Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Нейрофизиологические корреляты селективного внимания, селекции действий и их нарушение при синдроме дефицита внимания и гиперактивности у человека

ВАК РФ 03.00.13, Физиология

Автореферат диссертации по теме "Нейрофизиологические корреляты селективного внимания, селекции действий и их нарушение при синдроме дефицита внимания и гиперактивности у человека"

Санкт-Истербургскнй Государственный Университет

На правах рукописи

Кропотова Ольга Викторовна

Н ЕЙРОФГОИОЛ ОГИЧЕСКИЕ КОРРЕЛЯТЫ СЕЛЕКТИВНОГО ВНИМАНИЯ, СЕЛЕКЦИИ ДЕЙСТВИЙ И ИХ НАРУШЕНИЕ ПРИ СИПДРОМЕ ДЕФИЦИТА ВПИМАПИЯ И ГИИЕРАКТИВНОСТИ У ЧЕЛОВЕКА

03.00.13 - физиология человека и животных

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 1998

Работа выполнена в лабораториях нейрофизиологии электромагнитных воздействий и лаборатории программирования действий Института мозга человека РАН

Научные руководители: к. б. н., ст. н. с. В.Л. Пономарев д. м. п., ст. н. с. Е.Б. Лысков

Официальные оппоненты: д. б. н., профессор Г.А. Куликов д. б. »., вед.н.с. К.Б. Шаповалова

Ведущее учреждение - Институт Эволюционной Физиологии и Биохимии им.

И.М. Сеченова РАЛ

Зашита диссертации состоится 17 декабря 199S г. в 16 час. на заседании Диссертационного Совета К.063.57.09 по защите диссертаций на соискание ученой степени кандидата биологических наук в Санкт-Петербургском Государственном Университете по адресу: 199034, Ст.-Петербург, Университетская наб., 7/9.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке им. A.M. Горького Санкт-Петербургского Государственного Университета, (Университетская наб., 7/9).

Автореферат разослан "_"_1998 года.

Ученый секретарь

P.U. Коваленко

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность исследования. Внимание или селекция является одной из наиболее важных психических функций человека. Это наиболее наглядно проявляется в том, что человек из огромного числа внешних раздражителей н возможных реакций выбирает лишь те, которые соответствуют целям и мотивам его деятельности. Нарушения механизмов внимания и селекции действий ведет к возникновению таких психических заболеваний как болезнь Паркинсона, Гантингтона, Жиля-деля-Туретта, обцессивно-компульсивному синдрому, синдрому дефицита внимания и гиперактивности (Posner et al., 1988; Sano et al., 1996, Albert et al., 1974, Cummings, 1994; Castellanos et al., 1996, Barkley, 1995).

В исследовниях нейрофизиологических основ внимания с помощью метода регистрации вызванных потенциалов (ВП) с поверхности головы человека (Squier et al., 1965; Костандов, 1976; Иваницкнй и др., 1984; Harter and Aine, 1984, Woods, 1992; Hillyard and Hansen, 1986; Naatanen, 1992) показано, что некоторые характеристики ВП отражают мозговые процессы восприятия и распознавания образов, внимания и формирования двигательных актов. Например такие рашше негативные отклонения слухового вызванного потенциала как "NI" и "негативность рассогласования" (mismatch negativity - MMN), отражают автоматические процессы сравнения стимула со следом памяти. Более поздние компоненты вызванного потенциала, такие как "N2/P3" и ''РЗЬ", являются коррелятами активного процесса привлечения внимания к редкому стимулу и возможно связаны с процессами принятия решения. Для исследования механизмов селекции движении используется модификация так называемой GO-NOGO парадигмы. В этой парадигме в предыдущих исследованиях в скальповых отведениях были обнаружены отдельные компоненты, связанные с вовлечением и подавлением действий у человека - GO- и NOGO-компоненты (Simson et al., 1977, Pfefferbaum et al., 1988; De Jong et al., 1990; Jodo et al., 1990; Roberts et al., 1994).

С начала 50-х годов для диагностики и лечения различных нервно-психических заболеваний у человека, в клинической практике стал применятся метод вживленных электродов (Meyer et al., 1950, Heath, 1954, Бехтерева и др., 1963). Используя разработанный академиком Н.П. Бехтеревой комплексный подход для изучения психических функций человека (Бехтерева и др., 1965, 1985; Бехтерева, 1980; Илюхина, 1979; Гоголицин и др., 1987; Медведев, Пахомов, 1989; Кропотов., 1988, 1997; Кропотов, Пономарев, 1993), было в частности показано, что в формировании и селекции действий важную роль играют подкорковые структуры головного мозга человека, такие как хвостатое ядро, бледный шар и таламус.

О подкорковых аналогах "скальповых" компонент вызванных потенциалов накоплено относительно небольшое количество экспериментальных данных. Так, аналог раннего негативного компонента N1 был зарегистрирован в ретикулярной формации среднего мозга, медиальном и дорсальном галамусе, стриатуме и лимбической системе (Velasco & Velasco, 1986), аналог положительного компонента, с пиком на 300 мс после предъявления стимула (РЗ), был обнаружен в миндалине, гиппокампе (Halgren et al., 1980; Wood et al., 1980, Puce, Donnan & Bladin, 1989), во фронтальной и теменной коре (Wodd et al., 1980, Smith et al, 1990, Alen et al., 1989), в базальных ганглиях и таламусе (Yingling & Hosobuchi, 1984, Velasco et al.,1986, Kropotov & Ponomarev, 1991). Вместе с тем следует подчеркнул, что данные о подкорковой регистрации вызванных потенциалов, связанных с селекцией действий у человека, в литературе отсутствуют.

