РОЛЬ МОЗЖЕЧКА В КОГНИТИВНЫХ ПРОЦЕССАХ

Зуева Ю.В., Корсакова Н.К., Калашникова Л.А.

В последние годы активно разрабатывается концепция о модулирующей роли мозжечка в реализации психических процессов. Целью настоящего исследования стало комплексное нейропсихологическое, неврологическое и нейровизуализационное исследование 25 пациентов с изолированными инфарктами мозжечка в остром и отдаленном периоде заболевания. В результате было выявлено три симптомокомплекса: 1) нарушение динамической интегративной организации психической деятельности, 2) нарушение пространственных и квазипространственных функций и 3) нарушение контроля и программирования психических процессов. Степень выраженности когнитивного снижения и динамика восстановления ВПФ зависит от: латерализации очага поражения; локализации его в функционально значимых для психических процессов зонах мозжечка; времени начала заболевания и индивидуальных особенностей пациентов. Операциональные составляющие психической деятельности и процессы, рано формирующиеся в онтогенезе и менее социально опосредованные (например тактильный гнозис и тактильная память) в меньшей степени подвержены изменениям при инфарктах мозжечка.

Выдвигается предположение, что механизм, с помощью которого мозжечок оказывает модулирующее влияние на когнитивные процессы, аналогичен тому, который реализуется в двигательной сфере. Специфические функции мозжечка могут рассматриваться как самостоятельное звено в функциональных системах психики, которое необходимо при выполнении задач, требующих контроля за «развертыванием» во времени и точным взаимодействием между последовательностью когнитивных операций и обеспечивающих быстрое, плавное, «симультанное» выполнение психических действий.

На протяжении многих лет мозжечок рассматривался как структура, ответственная исключительно за координацию и статику движений. И хотя в клинических исследованиях давно был накоплен материал о связи патологии мозжечка с такими заболеваниями как аутизм, шизофрения, сенильная деменция, из-за отсутствия инструментально-технической базы эти данные оставались на феноменологическом уровне (22,28,29,7,41). С развитием нейровизуализационных методов исследования, таких как позитронно эмиссионная томограмма, однофотонная эмиссионная томограмма и высокоразрешающая магнитно-резонансная томограмма, а также с накоплением огромного массива данных в рамках анатомических, лабораторных, клинических исследований была показана роль мозжечка в организации психических функций (3-5,13,15,18-21,23-27). Концепция о влиянии мозжечка на когнитивные процессы сформировалась относительно недавно, но уже в 1997 году в США под редакцией Schahmann была опубликована первая в мире монография «Мозжечок и познание», обобщившая имеющиеся на сегодняшний день клинические, анатомические, физиологические и нейровизуализационные данные (24). Анатомической основой участия мозжечка в психических функциях являются его двусторонние связи с ассоциативными зонами коры преимущественно контрлатеральных полушарий головного мозга и лимбикоретикулярным комплексом. При этом было отмечено изолированное существование путей, идущих к моторной коре и префронтальным отделам мозга, что в свою очередь определяет возможность изолированного возникновения когнитивных и двигательных расстройств при поражении мозжечка (12-15,17,18,24,26). Показано также, что патология мозжечка различного генеза (опухоли, дегенерации, гипоплазия, сосудистые изменения) приводит к широкому спектру нарушений психических функций в виде нарушений планирования, абстрактного мышления, рабочей памяти, дефицита пространственных функций, речи, эмоционально-личностных изменений (4-6,8,10,16,25,27).

Однако большинство исследований ограничены рассмотрением либо отдельных психических функций и их составляющих, либо изучением клинических синдромов что препятствует возможности нахождения общих механизмов формирования весьма разнообразных и многочисленных когнитивных симптомов. Представляется адекватным для решения этой задачи применение комплексного синдромного анализа к нарушенным психическим функциям. В школе А.Р.Лурия более 20 лет назад Татьяной Владимировной Мельниковой было проведено исследование больных с субтенториальными опухолями (в том числе и с опухолью мозжечка) и получены данные о наличии у них нейропсихологических синдромов по типу лобного и височно-теменно-затылочного (2). При этом была показана взаимосвязь между нейропсихологическими нарушениями и дисфункцией именно этих отделов коры больших полушарий по ЭЭГ. Однако, выявленные изменения объяснялись преходящими сосудистыми нарушениями, связанными с определенной локализацией опухоли. Роль мозжечка в когнитивном дефиците не была означена и не получила развития в дальнейших исследованиях.

