Роль данных вскрытия, нейрохирургических процедур, структурной и функциональной визуализации мозга в исследованиях локализации

На ранних и последующих стадиях изучение нейропсихологических синдромов в исследовании локализации было основано на методе вскрытия. Это требовало тщательного и точного клинического и анатомического описания соответствующих случаев с данными вскрытия. Большинство клинических и анатомических данных в нейропсихологии, поведенческой неврологии и нейропсихиатрии основывались на таких исследованиях. Их преимущества очевидны, так как они предоставляют непосредственные макроскопические и микроскопические доказательства поврежденных областей, позволяющие сравнивать клинические и экспериментальные данные с местом, типом и размером поражения.

Эти данные дополнялись наблюдениями, проведенными во время нейрохирургических процедур в ходе хирургического лечения опухолей мозга и эпилепсии, которые, однако, менее точны в том, что касается конкретного распространении и границ патологии внутри поврежденных областей. Но нейрохирургия в сочетании с электроэнцефалографией привнесла новый функциональный элемент, предоставляющий возможность, особенно в ходе хирургического лечения эпилепсии, стимулировать различные корковые и подкорковые области через глубинные и поверхностные электроды и наблюдать клинические ответные реакции и ответные реакции ЭЭГ.

Позже развитие структурной визуализации, особенно КТ и ЯМР мозга, оказали значительную помощь в преодолении ограничения в анатомических исследованиях, связанных с их зависимостью от данных вскрытия и относительно редкими и часто не совсем ясными результатами нейрохирургического подхода к локализации поражения. Структурная визуализация мозга обеспечила прямой доступ

к анатомии поражений мозга у больных при их жизни. Это позволило использовать широкий спектр клинических данных и нейропсихологических тестов для сравнения с локализацией поражений в больших группах больных с различным расположением корковых и подкорковых поражений. Примеры такого использования представлены и обсуждаются во многих разделах этой книги.

В общем, клинико-анатомические данные, представленные и обсуждаемые в этой книге, были, главным образом, получены при исследованиях, основанных на результатах аутопсий мозга и структурной визуализации мозга, которые остаются золотым стандартом для изучения локализации в клинической нейропсихологии и нейропсихиатрии. Эти исследования также использовались для лучшего понимания функций мозга в нормальных и, особенно, в патологических условиях с помощью функционального изображения мозга, в частности фЯМР, но их клиническая польза остается спорной и требует дальнейших исследований.

Сила сигнала фЯМР зависит от концентрации деоксигемоглобина, являющегося по существу парамагнитным; увеличение его концентрации уменьшает локальную неоднородность в магнитном поле, парадоксально увеличивая сигнал магнитного резонанса. Так как увеличение концентрации деоксигемоглобина отражает увеличение потока крови, сигнал фЯМР косвенно измеряет это увеличение, отражающее нейрональное возбуждение в соответствующей области мозга и, следовательно, зависит от уровня кислорода в крови (blood oxygenated level-dependent (BOLD) response). Таким образом, фЯМР косвенно измеряет поток крови, что, опять же, косвенно отражает изменения в нейронной активности мозга.

Измерение мозгового потока крови посредством фЯМР не требует использования ингаляции ксенона, как требовала того технология измерения с помощью ксенона, используемая в середине 70-х годов XX века, так же как и технология радиоактивного следа, используемая для измерения потока крови в мозге с середины 80-х годов того же периода в томографии с эмиссией позитронов (ПЭТ). Однако фЯМР, подобно предыдущим техническим методам, характеризуется медленной гемодинамической ответной реакцией, которая достигает пика в течение 4-6 с. В то время как нейронная активность увеличивается за тысячные доли секунды в ответ на зрительное представление цели. Эта медленная временная реакция требует разделения исследуемого события, по крайней мере, 4-5 с. Медленная временная реакция может быть преодолена другими техническими методами функциональной визуализации мозга, в частности, электроэнцефалографией (ЭЭГ) и магнитоэнцефалографией (МЭГ), которые имеют превосходную временную реакцию за тысячные доли секунды, но небольшую пространственную разрешающую способность.

