Обучение деттей с РАС. Учебное пособие для студентов Москва 2018 Вводный курс Расстройства аутистического спектра
 Скачать 5.5 Mb.
|
|
Раздел 1. Атипичное развитие головного мозга и вызывающие РАС неврологические нарушения Чтобы понимать особенности развития головного мозга людей с РАС, необходимо четко представлять себе общую динамику развития головного мозга человека. Ниже мы в общем разберем основные аспекты этого процесса. Формирование коры головного мозга происходит посредством последовательного наслаивания нейронов, которые рождаются в особых вентрикулярных зонах мозга. Из этих зон нейроны на- чинают свое движение, формируя слои головного мозга. Процесс их движения управляется целым набором генных механизмов. Сначала образуется слой, ближайший к вентрикулярным зонам, на него накладываются последующие слои, формируя сложную иерархическую систему. Это долгий и сложный процесс, и на разных его этапах могут возникать разнообразные сбои. Они могут стать как источника- ми индивидуальных различий людей, так и причинами развития патологий. Мозг и его кора могут быть слишком большими или маленькими по сравнению со средними значениями по популя- ции. В таком случае можно говорить о макро- или микроцефалии соответственно. Оба этих заболевания контролируются генети- ческими механизмами, которые хорошо изучены. Один из этих механизмов — мутация, возникающая при слиянии отцовского и материнского генетического материала, поэтому она называется герминативной (гаметной) . Наряду с этим имеют место соматиче- ские мутации, то есть мутации, происходящие в клетках уже сфор- мированного организма. Они связаны, в частности, с появлением локальных изменений в структуре мозга: происходит диспласти- ческое увеличение одного из полушарий в результате скопления большого объема нейронов — это заболевание называется гемиме- галэнцефалия. Обнаружение соматических мутаций связано с очень важным открытием в генетике, которое было сделано около 10 лет назад и с тех пор привлекает к себе все больше внимания ученых. Речь идет о подрыве так называемой основной догмы генетики: всегда считалось, что человек является носителем одного генома, кото- research.autism.help encyclopedia.autism.help Подробнее см. в Аутизм. энциклопедия encyclopedia. autism.help 171 рый присутствует во всех его клетках. Затем пришло понимание того, что каждый человек является носителем множества геномов, хотя они и являются родственными. Сильнее всего эта дифферен- циация проявляется в клетках мозга, который содержит очень большое количество геномов. В процессе нормального развития огромное количество из- вилин и борозд формируют структуры мозга по мере накопления мозгового материала и нейронов. Однако иногда этот механизм дает сбой, и тогда возникают патологии. Например, может иметь Нейроны Мигрирующие нейроны Нейропрогенитор Нарушения деления клеток Соматические мутации Гемимегалэнцефалия Герминативные мутации Микроцефалия Нарушения миграции клеток Лиссэнцефалия Белое вещество/ пучки аксонов Боковые желудочки Нарушения коннективности Аутизм Умственная отсталость Нарушения в развитии головного мозга Hu et al., 2014 Атипичное развитие головного мозга и вызывающие РАС неврологические нарушения Раздел 1 172 Структурное и функциональное картирование головного мозга у людей с РАС Глава 7 место такая аномалия развития, как лиссэнцефалия, при которой происходит сглаживание извилин коры головного мозга. Нару- шения могут также происходить в процессе образования связей между нейронами, которые критически важны для построения когнитивных структур. На ранних этапах развития ребенка с РАС мозговой материал накапливается очень быстро. Как долго длится этот период, точно пока не известно, но считается, что приблизительно это происходит в воз- расте от 0 до 4 лет. Затем этот процесс замедляется, и в возрасте 4–5 лет траектория развития головного мозга ребенка с РАС сливается с траек- торией развития мозга типично развивающегося ребенка. Эта тенден- ция продолжается примерно до 8 лет. После этого мозг ребенка с РАС начинает постепенно уменьшаться в объеме. Эта динамика не одина- кова в разных частях головного мозга. Сильнее всего она проявляется во фронтальной (лобной) и темпоральной (височных) долях, а также в миндалевидном теле. Меньше всего таким изменениям подвержены париетальная (теменная) и окципитальная (затылочная) доли. Исследователи предположили, что последовательность нако- пления мозгового материала у детей с РАС также нарушена. Если у типично развивающегося ребенка развитие и накопление мате- риала происходит от задних к