Начиная с 80-х годов в детской психиатрии было выделено новое заболевание: "синдром дефицита внимания и гиперактивности" (СДВГ), которое длительное время считалось чисто психологической проблемой. Характерными признаками этого заболевания считаются чрезмерная невнимательность, импульсивность, эмоциональная лабильность, раздражительность и нарушения поведения (Shaywitz, 1987; Buttress, 1988, King et al., 1991; King et al., 1991; Njiokiktjien, 1991, Swanson, 1992; Barkley, 1995). В последние годы было обнаружено, что в генезе данного синдрома ведущую роль играют нарушения в лобных отделах коры и подкорковых структурах головного мозга, таких как хвостатое ядро и бледный шар (Lou, 1989, Hynd et al., 1991; Suffin, 1995, Rueckert and Levy, 1996,-Castellanos, 1996; Rapoport et al, 1996). Иными словами, при синдроме СДВГ наблюдается дисфункция в сети лобная кора, хвостатое ядро, бледный шар, таламус, кора - системе, известной как наиболее важное звено в обеспечении селекции действий (Kropotov, 1989). В связи с этим было высказано предположение, что при синдроме дефицита внимания будут страдать механизмы выделения и подавления определенных программ. Поскольку метод регистрации ВП позволяет обнаружить отдельные компоненты ВЦ, являющиеся коррелятами селекции действий, то нарушение самого этого процесса могло бы отражаться в изменении вызванных потенциалов.

Цель исследования. Изучить нейрофизиологические корреляты внимания и селекции действий при регистрации внутримозговых вызванных потенциалов из корковых и подкорковых образований головного мозга, а также исследовать изменения вызванных потенциалов, зарегистрированных с поверхности головы, при синдроме дефицита внимания и гиперактивности

Основные и:/1а'и! исследования. 1 С помощью метода одновременной регистрации скальповых и внутримозговых вызванных потенциалов (ВП), зарегистрировать отдельные компоненты - корреляты сслс1стивного внимания и ориентировочной реакции у человека в процессе выполнения "слухового теста на селективное внимание" в пассивном (чтение книги) и активном (нажатие на кнопку в ответ на редкие стимулы) вариантах.

2 Используя "двустимульную" парадигму и метод одновременной регистрации скальповых и внутримозговых ВП, зарегистрировать отдельные компоненты ВП, связанные с вовлечением (бО) и подавлением (N000) действий у человека.

3. В той же двустимульной парадигме провести анализ скальповых ВП у здоровых подростков с целью выявления распределения компонент вовлечения и подавления по поверхности головы.

4. С помощью метода скалыювой регистрации вызванных потенциалов, проанализировать изменения вызванных ответов у подростков с синдромом дефицита внимания и гнперактивностью по сравнению с контрольной группой.

Основные положения, выносимые на защиту. I В височной коре больных с внутримозговыми электродами впервые обнаружены независящие от внимания компоненты вызванных потенциалов мозга, связанные с автоматической реакцией мозга на редкие изменения в регулярной последовательности звуковых стимулов - подкорковый аналог негативности рассогласования, обнаруженной в конце 70- годов при регистрации вызванных потенциалов с поверхности головы человека

2. При внутримозговой регистрации вызванных потенциалов в двустимульной ((ЗО/КООО) парадигме впервые выделены компонет-ы, связанные с вовлечением в движение (ОО-компоненг или компонент вовлечения) и с подавлением подготовленного двигательного акта (КОСЮ-компонент или компонент подавления). Раличнос распределение этих двух компонент по структурам мозга говорит о существовании двух мозговых систем, связанных с разными составляющими процесса селекции действий.

3. При исследовании слуховых вызванных потенциалов с поверхности головы подростков при выполнении ими "двусгнмульного" теста ноказано, что компоненты вовлечения и подавления действия имеют разные распределения по поверхности головы и различные латентности. Показано, что у подростков с синдромом дефицита внимания и гнперактивностью эти компоненты уменьшены по амплитуде.

Научная новизна результатов. В работе впервые проведен анализ данных, полученных с помощью мезода регистрации вызванных потенциалов головного мозга

человека с внугрнмогговых и скалмкшмх электродов и тестах на внимание к селекцию действий Это позволило обнаружить, что одни и те же зоны височной коры участвуют как в автоматической обработке слухового сигнала с последующим формированием ориентировочной реакции на редкий стимул, так и в процессах селекции действий Проведенные в данной работе исследования показали, что стриатум, лобная и височная кора, участвуют в формировании реакции подавления подготовленного моторного ответа, что вносит дополнительный вклад в подтверждение теории о программировании действий. Использование теоретического подхода в объяснении механизмов селекции действий позволило предположить, что при нарушении внимання м01ут страдать системы, связанные с процессами селекции действий. Действительно, исследование "модели" нарушения внимания в виде синдрома дефицита внимания и гиперактивности, позволило выявить отдельные изменения скальповых вызванных потенциалов, являющихся коррелятами нарушений селекции действий.

Научно-практическом ценность работы. Полученные данные вносят существенный вклад в понимание процессов селекции действий у человека. Использование набора психологических тестов впервые позволило обнаружить, что некоторые области височной коры мозга человека, реагируя независимо от привлечения внимания к стимулу, в то же время, вовлекаются в процессы селекции действий.

Анализ вызванных ответов, зарегистрированных из стриатума и лобной коры, позволил подтвердить данные о вовлечении этих образований в различные этапы процесса селекции действий. Поскольку из данных литературы было известно, что эти структуры входят в список структур, нарушенных при синдроме дефицита внимания и гиперактивности (СДВГ), было проведено сравнение компонентного состава вызванных потенциалов у пацие1ггов, страдающих этим заболеванием и нормальных испытуемых. В результате, было обнаружено достоверное изменение паттерна вызванной активности у группы пациентов с СДВГ. Эти данные могут быть использованы в дальнейшем для создания объектной диагностики нарушений внимания у человека.

Апробация диссертационной работы: Апробация диссертации состоялась на научном семенаре лаборатории нейрофизиологии электромагнитных воздействий совместно с лабораторией нейробиологни пршраммирования действий Института Мозга Человека РАН 30 оюября )99Иг Основные положения диссертации были представлены па интернациональном симпозиуме "Физиологические и биохимические основы мозговой активности", посвященном 70-летию академика II. П. Бехтеревой в июне 1994г, на 8-ом международном конгрессе Всемирной Организации по Психофизиологии в Финляндии

(Тампере) в июле 1996г.; на ХХХШ всемирном конгрессе по физиологическим наукам в июне-июле 1997г.; на семинаре для логопедов г. Ст-Петербурга и Ленинградской Области ("Дифференциальная диагностика и коррекция речевых нарушений") 22-24 октября 1997г.; на Финско-Российской школе для молодых ученых в Финляндии 7-13 февраля 1998; на Международном симпозиуме по синдрому дефицита внимания с гиперактивностью в Ныо Йорке в 1998г. (CHADD conference, 15-18 October, 1998) и в Национальном Институте Здоровья в Вашингтоне 19 октября 1998г. Данная работа была поддержана грантом для молодых ученых и аспирантов в категории "Кандидатский проект" по направлению "Биология" (грант М97-2.4Л-319, 1997г).