Опираясь на опыт западных исследователей и применяя методологию синдромного анализа, разработанную в школе А.Р.Лурия (1), мы сформулировали задачу провести комплексное изучение нарушений высших психических функций (ВПФ) при инфарктах мозжечка и выявить клинические параметры, влияющие на степень когнитивного снижения при данной форме патологии. Изолированные инфаркты по сравнению с другими видами заболеваний (мозжечковые дегенерации, опухоли, врожденные аномалии) являются наиболее адекватной и корректной клинической моделью, так как развиваются у больных без сопутствующих признаков поражения полушарий мозга, которые нельзя полностью исключить при дегенеративных заболеваниях или опухолях мозжечка, нередко сопровождающихся гидроцефалией. Вместе с тем, изолированные инфаркты – это очень редко встречаемая клиническая модель (16,25,27) и настоящая работа с обследованием 25 больных с данной патологией является первой, проведенной на такой многочисленной выборке.

Нами было обследовано 11 мужчин и 14 женщин в возрасте от 7 до 68 лет, находившихся на лечении в НИИ неврологии РАМН. У 13 человек инфаркт локализовался в правом полушарии, у 8 в левом полушарии мозжечка и у 4 билатерально. Наблюдение велось как в острый, так и в отдаленный от инфаркта период времени (от нескольких недель до 10 лет). Все обследованные до начала заболевания была активны, самостоятельны в повседневной жизни и адаптированы в социальной сфере. Все больные прошли неврологический осмотр, нейропсихологическое исследование, МРТ-или КТ головного мозга. Батарея нейропсихологических методик включала традиционные субтесты для исследований гнозиса, праксиса, памяти, мышления, речи и внимания. Оценка результатов исследования состояла в определении нормального или нарушенного выполнения задания, а также степени этих нарушений от 0 до 3. Для дальнейшей интерпретации использовались статистические методы кластерного анализа с целью выявления зависимости степени выраженности нарушений ВПФ при инфарктах мозжечка от таких клинических параметров как объем поражения, латеральная локализация инфаркта в правом, левом полушарии или билатерально и время с начала заболевания.

Результаты обследования

Наиболее характерные жалобы включали трудности сосредоточения внимания, быструю утомляемость, сложности одновременного выполнения нескольких действий, усвоения новой информации, в связи с чем некоторые больные были вынуждены отказываться от чтения, просмотра телевизионных передач, прежних умственных нагрузок. Часть больных отмечала утерю навыков счета, письма. Результаты нейропсихологического исследования представлены на диаграмме и таблице №1. Характерной чертой является полиморфизм выявленных симптомов. Тем не менее их можно объединить в три группы на основе синдромообразующих радикалов в виде нарушенных нейропсихологических факторов.

В первую группу симптомов вошли нарушения психических функций, связанные с фактором динамической интегративной организации психической деятельности. К таким нарушенным функциям относятся внимание, счет, динамические составляющие речи, динамический праксис, объем текущего запоминания и память на прошлые знания. Обращаясь к диаграмме и таблице, видно, что это наиболее уязвимые (как по частоте встречаемости, так и по степени выраженности нарушений) звенья в психической деятельности больных с инфарктами мозжечка.

Нарушения внимания представлены трудностями при выстраивании числовой последовательности в таблицах Шульте и выявляются у больных на фоне относительной сохранности I блока мозга. Трудности построения речевого высказывания особенно ярко проявились в пробе на составление рассказа на заданную тему. Эти нарушения могли сочетаться с речевой адинамией, в единичных случаях достигавшей близости к динамической афазии. Некоторые пациенты сами отмечали трудности выражения своих мыслей, особенно при интерпретации пословиц или составлении рассказов. Нарушения памяти на прошлое представлены трудностями актуализации знаний из прошлого опыта в задании на изложение сюжетных линий хорошо известных произведений. При исследовании мыслительных процессов наиболее выраженные нарушения выявлены при составлении рассказов по серии картинок (трудности связаны с фрагментарностью восприятия и изложения материала) и при решении арифметических задач на дискурсивное мышление. Все вышеописанные нарушения можно объединить в особый симптомокомплекс, в основе которого, как мы предполагаем, лежат нарушения развертывания последовательности когнитивных операций. Вероятно, мозжечок участвует в выполнении всех типов задач, где требуется «развернуть» во времени и последовательности операции для синхронизирования любого действия. Таким фактором в нейропсихологии можно назвать фактор динамической интегративной организации психической деятельности. Возникает вопрос о его специфике и отличии от фактора кинетической организации психической деятельности, связанного с функционированием премоторных отделов коры. В то время как кинетический фактор, согласно концепции А.Р.Лурия (1), обеспечивает плавный переход от одного элемента к другому (о чем свидетельствует появление элементарных персевераций при его дефицитарности), динамический интегративный фактор участвует в развертывании последовательности операций, необходимых для реализации конечной цели действия и всей деятельности на уровне целостного, интегративного психического акта.

