ССВП в коре обоих полушарий головного мозга на раздражение срединного нерва в условиях нормы, а также функциональных и патологических изменений состояния ЦНС проведено разбиение этих компонентов ответов на три группы: на ранние, наиболее стабильные компонента Ш 15-17, Р 20-22), ранние, наиболее изменчивые (N 27-39, Р 40-48, N 58-64, Р 71-74) и поздние (М 82-84, Р 96-100, N 115-117) компоненты ССВП.
В результате повреждений соматосенсорной системы головного мозга у человека, в период компенсаторно-восстановительных перестроек ЦНС происходит не только ослабление и увеличение отдельных компонентов ССВП, но и формирование новых дополнительных компонентов этих ответов с пиковой латенцией в интервале от 145 до 380 мс за счет реорганизации структурно-функциональных отношений в соматосенсорной системе.
В результате проведенного исследования развиты дальше представления о кожно-двигательном анализаторе не только как об исключительно афферентной системе, но и как о сенсорной системе, включающей центральные и локальные механизмы и пути контроля проведения соматосенсорной чувствительности.
Наконец, на основании проведенного исследования разработаны представления о структурно-функциональной организации, так называемых, ипсилатеральных соматосенсорных афферентных проекций у приматов (у человека и обезьян). Эти проекции опосредуются межта-ламической комиссурой, а также комиссурой Мейнерта с примыкающими к ней структурами переднего гипоталамуса.
Научно-практическая ценность работы. Проведенное исследова-
ниє развивает дальше теоретические представления о структурно-функциональной организации кожно-двигательного анализатора у человека с включением в орбиту его деятельности специальных механизмов и путей, контролирующих проведение соматической чувствительности на уровне мозгового ствола и переднего мозга; показывает двусторонние соматосенсорные афферентные проекции на симметричные структуры коры полушарий головного мозга при раздражении конечности и ее нервов; демонстрирует возможности для избирательной мобилизации дополнительных классических и транскомиссуральных соматосенсорных афферентных проекций при особых функциональных и патологических состояниях ЦНС.
Проведенное исследование имеет несомненное значение и для практической неврологии. Оценка изменений топологических и амплитудно-временных характеристик отдельных компонентов ССВП при различных, в том числе и комбинированных, повреждениях классических и транскомиссуральных афферентных каналов кожно-двигательного анализатора дает возможность определить локализацию не только поврежденного афферентного канала этого анализатора, но и уровня мозгового ствола, через который этот канал проходит. Поэтому вместе с другими клиническими и инструментальными методами метод оценки топологических характеристик отдельных компонентов ССВП может быть включен в арсенал диагностических приемов в неврологической клинике.
Обнаруженное нами расширение топологии некоторых ранних компонентов ССВП, отражающих специфическую информацию о раздражении под воздействием особой психологической техники - медитации, может быть основанием для использования этой техники в неврологической клинике для ускорения реабилитации пациентов с повреждением соматосенсорной системы. Существующие в литературе сведения об успешной апликации этой техники в неврологической клинике (R.K.Wallace, 1986, 1995; J.L.Glaser, 1988; D.Chopra, 1989 и др.) обнадеживают это применение.
Апробация работы. Результаты исследований представлены: на 1-м международном съезде общества физиологов Азербайджана (Баку, 1994); на симпозиуме "Современные представления о структурно-функциональной организации мозга", посвященном 100-летию со дня рождения академика АМН СССР С. А. Саркисова; дважды на "First FEPS
Congress" (Maastricht, The Netherlands, 1995); дважды на международном симпозиуме "Восстановительная неврология-3" (Иркутск, 1995); на совместном заседании лабораторий нейрокибернетики и морфофизиологки условного рефлекса НИИ мозга РАМН 27 января 1997г
Диссертация апробирована на заседании Ученого совета НИИ мозга РАМН 6 марта 1997 г.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 работ. Список приводится в конце автореферата.
Объем и структура диссертации. Текст диссертационной работы
изложен на машинописных страницах. Диссертация состоит из
введения, обзора литературы, описания применяемых методов, изложения собственных материалов, их обсуждения, выводов и списка литературы. Указатель литературы содержит 85 отечественных и 236 иностранных источников. Диссертация содержит 120 рисунков, материал и методы исследования.