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 150 страницах и состоит из четырех основных глав (обзора литературы, методов исследований, результатов исследований, обсуждения результатов), введения, заключения, выводов, списка использованной литературы и приложения Работа иллюстрирована 22 рисунками и 2 таблицами. Список цитированой литературы включает 231 источник

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Внутримозговая регистрация вызванных потенциалов. Настоящие исследования были проведены при участии 12 пациентов (4 больных паркинсонизмом, 4 больных обсцессивно-фобическим синдромом и 4 больных с височной эпилепсией), которым по лечебно-диагностическим показаниям были имплантированы электроды в различные образования головного мозга. Электроды у больных паркинсонизмом были расположены в головке хвостатого ядра, бледном шаре, таламусе (вентролатеральное ядро), лобной коре (8,9,4 и 6 поля Бродмана); у больных обсцессивно-фобическим синдромом - в поясной извилине, миндалине, височной коре (поле 21), теменной коре (поля 40, 43); у больных с височной эпилепсией - в гиппокампе, миндалине, височной коре (поля 41, 42, 22, 21). Перечисленные целевые структуры, выбирались на основе данных о вовлечении этих морфологических образований в патогенез заболеваний (Бехтерева Н.П и др., 1963, 1980, Бехтерева и др., 1985). Исследования (регистрация вызванных потенциалов (ВП) с внутримозговых электродов с использованием набора психологических тестов) начинались через 2-3 недели после нейрохирургической операции но вживлению электродов перед началом терапевтических электрических стимуляций, для определения связи этих участков с разными сенсорными, моторными и когнитивными функциями. Пациенты были полностью информированы о целях исследований и дали письменное согласие на участие в них.

Электроды. Электроды имплантировались врачами-нейрохирургами C.B. Можаевым

и Ф.А. Гурчиным. Высокая точность расположения электродов в заданных струкгура> обеспечивалась конструкцией стереотаксического аппарата, разработанного А.Д Аничковым, и методикой предвар1Ггелышго расчета стсреотаксическнх координат (Аничкол, 1977; Аничков и др., 1976, 1985) Положение электродов определялось с помощью послеоперационных рентгеновских снимков при сравнении их со стсреотаксическим атласом с точностью до 1,5 мм (Schaltenbrand, Baily, 1959, Talerach, 1988).

Регистрация вызванных потенциалов. Ввод сигналов в диапазоне ЭЭГ (1.5-ЗОГЦ) осуществлялся с частотой квантования 250 Гц. Указанный диапазон регистрации был выбран специально с целью фильтрации низкочастотных компонент вызванных потенциалов, связанных с условно-негативной волной и другими медленными смещениями потенциала. Помимо внутримозговых потенциалов проводилась регистрация скальповых ВП. Для регистрации скальповых ВП использовались хлорсеребряные "чашечковые" электроды диаметром 10 мм производства фирмы "Nicolet". Электроды наклеивались га кожу головы с помощью пасты (Grass Instrument Company) согласно интернациональной системе 10-20. Сопротивление электродов не превышало 5 Ком. Для контроля за движениями глаз регистрировалась электроокулограмма с помощью электродов, расположены^ на верхней и нижней части круглой мышцы глаза. Для контроля за правильностью ответа испытуемого регистрировался сигнал от кнопки.

Скалъповая регистрация вызванных потенциалов. В наших исследованиях добровольно приняли учасгие 12 здоровых испытуемых (6 мальчиков и 6 девочек, средний возраст 13 + 0,6 лет) и 23 подростка (19 мальчиков и 4 девочки, средний возраст 13 + 0,6), с диагнозом синдром дефицита внимания с гипсрактивностью. Никто из подростков не принимал никаких медицинских препаратов как минимум в течение недели до участия в исследованиях. Электроэнцефалограмма (ЭЭГ) регистрировалась с 19 скальповых электродов, установленых согласно системе 10-20, во время выполнения испытуемыми психологических тестов

"Слуховой" тест на селективное внимание. Тест состоял из 2000 проб, где в случайном порядке (с вероятностью 90% и 10%) предъявлялись слуховые стимулы: частые стимулы (ЧС) - тоны частотой 1000 Гц, редкие стимулы (PC) тоны частотой 1300 Гц. Время предъявления стимула 50 мс, межстимульный интервал равен - 800 мс Интенсивность - 75 Дб. В пассивной конструкции теста испытуемый читал книгу, не обращая внимания на стимулы. Для контроля, по завершении теста, его просили рассказать содержание прочитанного текста. В активной конструкции - испытуемый должен был нажимать на кнопку в ответ на редкий стимул.

"Двустимулъный" тест. Тест состоял m 480 проб, где в случайном порядке с вероятностью 25% предъявлялись пары слуховых стимулов. ВВ - высокий-высокий, ВН -высокий-низкий, IIB - низкий-высокий, НН - низкий-низкий тоны. Высокий тон (В)-1300 Гц и низкий тон (Н)-1000 Гц Длительность стимула составляла 50 мс, интенсивность - 75 Дб. Интервал между двумя стимулами в паре был 1000 мс, интервал между первым и последним стимулами в разных парах - 1500 мс. Задача испытуемого заключалась в гом, чтобы нажимать на кнопку в случае предъявления двух подряд высоких звуков (НН пара).

Статистическая обработка впутримочовых ВП. В ходе предварительной обработки происходило устранение артефактов: исключались пробы с большой амплитудой (+100 мкВ) элсктроокулограммы (ЭОГ), 5 проб в начале исследования и после каждого перерыва. После этого для каждого из условий предъявления вычислялись ВП.

Для первичной оценки статистической значимости внугримозговых ВП и оценки статистической значимости отличий между ВП сравниваемых групп проб использовался нспараметрическнй критерий рангов Уилкоксона (Kropotov, l'onomarev, 1991). Для выявления общих закономерностей вызванных потенциалов при внутрнмозговой регистрации использовался метод анализа профилей реакций (Kropotov, Ponomarev, 1991).