передним отделам мозга, то у детей с РАС этот процесс идет в обратном направлении, а лобные участки развиваются очень рано и быстро. Развитие головного мозга детей с РАС 0–4 года 4–5 лет 8 лет Траектория развития головного мозга ребенка с РАС сли- вается с траекторией развития мозга типично развиваю- щегося ребенка Постепенное уменьшение объемов головного мозга Быстрое накопление мозгового материала 173 У сиблингов детей с РАС, людей с широким фенотипом рас- стройств, формирование коры головного мозга также имеет особенно- сти. В клинический диагноз они не выливаются, но позволяют диффе- ренцировать траекторию развития мозга этих детей от типичной. Одними из важнейших характеристик коры головного мозга являются толщина и объем. Несмотря на то что они зависят от ми- грации нейронов, этиологически эти нейроны разные. Исследова- телям хорошо известны механизмы, обусловливающие появление нарушений как толщины, так и объема коры мозга. Эти механиз- мы успешно моделируются в пробирке, когда берутся, например, клетки кожи/фибробласты человека с РАС и перепрограммируют- ся в стволовые клетки, из которых затем выращиваются нейроны и моделируется формирование головного мозга. С тех пор как была выпущена первая работа по мозговому картированию, наука сделала огромный скачок вперед. Особенно быстро эта область стала расти в начале XXI века, и сегодня у нас есть четкое понимание того, как развивается головной мозг ребен- ка с РАС в раннем возрасте. Нам также известно, что развитие РАС связано с особенностями формирования головного мозга (прежде всего, его коры). Изменения затрагивают и серое, и белое веще- ство, причем эти процессы взаимосвязаны. О том, что происходит в мозгу подростков и взрослых с РАС, информации гораздо меньше. Все, что известно исследовате- лям, — это то, что происходит ускоренное сокращение объемов го- ловного мозга, изменяется структура борозд и извилин. Аналогич- ные процессы протекают в миндалевидном теле: в раннем детстве оно растет быстро, затем медленнее, а в подростковом возрасте начинает уменьшаться. Уже этой информации хватает, чтобы по- нять необходимость исследовать развитие людей с РАС в разном возрасте и в сравнении с типично развивающимися людьми. Развитие мозга нелинейно на протяжении всей жизни: преж- девременное или замедленное созревание в группе индивидов может вести к появлению значительной положительной разницы в одном возрасте и отрицательной — в другом. Например, минда- левидное тело у детей раннего возраста с РАС увеличено, в то вре- мя как у подростков оно не отличается от миндалевидного тела типично развивающихся сверстников. Поэтому при исследовании нейроанатомических изменений у людей с РАС на протяжении всей жизни в статистической модели должны учитываться как возраст, так и данные о сравнениях с людьми без диагноза. Атипичное развитие головного мозга и вызывающие РАС неврологические нарушения Раздел 1 174 Структурное и функциональное картирование головного мозга у людей с РАС Глава 7 Сегодня исследователи предполагают, что атипичному развитию головного мозга людей с РАС свойственны опреде- ленные этапы, которые характеризуются ускоренным ростом коры в детстве, за которым следует ускоренное истончение коры в подростковом и взрослом возрасте. Ряд доказательств, гово- рящих в пользу этой гипотезы, можно найти в работах по ней- ровизуализации, например, в работе 2015 года Neuroimaging in autism spectrum disorder: brain structure and function across the lifespan 1 . Если данное предположение найдет свое однознач- ное и окончательное подтверждение, это значит, что в более старшем возрасте у людей с РАС возможно ускоренное уменьше- ние мозга. Обратимо ли оно — пока не известно. Неврологические нарушения, которые, вероятно, лежат в ос- нове РАС, загративают лобно-теменной, лобно-височный отделы коры, а также миндалевидное тело, мозжечок, базальные ядра и сингулярную извилину. Предполагается, что изменения в этих областях напрямую влияют на появление симптомов РАС. Напри- мер, считается, что нарушения в области Вернике и центре Брока связаны с социально-коммуникативными и языковыми дефицита- ми; лобно-височная область и миндалевидное тело ассоциируются с нарушениями социально-эмоционального функционирования, а глазнично-лобная кора и хвостатое ядро могут опосредовать появление стереотипий и манеризмов. Есть также основания по- лагать, что нейроанатомия РАС определяется полом и может быть связана с различиями в нейрокогнитивном профиле. Исследования показывают, что все эти нарушения не яв- ляются специфичными для РАС. У нас есть