Главная страница Карта сайта Контактная информация Закрытый раздел для сотрудников и студентов кафедры Старая версия сайта






Мозговые механизмы нарушения саккадических движений глаз и когнитивных расстройств при шизофрении


Руководитель: д.б.н. Славуцкая М.В.

Творческий коллектив:


Карелин Станислав Александрович
научный сотрудник

​Котенев Алексей Валерьевич
научный сотрудник
системный администратор

​Моисеева Виктория Владимировна
старший научный сотрудник
кандидат биологических наук

​Фонсова Наталия Александровна
старший научный сотрудник
кандидат биологических наук

​Шульговский Валерий Викторович
профессор
доктор биологических наук

Работа выполняется совместно с лабораторией «Нейровизуализации и мультимодального анализа» ФГБНУ «Научный Центр психического здоровья». Заведующая лабораторией д.б.н. Лебедева Ирина Сергеевна

Работа выполняется при поддержке Гранта РФФИ, проект № 14-04-01634 «Когнитивный контроль программирования саккадических движений глаз: от структуры к функции» и проекта № 16-04-01079 «Роль торможения в контроле глазодвигательного поведения человека.

Описание направления

Саккадические движения глаз взаимосвязаны с процессами зрительного восприятия и внимания и включены во все виды целенаправленного поведения. Они служат информативной моделью для исследования когнитивного контроля глазодвигательных реакций (рис 1).

Рис.1. Схема программирования саккадических движений глаз с включением когнитивных функций (Славуцкая М.В. , Моисеева В.В., Шульговский В.В., 2012).
Рис.1. Схема программирования саккадических движений глаз с включением когнитивных функций (Славуцкая М.В. , Моисеева В.В., Шульговский В.В., 2012).

Цель исследования - анализ взаимосвязей между вариабельностью структурных характеристик головного мозга человека и функциональными (электрофизиологическими и гемодинамическими) маркерами активации корковых сетей когнитивного контроля, включающего внимание, принятие решения и произвольное торможение при программировании саккадических движении глаз у здоровых людей и больных шизофренией.

Патогенез шизофрении связан с поражением многих структур головного мозга - префронтальной коры (особенно передней части поясной извилины – ACG), гиппокампа, мозжечка, стриатума, таламуса и др. Большинство этих структур входят в иерархическую систему саккадического контроля.

Многочисленные изменения когнитивной сферы у больных шизофренией (нарушения сенсорного восприятия, внимания, принятия решения, прогнозирования и т.д.) отражаются в параметрах саккадических движений глаз. До настоящего времени генез окуломоторных нарушений при шизофрении и точная локализация патологии остаются мало изученными.

Для решения поставленной задачи нами используется перспективный метод сопоставление выраженности поведенческих характеристик саккадического ответа (величина ЛП, размер саккад, число ошибочных движений) с результатами динамического картирования амплитуды усредненных потенциалов ЭЭГ и данными гемодинамических показателей (метод функциональной МРТ) во время выполнения сходных когнитивных тестов (рис 2, 3, 4).

Подобный подход позволяет изучить топографические особенности регуляторных взаимодействий различных зон коры головного мозга в процессе поддержании когнитивного контроля поведенческих реакций.

В экспериментах используются стандартизованные психофизиологические парадигмы «двойной шаг», «go/no go» и «антисаккады», в которых проявляются различные аспекты включения функций когнитивного контроля в программирование саккады.

Исследования пространственно-временной динамики фокусов ЭЭГ потенциалов, связанных с программированием саккады продемонстрировали, что когнитивный контроль целенаправленного глазодвигательного поведения осуществляется за счет нисходящих влияний ведущих зон фронто-париетальной сети саккадического контроля и внимания на всех стадиях программирования саккадического ответа и его торможения.

Рис. 2. Гистограммы величины латентности пиков компонентов вызванных потенциалов ЭЭГ (ВП ) на включение первого стимула у здоровых испытуемых (норма) и при шизофрении (патология) в парадигме «двойной шаг». Условные обозначения: ряд 1 – первая саккада из двух влево; ряд 2 – первая саккада из двух вправо; ряд 3– одиночная саккада влево; ряд 4 – одиночная саккада вправо.
Рис. 2. Гистограммы величины латентности пиков компонентов вызванных потенциалов ЭЭГ (ВП) на включение первого стимула у здоровых испытуемых (норма) и при шизофрении (патология) в парадигме «двойной шаг». Условные обозначения: ряд 1 – первая саккада из двух влево; ряд 2 – первая саккада из двух вправо; ряд 3– одиночная саккада влево; ряд 4 – одиночная саккада вправо.

В экспериментальной парадигме «двойной шаг» показано достоверное уменьшение величины ЛП саккадического ответа и уменьшение латентности пиков компонентов Р1 и N1 ВП на включение сигнального стимула у больных шизофренией по сравнению со здоровыми испытуемыми (рис. 2). Эти факты свидетельствуют об ускорении переработки сенсорной информации при шизофрении, что может быть обусловлено нарушением тормозных механизмов сенсорной фильтрации (sensory gating). ЭЭГ картирование амплитуды этих потенциалов выявило ослабление контролирующей роли префронтальной коры в процессах произвольного и непроизвольного внимания, влияющего на сенсорную оценку стимулов и принятие решения при шизофрении.