Статистическая обработка скалыюеых ВП. Компоненты "вовлечения в действие" (КВ) оценивались по разностным кривым, полученным путем вычитання вызванных потенциалов в ответ на IIB (низкий - высокий) стимулы из вызванных потенциалов на ВВ (высокий - высокий) стимулы. Оценивались компоненты после второго стимула, когда испытуемый принимал решение нажимать на кнопку - вовлекался в деятельность.

Компоненты "подавления подготовленного движения" (КП) оценивались по разностным кривым, полученным путем вычитания вызванных потенциалов в ответ на ПН (низкий - низкий) стимулы из вызванных потенциалов на ВН (высокий - низкий) стимулы. Оценивались компоненты после второго стимула, когда пепьтгуемый принимал решение воздержаться от нажатия на кнопку - подавлял деятельность.

Статистическое оценивание групповых вызванных потенциалов производилось с помощью метода дисперсионного анализа. Использовалась двухфакторная модель с факторами тип пробы и локализация электрода. В результатах уровни статистической значимости оценивались с поправкой на повторные измерения (потенциалы в разных отведениях у отдельного испытуемого) по процедуре, предложенной Гринхаузом-Гейсером (Keselman, Rogan, 1980). В работе описываются эффекты, обнаруженные на уровне значимости р<.01. Статистическое сравнение между группой здоровых подростков и подростков с СДВГ проводилось с использованием двухфакторной модели с факторами

норма/болезнь и локализация электрода

Оценка правильности выполнения "двустимулыюго" теста. Для каждого испытуемого было подсчитано количество пропусков на релевантную DB пару, количество ложных тревог на ВН пару, общее количество ложных тревог на IIB и IIH пары, а также среднее время реакции и его вариабельность.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ Скалъповые и внутримозговые корреляты селективного внимания. В данной работе исследованиями по внутримозговой регистрации ВП было показано, что в процессе выполнения испытуемым активного и пассивного слуховых тестов редкие стимулы вызывают независящие от внимания компоненты. Такие компоненты были зарегистрированы в височной (41, 42, 22, 21 полях Бродмана), теменной (поля 40 и 43) и лобной.(поле 8) областях коры. Ранние (с латентностью около 100 мс) компоненты были сходны по своим характеристикам с MMN, а более поздние (с латентностью 200-300 мс) были сходны с РЗа компонентом, регистрируемым с поверхности головы человека (далее внутримозговые аналоги скальповых компонент будут обозначены как MMN* и РЗа*). Важно подчеркнуть, что в 21, 22 полях височной коры паттерн вызванного ответа был представлен в виде негативно-позитивною (MMN*/P3a*) отклонения потенциала, где максимум негативного компонента был зарегистрирован на 120 мс, а позитивного на 230 мс. В 42 поле височной коры был зарегистрирован только негативный MMN* компонент, который в данной зоне достигал максимальных значений амплитуды. В 41 поле был обнаружен зависящий от физических характеристик стимула N1 компонент.

Стоит особо описать 21 поле височной коры, в котором было обнаружено негативное отклонение потенциала, имеющее максимальную амплитуду на 230 мс (см. рис. 2). В связи с тем, что это отклонение появлялось независимо от привлечения внимания к редкому стимулу, его можно отнести к группе компонент, связанных с ориентировочной реакцией. По признаку полярности подобное отклонение компонент ВП может бьггь аналогом "негативности несовпадения". Однако отмечается несоответствие латентности этого компонента со скальповой негативность рассогласования (Naatanen, 1992), которое имеет латентность около 120-140 мс. Необходимо так же отметить, что и в других, описанных выше зонах височной коры, негативная часть MMN*/P3a* комплекса компонент была зарегистрирована с ЛП пика на 120 мс, в то время как позитивная составляющая обнаруживала максимум амплитуды на 230 мс. То есть, положительная составляющая этого колебания имела аналогичные характеристики (характер проявления и латентный период) с

негативным отклонением, обнаруженным нами в 21 поле височной коры.

—частый слшьфЛ -ргдюЛ

Л^ЛЛ" —редкий - члетма

Рис. 1. Паттерн вызванного ответа в височной коре а зависимости от расположения электрода. По оси ординат - амтитуда в микровольтах (мкВ), по оси абсцисс - время в миллисекундах (мс). Вертикачъная пунктирная линия - отметка предъявления стимула. Черным цветом отмечена "негативность рассогласования" и N1 * компонент.

нкиер гире ванный рэ*

ахтквньА слуховой теп плегнвкы* глуковлй тест

1>ис. 2. РЗ*- подобные компоненты, зарегистрированные из разных точек коры. ТС височная кора; РС - теменная кора; РС - лобная кора. Все остальные условные обозначения соответствуютрис..-£.

Кроме того, в теменной (ноля 40, 40/43) и лобной (поля 8/32) зонах коры также был зарегистрирован не зависящий от привлечения внимания к стимулу компонент, который имел максимальную амплитуду на 230мс, но появлялся как позитивное отклонение потенциала (см. рис.2). Таким образом, наблюдаемое изменение полярности компонента РЗа* можно объяснить с позиции инверсии потенциала в точке его возникновения. Наличие предполагаемого источника генерации компонента РЗа* в височно-теменной коре согласуется с данными, полученными в других лабораториях иеинвазивными методами

(Knigt, 1984, 1996; Knigt ct al., 1989; Alainc ct all., 1989; Baudena et all., 1995)

Во всех остальных, обследованных в данной работе мозговых структурах, реакции были зарегистрированы только в ситуации активного привлечения внимания к редкому стимулу. По своим характеристикам эти колебания были сходны с известным N2b/P3a комплексом и РЗЬ компонентом. Так, в вентролатеральном ядре таламуса и миндалине был зарегистрирован РЗЬ* подобный компонент, который, согласно данным литературы, связан с инициацией действия (Squires et al., 1975; Donchin, 1981; Кануников, Ветошева, 1988). В лобной коре, поясной извилине, бледном шаре, хвостатом ядре и гиппокампе был обнаружен негативно-позитивный комплекс компонент - N2b*/P3a*, отражающий процесс активного привлечения внимания к стимулу (Loveless, 1983, 1986; Naatanen and Gaillard, 1983; Дорошенко, 1994). Таким образом, полученные данные позволяют говорить о вовлечении указанных выше подкорковых образований в процессы внимания и инициации действий. Заметим, что перечисленные структуры (такие как хвостатое ядро и бледный шар) входят в петлю обратной связи, которая, как указывается многими авторами, участвует в организации действий и процессах принятия решения (Chcvalier & Deniau, 1990; Кропотов, 1993; Castellanos, 1997, 1998; Шаповалова, 1998).