данные нейровизу- ализации о том, что хвостатое ядро увеличено при РАС, и эта особенность связана с проявлением стереотипий и манеризмов. Но у детей с РАС также значительно увеличено миндалевидное тело по сравнению с типично развивающимися детьми, а увели- чение базальных ядер было зафиксировано у людей с обсессив- но-компульсивным расстройством, хотя сопутствующего диагно- за РАС у них нет. Вместе с тем увеличение миндалевидного тела встречается у детей с генерализованным тревожным расстрой- ством, а нарушения в лобной доле, которые считаются харак- терными для РАС, также были обнаружены, например, у людей с шизофренией. Для того чтобы сделать конкретные выводы из всех этих находок, необходимо выяснить причины и степень этих нейро- 175 анатомических особенностей и понять, существуют ли сходства или различия в генетических и молекулярных механизмах появ- ления этих симптомов у людей с различными расстройствами. Сложно предсказать, когда это будет сделано, но сегодня данное направление исследований бурно развивается и считается очень перспективным. 1. Экер С., Букхаймер С.И., Мерфи Д.Дж. Нейровизуализация расстройств аутисти- ческого спектра: структура и функционирование мозга на протяжении жизни [Ecker C., Bookheimer S.Y., Murphy D.G. Neuroimaging in autism spectrum disorder: brain structure and function across the lifespan, The Lancet Neurology, 2015, 14(11), 1121–1134. doi:10.1016/S1474-4422(15)00050-2] research.autism.help encyclopedia.autism.help Атипичное развитие головного мозга и вызывающие РАС неврологические нарушения Раздел 1 176 Структурное и функциональное картирование головного мозга у людей с РАС Глава 7 Раздел 2. Атипичное формирование извилин (гирификация) Формирование объема и толщины коры головного мозга со- провождается процессом формирования извилин — гирифика- цией . В его ходе у людей с РАС наблюдаются как структурные, так и функцио нальные изменения, которые напрямую связаны с ускоренным ростом мозга в раннем возрасте. Это влечет за собой возникновение большого количества мальформаций в коре голов- ного мозга: извилины отличаются по своему размеру, симметрич- ности и расположению. Их может быть слишком много, и при этом их размер может быть значительно меньше нормального или они могут располагаться слишком симметрично. Особенно часто эти особенности встречаются в лобной доле, гораздо чаще у мальчи- ков, чем у девочек. Особенности формирования извилин головного мозга являют- ся высоконаследуемой характеристикой, не напрямую они корре- лируют с манифестацией различных заболеваний. Большую роль здесь играет явление плейотропности (влияния одного гена на два и более фенотипических признака), поскольку оно предполагает наличие множества исходов в рамках одной причинно-следствен- ной связи. Одним из этих исходов в том числе может быть РАС. research.autism.help encyclopedia.autism.help Подробнее см. в Аутизм. энциклопедия encyclopedia. autism.help 177 Атипичная активация и функциональная коннективность Раздел 3 Раздел 3. Атипичная активация и функциональная коннективность Разным структурам головного мозга присущи свои задачи: пере- работка информации, исполнение социальных функций, органи- зация поведения и т. д. Чтобы эти структуры успешно справлялись со всем этим, должны быть выработаны связи между ними и их подструктурами. Головной мозг должен работать как единая систе- ма, которая является материальной основой психических функций, то есть должна функционировать коннективность отделов мозга. Для ее изучения применяется фМРТ, которая обычно регистрирует у людей с РАС низкую активность отделов мозга, прежде всего тех, которые формируют социальный мозг. В него входят миндали- на, островок, нижняя лобная кора и височно-теменной узел. Они объединяются в единую функциональную систему, чтобы перера- батывать социальную информацию. Социальный мозг включается при решении практически любых социальных задач, будь то эмо- циональное реагирование, распознавание лиц или понимание социальных ролей. Его задействуют также такие тесты, в которых движение и взаимодействие геометрических фигур интерпрети- руются как социальное действие. Можно сказать: «Треугольник ударил квадрат», — на самом деле фигура не может ударить другую фигуру, но социальный мозг типично развивающегося человека одушевляет их и помещает в социальный контекст, такая мета- форичность естественна для него. Но люди с РАС в ряде случаев оказываются вообще не способны проходить такого рода тесты. Низкая активность наблюдается в структурах, образующих функциональные системы как переработки языка и