Функциональное изображение мозга, особенно фЯМР, значительно увеличивает способность исследования взаимосвязи «мозг—поведение» у нормальных индивидуумов. Однако данные фЯМР ограничены в точности из-за непрямого измерения нейронной активности при использовании относительно медленной гемодинамической ответной реакции, появляющейся обычно в различных частях мозга и часто отражающей внутренний шум фЯМР, не имеющий какого-либо отношения к эксперименту. Для того чтобы преодолеть эти ограничения, используются специальные технические методы. Один из таких технических методов

называется когнитивным вычитанием, в котором две поведенческие задачи сравниваются в ходе одной и той же сессии сканирования. Вычитание результатов уменьшает количество активированных точек мозга, рассчитывая и позволяя сделать заметной силу и местоположение данных фЯМР в отдельных областях мозга. Другая возможность предоставляется схемой, которая основана на представлении конкретного предмета или события для последующего сравнения.

Введение фЯМР намного увеличило способность исследовать функциональную специализацию различных областей мозга и их взаимодействия у человека, например, в ходе выполнения теста, проверяющего внимание, рабочую память, семантическую и несемантическую загрузку информации и т. д. Однако остаются значительные ограничения, особенно по сравнению с исследованиями поражений, которые обычно основываются на сравнении выполнения одной и той же экспериментальной или клинической задачи в случаях с разной локализацией поражений мозга. Конечно, исследования поражений у человека в значительной степени зависят от наличия клинических случаев с определенной локализацией поражений мозга и разницей между точной локализацией и распространением поражений в отдельных случаях. Но исследования поражений позволяют проводить прямое наблюдение результатов локализации поражений, лежащих в основе особых нарушений процесса переработки информации мозгом, которые называются клиническими синдромами, и помогают понимать взаимосвязи «мозг—поведение» в нормальных и патологических условиях.

Вот почему важно сравнивать результаты фЯМР с результатами прямых кли-нико-анатомических исследований поражений мозга. Это может способствовать лучшему пониманию данных фЯМР, особенно для их клинического применения, так как технические методы функционального изображения, такие как прежде используемое сканирование ПЭТ и популярное в настоящее время фЯМР, никогда не признавались в качестве важных инструментов для клинического применения.

Остается неясным, как изменения в сосудистой системе мозга влияют на локальный сигнал фЯМР у больных после инсульта, с сосудистой деменцией или с нормальными возрастными изменениями. Также есть другие ограничения, связанные с разницей между локализацией поражения при некоторых клинических синдромах и данными фЯМР об активности мозга во время выполнения этих функций в норме. Типичным примером является двухсторонняя активация области Брока на фЯМР, когда здоровый субъект выполняет тест на проверку речи, в то время как афазия Брока обычно развивается после одностороннего поражения в доминантном для речи левом полушарии. Поэтому развитие выраженной афазии обычно наблюдается при хирургическоем удалении опухоли в области Брока только в левом, а не правом полушарии, несмотря на данные фЯМР о существенной роли правого полушария в функции речи. Эта роль может быть связана с обеспечением просодических характеристик речи (см. раздел 3.1.2 в главе 3 «Нарушения восприятия социального мира»), не имеет непосредственного влияния на формирование афазии Брока и нуждается в дальнейших исследованиях.

Имеются многочисленные примеры противоречий между функциональными анатомическими схемами, основанными на результатах фЯМР, и результатами исследований поражений мозга. Исследования фЯМР обнаруживают двухстороннюю активацию специфической области в фузиформной извилине в тесте на

узнавание лиц, в так называемой «фузиформной области лица» (Kanwisher et al., 1997; Rhodes et al, 2004). Однако клинико-анатомические данные указывают на случаи односторонних поражений в правом полушарии мозга при агнозии на лица. Кроме того, агнозия хорошо знакомых лиц обычно не вызывается изолированным поражением височной доли, а зависит от вовлечения затылочной доли дополнительно к теменному поражению. В то же время, изолированное поражение правой височной доли часто приводит к развитию агнозии, ограниченной трудностью восприятия новых, только что увиденных лиц. Также остается неясным, какие конкретные операции обеспечиваются «фузиформной областью лица» в сложном процессе узнавания лиц, включая роль анализа простых и сложных характеристик, разложения на части образа лица и синтеза этих частей заново в ходе распознавания, а также включая роль рабочей памяти и т. д.