Скальповые и внутрилюзговые корреляты селекции действий. В данной работе для исследования механизмов селекции действий у человека использовался "двустимульный" тест. В результате проведенной работы было обнаружено, что при регистрации вызванных потенциалов с поверхности головы испытуемых выявляются два положительных компонента, имеющих различный функциональный смысл. В ситуации когда испытуемый готовился нажать на кнопку в ответ на предъявление пары высоких стимулов "ВВ", было зарегистрировано положительное отклонение, проявляющееся после второго стимула с максимальной амплитудой около 240 мс в отведении Pz - компонент "вовлечения" (КВ). Другое позитивное отклонение напротив, отчетливо выявлялось в том случае, когда после предъявления второго стимула нажатия на кнопку не требовалось, то есть ею возникновение было связано с подавлением подготовленного моторного действия -компонент "подавления" (КП). Это положительное отклонение достигало своего максимального значения амплитуды в диапазоне 360 мс в отведении Fz.

Анализ внутримозговых разностных ВП, зарегистрированных в височной коре, показал, что во многих зонах височной коры, обследованных в данной работе, был обнаружен компонент вызванного потенциала, аналогичный скалыювому компоненту "подавления" (КП). Необходимо отметить, что в этих же структурах были зарегистрированы ранние негативно - позитивные отклонения потенциала, связанные с ориентировочной

реакцией у человека Компонент подавления был зарегистрирован также в поясной нзпнлине, плодном шаре и хвостатом ядре Необходимо особо отметить реакции, обнаруженные в хвостатом ядре. В вызванных потенциалах, зарегистрированных в этой структуре, были обнаружены одновременно два типа компонент, связанных с селекцией действий: компонент "вовлечения" и компонент "подавления". Такая особенность данной структуры, может свидетельствовать о том, что это образование является важнейшим звеном в организации подготовки и подавления дейст вий у человека.

Компонент "вовлечения" был обнаружен п лобной, теменной коре, вентролатеральном ядре таламуса, миндалине, хвостатом ядре и гиппокампе. Интересно отметить, что в данных зонах также были зарегистрированы реакции, связанные с вниманием и ориентировочной реакцией. Наличие связанных с действием компонент в перечисленных выше глубоких структурах головног о мозга, подтверждает полученные ранее данные о регистрации подобной активности в нейронах стриатума и бледного шара с имплантированных электродов в экспериментах на обезьянах, выполнявших классический "GO-NOGO" тест (Батуев, 1981; Rolls et al, 1983; Hikosaka et al., 1989).

Известно, что в петле обратной связи кора-базальные ганглии-таламус-кора существуют так называемые прямой и непрямой пути, которые, соответственно, могут оказывать возбуждающее и тормозящее воздействие на кору (Chevalier & Deniau, 1990). Можно предположить, что нарушения н прямом пути, приводят к нарушению акшвирующнх функций этой системы, а дисфункция непрямого пути, в свою очередь, приводит к нарушению системы подавления (Eichler & Antelman, 1979). Причем в зависимости от уровня, на котором происходит то или иное нарушение, будут наблюдаться изменения поведения сходные с теми, которые отмечаются при синдроме дефицита внимания и гиперактивности.

Синдром дефицита внимания и гиперактивности (СДПГ) как отражение нарушений процессов селекции действий. В наших исследованиях, для проверки этого предположения, была проведена регистрация вызванной активности у группы подростков с диагнозом СДВГ. Эта работа проводилась с использованием "двустимульного" теста. Далее было проведено сравнение компонентного состава вызванных потенциалов "контрольной" и СДВГ групп. В результате было обнаружено достоверное уменьшение амплитуд компонента

I.i

КОНТРОЛЬНАЯ ГРУППА

СДВГГГУПЯЛ

—^

п. г» ; *

^ >..Agj----■ я

V* У" у*

П ' О С» О» j T«

^--iyW,.

Я h N

„ -vfty --

А- " -

/"не. 3. Компоненты "вовлечения" и "подавления" в "контрольной" и СДВГ группах. Сплошная линия - ответ на ВВ пару; Пунктирная линия - ответ на HB пару. Вертикальная пунктирная линия - отметка времени предъявления второго стимула в парс. На рисунке отчетливо видно увеличение амплитуды потенциала на предъявление НИ пары, достигающее своего мактмального значения в отведении Pz. Это отклонение закрашено черным 1 цветом и обозначено как КВ - "компонент вовлечения". EOG электроокулограмма.

коигктьяля ГРУППА

-vA»

rmr^K» ffrvJlAc^ f^r^lX^ .. rrJ^isVy ., -j^j

СДВГ ГРУППА

Ä-

nr

ур^-ур*

■ f" 1 .

-V«^— J

Рис. 4. "Компоненты подавления" (IUI) в "контрольной и СДВГ группах. Обозначения аналогичны рис. 3.

i «

в

вовлечения и компонента подавления (см. рис. 3, 4). Отмстим, что уменьшение амплитуды КВ компонента, связанного с подготовкой к действию, согласуется с данными об

уменьшении амшшгуды РЗЬ компонента у детей с СДВГ (Klorman, 1991; Satterfield et al . 1994) Как было показано в наших исследованиях скальповый аналог КП распределен и лобных отделах полушарий, и уменьшение его амплитуды в этих отделах при СДВГ соответствует нейрофизиологическими данными, свидетельствующим о недостаточности лобной кори при дефиците внимания (Mann et al., 1992; Горбачевская и др., 1996). Факт уменьшения компонент подавления у детей с дефицитом внимания и гиперактивностыо подтверждает гипотезу, выдвигаемую в последние годы группой исследователей, согласно которой нарушения поведения у детей с СДВГ вызываются нарушением у них механизмов подавления действий (Trommer et al, 1991; Barkley, 1995)