Рис 3. Статистические карты корреляции между показателями объема серого вещества коры в кластерах левого и правого полушарий и ЛП правильных саккад вправо и влево. Белыми цифрами нанесены номера кластеров по атласу Desikan et al., 2006: 1 - Нижняя теменная кора, верхняя теменная кора (CWP=0.0001), 2 – Нижняя височная извилина, средняя височная извилина (0.0003), 3 - Центральная и передняя часть поясной коры, задняя поясная кора, медиальная часть верхней лобной извилины и парацентральная долька (0.0033), 4 - Верхняя теменная кора, нижняя теменная кора (0.0014), 5 - Центральная и передняя часть поясной коры, задняя поясная кора, медиальная часть верхней лобной извилины и парацентральная долька (0.003), 6 - Передняя часть средней лобной извилины (0.001)

Применение МРТ методов исследования установило, что у больных с ультравысоким риским развития шизофрении наблюдается обратная взаимосвязь величины ЛП саккадических ответов в парадигме «go/no go» с объемом серого вещества фронтальной, теменной и височной коры, что возможно отражает функционирование компенсаторных механизмов в доманифестационный период (рис 3).

Рис. 4. Пример реконструкции теменной и височной части правого верхнего продольного пучка одного из пациентов. Тракты изображены в виде изоповерхностей на фоне T1-взвешенного изображения в саггитальной проекции.
Рис. 4. Пример реконструкции теменной и височной части правого верхнего продольного пучка одного из пациентов. Тракты изображены в виде изоповерхностей на фоне T1-взвешенного изображения в саггитальной проекции.

Исследование методом диффузионно-взвешенной томографии выявило снижение показателя фракционной анизотропии височной части правого верхнего продольного пучка у больных шизофренией (рис 4). Эти данные свидетельствуют о микроструктурной патологии проводящих путей головного мозга при шизофрении, что соответствует полученным нами нейрофизиологическим данным.

Таким образом, сочетание нейрофизиологических и нейровизуализационных (МРТ) методов исследования позволяет выявить структурно-функциональные паттерны, которые могут быть использованы для оценки патологических изменений механизмов когнитивного контроля у больных шизофренией.

Эти данные могут служить как вспомогательные нейробиологические маркеры, выявляющие степень нарушения когнитивных функций, что имеет высокую значимость для прогноза течения заболевания и выборе терапевтических средств лечения.


Основные публикации

  1. 2005. M.V Slavutskaya, A.V. Kirenskaya, V. Yu. Novototskii-Vlasoa, V.V.Shul’govskii , and I.B. Kozlovskaya . Slow Cortical Potentials Preceeding Visual Guided saccades in Schizophrenics// Human Physiology, V.31.No 5. 2005. pp. 545-553.
  2. 2011. Slavutskaya M.V., Moiseeva V.V., Fonsova N.A., Shulgovskii V.V. Human Cerebral Cortex Initiation Potentials Preceding Memory-Guided Saccades. Neuroscience and Behavioral Physiology: Volume 41, Issue 4 (2011), Page 408 -415.
  3. 2012. Slavutskaya M.V., Moiseeva V.V., Fonsova N.A., Shulgovskii V.V. Human Cerebral Cortex Initiation Potentials Preceding Memory-Guided Saccades. Neuroscience and Behavioral Physiology: Volume 42, Issue 3 (2012), Page 244 -252
  4. 2014. Slavutskaya M., Moiseeva V., Kotenev A., Karelin S., Shulgovskiy V. EEG Correlates of Decision-Making and Preparation of Saccades in Human. GSTF Journal of Psychology (JPsych), V. 1, № 1, p. 68-73.
  5. 2015. V. V. Shulgovskiy, M. V. Slavutskayaa, I. S. Lebedeva, S. A. Karelin, V. V. Moiseeva, A. P. Kulaichev, and V. G. Kaleda
    Saccadic responses to consecutive visual stimuli in healthy people and patients with schizophrenia. Human Physiology, 2015, Vol. 41, No. 4, pp. 372–377.

Возможные темы выпускных работ бакалавра и магистра

Бакалавриат:

  1. Параметры зрительно-вызванных саккад и топография пресаккадических потенциалов ЭЭГ в различных условиях предъявления зрительной информации в норме и при шизофрении.
  2. Зависимость величины ЛП саккады и усредненных потенциалов ЭЭГ, связанных с подготовкой саккады, от условий предъявления зрительных стимулов и степени произвольности саккадического ответа в норме и при шизофрении.

Магистратура:

  1. Влияние внимания на подготовку зрительно-вызванных и произвольных саккад в норме и при шизофрении. ЭЭГ и фМРТ исследование.
  2. Механизмы взаимосвязи процессов внимания, принятия решения и произвольного торможения при программировании саккадических реакций в норме и при шизофрении.




версия для печати






© 2017 Кафедра
Высшей нервной деятельности МГУ

Старая версия сайта



Почтовый адрес:
119234, Россия, Москва, Ленинские горы, д. 1, стр. 12,
Биологический факультет МГУ.

Телефон: +7 (495) 939-28-37,
Факс: +7 (495) 939-28-37,
заведующий кафедрой профессор Латанов Александр Васильевич

E-mail: info@neurobiology.ru



2015, сделано в