Другая проблема в использовании фЯМР относится к активации мозга в различных частях как левого, так и правого полушарий в ходе тестирования, несмотря на исключение некоторых активированных областей посредством когнитивного вычитания. Это можно показать на примере исследования с помощью фЯМР активации мозга во время управления конфликтными тестами, такими как тест Струпа, требующий переключения внимания с цвета напечатанного слова на цвет значения слова и наоборот. Согласно одному из исследований, тест Струпа выявляет на фЯМР активацию ряда областей мозга, включая задние части второй лобной извилины, двусторонне, так же как и области впереди дополнительной моторной области в первой лобной извилине, переднюю часть островка, теменную и таламическую области (Drefuss et al., 2004). В особенности подчеркивается роль активации второй лобной извилины. В то же время, группа специалистов (Roelofs et al., 2004), используя модифицированный тест Струпа, наблюдала на фЯМР активацию передней части поясной извилины на медиальной поверхности полушария. В другом исследовании отмечалось уменьшение активности не передней, а задней части поясной извилины у больных с шизофренией во время выполнения теста Струпа (Kerns et al., 2004). Однако из клинико-анатомических исследований поражений мозга хорошо известно, что повреждение передней части поясной извилины приводит к общему падению мотивации, инициации активности мозга, что может вызвать вторичные нарушения в выполнении теста Струпа.

Множественные области активации мозга также наблюдались на фЯМР во время слуховых галлюцинаций. Список этих областей включает, в дополнение к слуховым и речевым зонам, следующие области: передняя поясная извилина, зрительный бугор, амигдала, островок, парагиппокамп, орбито-фронтальная доля (см. обзор Woodruff, 2004). Эти данные использовались авторами для того, чтобы описать, какое значение в механизмах развития галлюцинаций имеет активация «сети внимания», находящейся в передней части поясной извилины и в правом таламусе; «сети эмоций», находящейся в островке и парагиппокампе; исполнительной функции и механизма импульсного контроля в прифронтальной коре. Однако клинический опыт, кажется, противоречит этим заключениям, так как многие из этих нарушений не наблюдались клинически у больных со слуховыми галлюцинациями. В частности, нарушения импульсного контроля или эмоциональные расстройства описываются как не зависимые от слуховых галлюцинаций в большинстве случаев.

Однако несмотря на многочисленные расхождения с результатами клинических и клинико-анатомических данных, фЯМР представляет собой крайне важный инструмент для дальнейшего продвижения в исследованиях локализации, включая его клиническое применение. В частности, фЯМР, видимо, можно будет использовать в будущем для получения информации о местоположении функции речи на одной из сторон, перед нейрохирургическими процедурами, вместо несколько рискованного теста Вада, который требует использования интракаротидной инъекции амобарбитала. Схема активации фЯМР в ответ на тест категоризации слов или на слуховой тест запоминания последовательности тонов позволяет наблюдать жесткую латерализацию активации фЯМР в левом полушарии у нормальных субъектов с доминантным левым полушарием и отсутствие такой же сильной латерализации для задачи с последовательностью тонов.

Конечно, требуются дальнейшие исследования для внедрения фЯМР в клиническую практику, особенно в изучении первичных психических заболеваний, характеризуемых отсутствием макроскопических и микроскопических анатомических изменений при вскрытии и частым отсутствием видимой патологии при мозговой томографии. Другая тема клинического применения тестов может быть связана с необходимостью оценивать латерализацию поражений для прогноза и планировании реабилитационных мероприятий. Также важно для клинического применения данных функциональной томографии мозга постоянно сравнивать ее результаты с классическими данными исследований локализации, основанных на прямых анатомических данных. К сожалению, количество исследований, использующих данные вскрытия и структурной визуализации мозга, значительно уменьшилось в связи с переключением основного внимания специалистов на использование функциональной визуализации мозга. Однако главный подход старых нейропсихологических клинико-анатомических изучений все еще остается наиболее надежным инструментом в клинически важных исследованиях взаимосвязи «мозг-поведение» в патологических и нормальных условиях. Этот подход требует сравнения схожих клинических признаков и синдромов, так же как и результатов одного и того же теста у больных с различной локализацией ограниченных кортикальных и подкорковых поражений. Подробные описания одиночных случаев (case report) также должны быть вынесены на передний фронт исследований локализации.