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данной работе приведены результаты исследований, проведенных с помощью методов скалыювой и внутримозговой регистрации слуховых вызванных потенциалов мо.зга человека в процессе выполнении им заданий на внимание. Использование этого подхода, позволило обнаружить некоторые закономерности в возникновении отдельных компонент ВП и сделать вывод о функциональной роли структур, в которых были зарегистрированы подобные отклонения Так, было впервые показано, что височная кора участвует п процессах автоматической дискриминации слуховых стимулов Кроме того, она вовлечена н организацию не зависящих от внимания ориентировочных реакций и, совместно с хвостатым ядром и фронтальной корой, вовлечена в процесс селекции действий

На основании полученных данных, было высказано предположение, что при нарушении внимания (например, при синдроме дефицита внимания и гиперактивности) могут страдать механизмы селекции действий. Эти предположения подтверждаются с помощью метода магнитно-резонансной томографии, где было показано, что при синдроме дефицита внимания уменьшены размеры хвостатого ядро и бледного шара. Нами было показано, что у группы детей с СДВГ значимо уменьшена амплитуда компонент - коррелят селекции действий. В то же самое время хвостятое ядро и бледный шар по нашим данным участвуют в процессах вовлечения и подавления действий. Таким обрзом наши данные подтверждают' высказанные выше предположения и позволяют предложить меггол скалыювой регистрации вызванных потенциалов для диагностики и мониторинга синдрома дефицита внимания у человека.

Таким образом, представленные в данной работе результаты позволяют говорить о том, что внутримозговая и скалыювая регистрация вызванных потенциалов может быть объективным параметром для выяснения функций некоторых образований головного мозга

человека. Однако наиболее эффективным представляется комплексный подход который включал бы в себя различные методы изучения мозга человека, такие как метод магнитоэнцефалографии, магнитно-резонансной и позитронно-эмиссионной томографии, нейрохимические и гинетическис исследования.

ВЫВОДЫ

1. В 41, 42 и 22 полях височной коры больных с внутримозговыми электродами обнаружены

отклонения потенциала с латентностью около 100 - 120 мс, вызванные редкими изменениями в последовательности слуховых стимулов - негативность рассогласования Эти отклонения потенциала проявлялись независимо от внимания, что указывает на участие височной коры в процессах автоматической обработки слухового сигнала.

2. В "двустимульном" тесте в теменной, лобной коре, миндалине, вентролатеральном ядре таламуса и хвостатом ядре зарегистрированы компоненты вызванных потенциалов, связанные с процессом вовлечения человека в действие. Полученные нами данные о различном распределении компонент вовлечения и подавления действий по структурам головного мозга человека указывают на существование двух различных мозговых систем, связанных с разными этапами селекции действий.

3. При исследовании слуховых вызванных потенциалов с поверхности головы подростков

при выполнении ими "двустимульного" теста обнаружено два разных компонента вызванного потенциала: компонент вовлечения и компонент подавления. Компонент вовлечения появлялся в ответ на стимул, требующий реакции испытуемого; он имел теменное распределение с максимальной амплитудой на 230 мс. Компонент подавления появлялся в ответ на стимул, запрещающий подготовленную реакцию; он имел лобное распределение с максимумом амплитуды на 340 мс.

4. При исследовании скальповых слуховых вызванных потенциалов у подростков с синдромом дефицита внимания с гиперактивноегью, было обнаружено статистически достоверное уменьшение амплитуды компонент вызванных потенциалов, связанных с вовлечением и подавлением подготовленного ответа, по сравнению с контрольной группой.

ПУБЛИКАЦИИ

1. Kropotov J.D., Naatanen R., Scvostianov A.V., Alho К., Rcinikainen К. and Dubrovskaya O.V. (Kropotova O.V.). Responses lo stimulus change recordcd from cortical and subcortical struetures of the human brain Abstr.' Int. Symp "Physiological and biochemical basis of brain activity". St.-Petersburg 1994.-P 16.

Naatancn R., Kropotov J D., Sevostianov A V., Alho K., Reinikainen K., Kropotova О V. Mismatch negativity to auditory stimulus change recorded directly from the human temporal cortex. //Psychophysiology. 1995. - Vol. 32, N. A. - P. 418-422. . Naatanen, R., Kropotov, J.D., Sevostianov, A.V., Alho, К , Reinikainen, K., Kropotova O.V. Intracranial Mismatch negativity and its computer simulation. Abstr.: 8th World Congress of ЮР. Tampere. 1996. - P.75. . Sevostianov, A.V., Naatanen, R. Kropotov, J.D , Alho K., Reinikainen K., Kropotova O.V., Ponomarev V.A. Neurophisiological intracerebral correlates of attentional and motor disengegement in man. Abstr.: 8th World Congress of ЮР. Tampere. 1996. - P. 75. . Kropotova O.V., Nikolaeva O., Novikova I. A. Impairment of attention and motor suppression in children with attention deficit and hyperactivity disorder. Abstr.: XXXIII World Congress of l'hysiologycal Sciences. St.-Petersburg. 1997. - P. 70. >. Кроноюва O.B, Пономарев В А., Новикова И.А., Нечаев В.Б., Кропотов Ю.Д. Компоненты подавления движения в вызванных потенциалах головного мозга подростков. Журнал Физиология Человека. 1938. - Vol. 24, N 2. - С. 1-10 '. Kropotova O.V, Nikolaeva О., Novikova I.A. Attentional and motor disengegement processes in children with attention deeficit hyperactivity disorder. Abstr.: 14 International Congress of EEG and Clinical Neurophysiology. Florence. 1997.-P 167. i. Kropotova O.V., Kropotov J.D., Ponomarev V.A., Nechaev V.B., Ferri R., Poliakov Yu.I., Novikiva I. A., Nokolaeva O.N. Electrophysiological correlates of motor inhibition impairement in children with Attention Deficit Hiperactivity disorder. // International Journal of Psychophysiology. 1998. - Vol. 30, N 1-2. - P. 59.

Подписано к печати 6.11.1998 Заказ Тираж Объем 1 п.л.