1. тактильный гнозис
2. зрительный гнозис
3. интонац. сторона речи
4. понимание речи
5. акустическая оценка
6. номинация
7. произвольная регуляция
8. воспроизведение ритмических структур
9. запоминание порядка
10. смысловая память
11. тактильная память
12. карта
13. понимание логико-грамматич. конструкций
14. уровень активности
15. «немые» часы
16. афферентный праксис
17. самостоятельный рисунок
18. такт.-пространственные функции (Сеген)
19. мыслительные операции
20. зрительная память
21. целевой праксис
22. темп деятельности
23. объем текущего запоминания
24. уровень обобщения
25. понимание пословиц
26. счетные операции
27. дискурсивное мышление
28. зрительно-пространствен-ные функции (Тейлор)
29. динамический праксис
30. программирование
31. повествовательная речь
32. устойчивость следов памяти (2 гр. по 3 слова)
33. пространственный праксис
34. наглядное мышление
35. копирование рисунка
36. память на прошлые знания
37. контроль деятельности
38. внимание

Таблица №1. Результаты кластеризации 38 нейропсихологических параметров по степени выраженности нарушений (в зависимости от получаемых баллов n0, n1, n2, n3.)

(гипотеза однородности не подтверждается для всех пар кластеров по критерию с уровнем значимости 90%).

Второй комплекс нарушений ВПФ связан с дефицитом в пространственной и квазипространственной организации психической деятельности. Выявлены трудности в актуализации зрительных представлений, в реализации оптико-пространственной деятельности, пространственного праксиса и проч. Встречаемые при этом ошибки представлены почти всеми параметрами пространственной организации (структурно-топологическими, метрическими, проекционными и координатными).

Третий симптомокомплекс представлен нарушениями контроля и программирования. О дефиците контроля свидетельствуют допускаемые больными ошибки по типу контаминаций и конфабуляций при актуализации следов памяти. Нарушения программирования отмечаются на всех этапах реализации психического акта как в двигательной, так и в мнестико-интеллектуальной сфере. Вместе с тем, произвольная регуляция остается сохранной, о чем свидетельствует большое количество применяемых больными компенсаторных приемов и отсутствие нарушений целеполагания.

Важно отметить, что наиболее сохранными при инфарктах мозжечка остаются все формы гнозиса: тактильного, акустического невербального и зрительного. Таким образом, операциональные составляющие психической деятельности, а также процессы, рано формирующиеся в онтогенезе и менее социально опосредованные (например, тактильная память), согласно полученным данным в меньшей степени подвержены изменениям при инфарктах мозжечка, что ещё раз указывает на его роль в осуществлении сложной, интегративной, а также социально опосредованной деятельности мозга. Эти данные согласуются с последними исследованиями, рассматривающими развитие мозжечка в филогенезе с появлением вербальных коммуникаций и его роль в реализации этих процессов (14,19,30).

При рассмотрении степени выраженности нарушений ВПФ при инфарктах мозжечка обратимся к таблице №2. Больные в кластерах располагаются по возрастанию степени выраженности выявленных у них нарушений ВПФ (соответственно возрастают в кластерах показатели g1 и g2). Наиболее сохранными, то есть с низкими показателями g1 и g2 и соответственно редко получающими при выполнении нейропсихологических проб 2 и 3, являются пациенты, которые вошли в кластер №1. При этом инфаркт мозжечка локализован у этих больных преимущественно в левом полушарии. Больные со средней степенью выраженности нарушений ВПФ вошли кластер №3. Эту группу образуют больные со смешанной локализацией инфаркта. И, наконец, наибольшая степень нарушений ВПФ характеризует больных кластера №2, в который вошли пациенты с локализацией очага поражения в правом полушарии мозжечка.

Следует отметить, что по другим параметрам (возраст, объем инфаркта) не выявлено отличий по кластерам. Более того, интересным является тот факт, что больные с большим объемом поражения мозжечка (б-ные №24, №12) входят в наиболее сохранную по результатам выполнения нейропсихологических проб группу пациентов, а в «средней» и «тяжелой» группе могут находиться больные с очень маленьким по объему инфарктом мозжечка (б-ные № 13,17, 20).

Итак, более выраженное когнитивное снижение отмечается у больных с правосторонней и билатеральной локализацией очага поражения. Поскольку полушария мозжечка связаны преимущественно с контрлатеральным полушарием мозга, становится понятной большая выраженность нарушений ВПФ при инфарктах в правом полушарии мозжечка. При этом нарушается его модулирующее влияние на левое полушарие головного мозга, участвующее в реализации основных когнитивных процессов и речи и имеющее локальную представленность различных составляющих ВПФ. И наоборот, при левосторонних инфарктах мозжечка, симптоматика менее выражена, так как правое полушарие головного мозга, связи с которым оказываются нарушенными, характеризуется меньшей степенью дифференцированности его структур в отношении ВПФ по сравнению с левой гемисферой.