речи, так и когнитивного контроля (сюда относятся планирование, когни- тивные исполнительные функции, самоконтроль) и формирова- ния системы поощрений. Для того чтобы человек мог оценивать социальное поведение, социальные жесты и символы как элемен- ты поощрения, чтобы все это мотивировало его, он должен уметь правильно их воспринимать и интерпретировать. За это отвеча- ет определенная система в головном мозге, и у людей с РАС она систематически активируется недостаточно. В то же время при помощи фМРТ было выделено несколько участков головного мозга 178 Структурное и функциональное картирование головного мозга у людей с РАС Глава 7 людей с РАС, которые отличаются повышенной активацией в от- вет на раздражители. Для понимания отличий головного мозга людей с РАС очень важно исследовать его коннективность. Исследователи опреде- ляют интересующие их зоны в головном мозге, затем проводят фМРТ в состоянии покоя в течение приблизительно 8 минут. Полученные динамические ряды по каждой из зон заносятся в ма- трицу коннективности, в которой разные коэффициенты корре- ляции соответствуют разным цветам. Затем на эту матрицу на- кладывается пороговая сетка, которая отсекает все статистически незначимые корреляции, оставляя только значимые величины. В результате мы получаем систему взаимодействий между разны- ми участками головного мозга. Эта система сопоставляется с другими параметрами, в первую очередь с тем, что нам известно о функциональных координатах переработки различной информации в головном мозге. На схеме показана одна из таких функциональных карт. Составив функцио- нальную карту, можно сравнить коннективность «усредненного» мозга человека с РАС и нормотипичного человека (схема «Иссле- дование коннективности головного мозга»). На схеме «Коннективность головного мозга нормотипич- ного человека и человека с РАС» показаны элементы и систе- мы мозга, в которых люди с РАС демонстрируют пониженный и повышенный уровни коннективности по сравнению с типич- но развивающимися людьми. Элементы с пониженной коннек- тивностью находятся на достаточно большом расстоянии друг от друга, в то время как повышенная коннективность свой- ственна более компактным системам, поэтому принято гово- рить о том, что мозг человека с РАС характеризуется слабыми связями между находящимися далеко друг от друга структура- ми и слишком сильными связями в локальных сетях. На схеме «Коннективность головного мозга человека с РАС» показаны системы коннективности структур, которые отвечают за переработку информации. Под буквой А показаны системы, активирующиеся при приеме первичного стимула извне: человеку необходимо воспринять полученную информацию и трактовать ее как важную или неважную, чтобы либо обращать на нее внима- ние, либо игнорировать. Под буквой B изображена система работы зеркальных нейронов, а под буквой C показана система, вовлечен- ная в восприятие человеческих лиц. Все эти системы коннектив- 179 Атипичная активация и функциональная коннективность Раздел 3 A B C D E F Исследование коннективности головного мозга Ecker, Bookheimer, Murphy, 2015 180 Структурное и функциональное картирование головного мозга у людей с РАС Глава 7 Коннективность головного мозга нормотпичного человека и человека с РАС ??? Модуль I Модуль II Модуль III Модуль IV Модуль V Унимодальная зона Подкорковая область Гетеромодальная зона Первичная сенсомоторная область Паралимбическая система Лимбическая система РАС < нормотипичная контрольная группа РАС > нормотипичная контрольная группа Коннективность головного мозга нормотипичного человека и человека с РАС Ecker, Bookheimer, Murphy, 2015 181 Атипичная активация и функциональная коннективность Раздел 3 Коннективность головного мозга человека с РАС ??? A B C Коннективность головного мозга человека с РАС Ameis & Catani, 2015 182 Структурное и функциональное картирование головного мозга у людей с РАС Глава 7 ности крайне важны для переработки любого рода информации, и на основе последних исследовательских данных считается, что у людей с РАС они так или иначе нарушены или видоизменены. Таким образом, единого простого маркера, который бы позво- лял дифференцировать мозг человека с РАС по признаку коннек- тивности, обнаружено не было. Особенности такого рода сложны и должны рассматриваться в системе с учетом слишком сильной локальной и слишком слабой дистанционной коннективности. Если попытаться общими словами сформулировать характеристи- ки мозга человека с РАС, то главное, о чем нужно говорить, — это неправильно/нетипично сформированные связи между отделами головного мозга. |