Текст научной работыДиссертация по биологии, кандидата биологических наук, Кропотова, Ольга Викторовна, Санкт-Петербург

ИНСТИТУТ МОЗГА ЧЕЛОВЕКА РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК

На правах рукописи

КРОПОТОВА Ольга Викторовна

НЕЙРОФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ КОРРЕЛЯТЫ СЕЛЕКТИВНОГО ВНИМАНИЯ, СЕЛЕКЦИИ ДЕЙСТВИЙ И ИХ НАРУШЕНИЕ ПРИ СИНДРОМЕ ДЕФИЦИТА ВНИМАНИЯ И ГИПЕРАКТИВНОСТИ У ЧЕЛОВЕКА

03.00.13 - физиология человека и животных

Диссертация На соискание ученой степени кандидата биологических наук

Научные руководители: к.б.н. В.А. Пономарев д.м.н. Е.Б. Лысков

САНКТ-ПЕ ТЕ РБУРГ

1998

ОГЛАВЛЕНИЕ

Перечень сокращений и условных обозначений 5

ВВЕДЕНИЕ б

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 17

1.1. Проблема внимания или селекции 17

1.2. Метод вызванных потенциалов 20

1.3. Компоненты слуховых вызванных потенциалов и их связь с процессами внимания у человека 21

1.3.1. Экзогенные и эндогенные компоненты 21

1.3.2. Компоненты вызванных потенциалов, связанные

с селективным вниманием 2 3

1.3.3. Компоненты ВП, связанные с направленным вниманием 2 8

1.3.4.' Компоненты ВП, связанные с ожиданием и подготовкой к действию 33

1.4. Синдром дефицита внимания и гиперактивности как отражение нарушений процессов селекции 3 6

1.4.1. Психологическое обследование детей с СДВГ 38

1.4.2. Нейроанатомические и нейропсихологические основы Синдрома Дефицита Внимания 3 9

1.4.3. Нейрохимические основы СДВГ 42

1.4.4. Нейрофизиологические основы синдрома дефицита внимания и гиперактивности 44

1.4.5. Теоретические подходы в исследовании синдрома дефицита внимания и гиперактивности 4 7 ГЛАВА 2. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 51 2.1. Объект исследования, электроды 51

2.1.1. Внутримозговая регистрация вызванных потенциалов 51

2.1.2. Скальповая регистрация вызванных потенциалов 54

2.2. Схема установки 55

2.3. Психологические тесты 57

2.3.1. "Слуховой" тест на селективное внимание 57

2.3.2. "Двустимульный" тест 58

2.4. Статистический анализ данных 59

2.4.1. Статистическая обработка внутримозговых ВП 59

2.4.2. Статистическая обработка скальповых вызванных потенциалов 61

2.4.3. Межгрупповое статистическое сравнение скальповых вызванных потенциалов 62

2.4.4. Оценка правильности выполнения двустимульного теста 63 ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 64

3.1. Вызванные потенциалы как корреляты селективного внимания 64

3.1.1. Скальповые корреляты селективного внимания у человека 64

3.1.2. Внутримозговые корреляты селективного внимания

у человека 66

3.1.3. Профили реакций для внутримозговых вызванных потенциалов -коррелят селективного внимания 72

3.2. Вызванные потенциалы как корреляты селекции действий 74

3.2.1. Точность выполнения задания 74

3.2.2. Скальповые корреляты селекции действий 75

3.2.3. Внутримозговые корреляты селекции действий 7 6

3.2.4. Профили реакций для внутримозговых вызванных потенциалов -коррелят селекции действий 7 7

3.3. Нарушение процессов селекции при синдроме дефицита внимания у человека 8 6 3.1. Точность выполнения задания 87 3.3.2. Компонент вовлечения (КВ) 8 8

3.3.3. Компонент подавления (КП) 93

ГЛАВА 4. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ 96

4.1. Скальповые и внутримозговые корреляты селективного внимания 96

4.2. Скальповые и внутримозговые корреляты селекции действий 103

4.3. Синдром дефицита внимания и гиперактивности (СДВГ) как отражение нарушений процессов селекции действий 110 ЗАКЛЮЧЕНИЕ 115 ВЫВОДЫ 118 ПРИЛОЖЕНИЕ 120 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 121

ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

ЭЭГ - электроэнцефалограмма

МЭГ - магнитоэцефалограмма

ПЭТ - позитронно-эмиссионная томография

МРТ - магнитно-резонансная томография

ВП - вызванный потенциал

ЛП - латентный период

N1 - негативная волна с ЛП порядка 100 мс

MMN - "негативность рассогласования"

N2 - негативное отклонение с ЛП порядка 200-300 мс

РЗа - положительный компонент с ЛП порядка 2 50 мс

РЗЬ - положительный компонент с ЛП порядка 3 00 мс

KB - "компонент вовлечения"

КП - "компонент подавления"

СДВГ - синдром дефицита внимания с гиперактивностью

ТС - височная кора

FC - лобная кора

PC - теменная кора

GC - поясная извилина

VL - вентролатеральное ядро таламуса

Am - миндалина

GP - бледный шар

CN - головка хвостатого ядра

Hip - крючок парагиппокампальной извилины

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность исследования. Внимание или селекция является одной из наиболее важных психических функций человека. Это наиболее наглядно проявляется в том, что человек из огромного числа внешних раздражителей и возможных реакций выбирает лишь те, которые соответствуют целям и мотивам его деятельности. От того насколько быстро и адекватно организм выделяет наиболее важную информацию и выбирает ту или иную стратегию поведения зависит его приспособляемость к изменяющимся условиям существования. Степень концентрации на определенном задании или виде деятельности определяет способность человека к обучению и формированию адекватных для данной ситуации форм поведения. Нарушение механизмов селективного внимания и селекции действий ведет к возникновению таких психических заболеваний как болезнь Паркинсона, Гантингтона, Жиля-деля-Туретта, обцессивно-

комульсивный синдром (Posner et al., 1988; Naatanen, 1992, Sano et al., 1996, Albert et al., 1974, Cummings, 1994), синдром дефицита внимания с гиперактивностью (Castellanos et al., 1996, Lou et al., 1989, Swanson et al., 1992, Barkley, 1995).

Исследования в области изучения механизмов "внимания" велись как психологами, так и физиологами на протяжении 19-2 0-х веков. Еще в 18 90 году Вильям Джеймс (James, 18 90) впервые дал определение термину "внимание". В 1903 году И.П. Павлов ввел понятие "ориентировочный рефлекс" (И.П. Павлов, 1927) . Позднее работами Бергера было показано, что возникновение ориентировочного рефлекса тесно связано с угнетением альфа ритма (Berger, 1929). В 1949 году Моруззи и Могун (Moruzzi, Magoun, 1949) показали, что депрессия альфа ритма, ориентировочный рефлекс и селективное

внимание, являются интегрированной системой оценки окружающей среды.