Таблица № 2. Результаты кластеризации 18 больных по П-шкале для (x1 — x38).

(гипотеза однородности не подтверждается для всех пар кластеров по критерию ² с уровнем значимости 95%). В таблицу введены также дополнительные характеристики больных (возраст, давность заболевания, латерализация и объем очага поражения) и единицы измерения «тяжести» нейропсихологических нарушений g₁ и g₂, где:

g₁= ,

g₂ = ,

а m –число испытуемых в кластере.

Большое значение для развития нарушений ВПФ при поражении мозжечка, как показало наше исследование, имеет не только сторона поражения, но и конкретная локализация очага в пределах полушария мозжечка. Анализ локализации инфарктов мозжечка у больных с клиническими значимыми нарушениями психических функций, позволил выделить две функционально значимые зоны: латерально-задне-нижнюю и медиально-задне-срединную. При поражении обеих функционально значимых зон полушария мозжечка, связанного с доминантным полушарием мозга, развиваются выраженные клинически значимые нарушения ВПФ.

По данным неврологического обследования в клинической картине больных с клинически значимыми нарушениями психических процессов, когнитивное снижение не сопровождалось развитием вестибуломозжечковых нарушений (головокружение, рвота, атаксия), что дает основание для предположения о возможности изолированного возникновения когнитивных и двигательных расстройств при патологии мозжечка. Возможно, в мозжечке, также как и в полушариях мозга, имеется поуровневая локализация функций, что соответствует анатомическим, экспериментальным и функционально-нейровизуализационным данным об изолированности нервных путей, реализующих когнитивные и двигательные функции (17,18,21).

Поскольку пациенты были обследованы неоднократно (как с коротким интервалом, так и с интервалом в несколько лет с момента развития НМК), можно судить о динамике восстановления ВПФ. У пациентов, обследованных спустя 8 и10 лет после развития инфаркта мозжечка, были выявлены только отдельные симптомы нарушений психических процессов. Больные с выраженными клиническими нарушениями спустя 2-3 года смогли восстановить многое из утраченных навыков и знаний. Одна пациентка уже научилась читать, писать, самостоятельно вести хозяйство, другая восстановила речь и навыки счета, письма. Даже через несколько месяцев после инфаркта у больных уже отмечается значительное улучшение когнитивных функций. Можно с большой вероятностью предположить, что регресс большинства симптомов обусловлен первичной сохранностью мозговых зон, ответственных за такие процессы как речь, память, внимание, мышление. Быстрое восстановление ВПФ является одной из характерных особенностей, отличающих когнитивное снижение при инфарктах мозжечка от синдромов нарушений ВПФ при поражении корковых структур мозга. Кроме того, в отличие от последних, сила и степень когнитивных нарушений при инфарктах мозжечка в большинстве случаев значительно менее выражена и некоторые расстройства выявляются только в специально организованных нейропсихологических исследованиях, часто оставаясь вне поля зрения неврологов.

Итак, в результате проведенного нейропсихологического исследования больных с изолированными инфарктами мозжечка было выявлено три симптомокомплекса: 1) нарушение динамической интегративной организации психической деятельности, 2) нарушение пространственных и квазипространственных функций и 3) нарушение контроля и программирования психических процессов. При этом выдвигается предположение, что механизм, с помощью которого мозжечок оказывает влияние на когнитивные процессы, аналогичен тому, что реализуется в двигательной сфере. Мозжечок осуществляет контроль за «развертыванием» во времени и точным взаимодействием (или координацией) когнитивных операций, то есть обеспечивает быстрое, плавное, выполнение психических действий подобно тому, как это происходит в двигательных процессах. В таком случае мозжечок включается в решение любого типа задач, где требуются быстрые и последовательные изменения, а также регулирует психическую активность при переходе с одних задач на другие. Вместе с тем с учетом данных последних исследований о связях мозжечка с ассоциативными зонами мозга становится понятным происхождение пространственных расстройств и нарушений контроля и программирования.

Таким образом, настоящее исследование открывает перспективы для развития нейропсихологии в связи с новой функционально значимой для психических функций структурой мозга. Имеются данные, позволяющие говорить о латеральной специфичности и топической организации мозжечка с наличием зон, функционально значимых для ВПФ, а также о собственной функции мозжечка в виде фактора динамической интегративной организации психической деятельности.