В настоящее время для исследования селективности человеческого восприятия психологи, в основном, используют стандартные методики такие как время реакции, точность выполнения теста и т.д. Однако эти показатели могут меняться при научении или тренировке (Johnston, and Dark, 1986). С другой стороны, физиологи изучают селективное внимание, исследуя реакцию отдельного нейрона на простую последовательность стимулов. Но задача усложняется тем, что различные нейрональные эффекты могут возникать спонтанно в различных зонах мозга (Wurtz, Richmond, and Newsome, 1984) и данные полученные на животных не всегда однозначно применимы к пониманию работы мозга человека.

С начала 50-х годов для диагностики и лечения различных нервно-психических заболеваний у человека в клинической практике стал применятся метод вживленных электродов (Meyer et al., 1950, Heath, 1954, Бехтерева и др., 1963). Используя разработанный академиком Н.П. Бехтеревой комплексный подход для изучения психических функций человека, который включал в себя одновременную регистрацию электроэнцефалограммы, импульсной активности нейронов и внутримозговых вызванных потенциалов, было в частности показано, что в формировании и селекции действий важную роль играют подкорковые структуры головного мозга человека, такие как хвостатое ядро, бледный шар и таламус(Бехтерева и др., 1965, 1985; Бехтерева, 1980; Гоголицин и др., 1987; Кропотов., 1988, 1997; Кропотов, Пономарев, 1993) . Эти структуры входят в сложную мозговую корково-подкорковую систему с обратной связью, обеспечивающую последовательный характер развития процесса принятия решения (Кропотов, Пономарев, 1985; 1986; 1987).

Современные методы психофизиологических исследований открыли новые возможности в изучении многих мыслительных процессов и, в том числе, процесса селекции действий у человека. К таким методам следует отнести позитронно-эмиссионную томографию (ПЭТ), функциональную магнитно-резонансную томографию (МЭГ) (Posner, Raichle, 1994) .

В последние десятилетия для исследования

нейрофизиологических основ избирательности психической

деятельности человека, используется метод вызванных потенциалов (Harter and Aine, 1984, Hillyard and Hansen, 1986, Naatanen, 1982) .

Вызванные потенциалы (ВП) представляют собой сумму постсинаптических потенциалов, которые могут быть зарегистрированы у человека в процессе выполнения им определенных психологических тестов. Обычно ВП регистрируются на стимулы к которым привлекается внимание и к которым не привлекается внимание. В дальнейшем производится вычитание реакций на стимулы к которым привлекалось или не привлекалось внимание испытуемого. В исследованиях, где использовалась эта методика показано, что некоторые характеристики ВП отражают мозговые процессы восприятия, формирования двигательных актов, установления осознаваемых и неосознаваемых условных связей, внимание (Шагас, 1975; Иваницкий и др. 1984; Суворов, Таиров, 1985; Naatanen, 1992). Метод ВП широко применяется как для не инвазивных исследований, например регистрация вызванных потенциалов с поверхности головы испытуемых или скальповая регистрация ВП, так и для изучения корковых и подкорковых структур (внутримозговая регистрация ВП).

К настоящему времени накоплено относительно небольшое количество экспериментальных данных о подкорковых аналогах

скальповых ВП компонент. Так, аналог раннего негативного, связанного с вниманием компонента (N1) был зарегистрирован в ретикулярной формации среднего мозга, медиальном и дорсальном таламусе, стриатуме и лимбической системе (Velasco & Velasco, 1986) . Положительный компонент, отражающий процесс вовлечения в деятельность (РЗ) был обнаружен в миндалине, гиппокампе (Halgren et al., 1980; Wood et al. , 1980; Puce, Donnan & Bladin, 1989), во фронтальной и теменной коре (Wodd et al., 1980;. Smith et al., 1990; Alen et al., 1989), в базальных ганглиях и таламусе (Yingling & Hosobuchi, 1984; Velasco et al.,1986; Kropotov & Ponomarev, 1991). В некоторых из этих структур этому положительному отклонению предшествовал негативный компонент -коррелят процесса привлечения внимания к стимулу (N2) . Как правило, в указанных выше исследованиях использовалась так называемая "oddball" парадигма в которой редкие стимулы вызывают поздний положительный комплекс волн, связанный с различными когнитивными процессами. Однако несмотря на многочисленные исследования, вопрос о мозговых механизмах селективного внимания и выбора адекватной программы действия до сих пор остается открытым.

Для решения этой проблемы, в данной работе, предполагается исследовать механизмы автоматического и не автоматического внимания с помощью регистрации вызванных потенциалов одновременно со скальповых и внутримозговых электродов. Например известно, что такие скальповые компоненты как "негативность рассогласования" (MMN) и РЗа (компонент появляющийся на 230-300 мс после предъявления стимула) могут отражать ориентировочную реакцию у человека (Shiffrin, Schneider, 1977; Woods, 1990; Naatanen, 1992; Дорошенко,1994; Соколов, 1995; Escera et al., 1997). Поиск источников такой активности важен для

понимания функциональных свойств отдельных зон головного мозга человёка.

Для исследования механизмов селекции действий, используется так называемая GO-NOGO парадигма, которая позволяет обнаружить отдельные компоненты, связанные с вовлечение и подавление действий у человека (Karlin et al., 1970; Hilliard et al., 1973; Sirnson et al., 1977; Pfefferbaum et al., 1988; De Jong et al., 1990; Jodo et al., 1990; Roberts et al., 1994). Однако, данных о подкорковой регистрации такой активности практически нет. Выявление отдельных компонент - коррелят селекции действий в конкретных структурах может пролить свет на их роль в процессах формирования двигательного акта.

Помимо внутримозговой регистрации вызванных потенциалов, представляется весьма интересным исследовать нарушения механизмов селекции действий. В качестве такой "модели" исследования может выступать синдром дефицита внимания и гиперактивности (СДВГ) при котором, как указывается много-численными исследованиями (Trommer et al., 1991; Barkley, 1995), нарушены механизмы вовлечения и подавления действий.

Таким образом, использование комплексного подхода при изучении селективного внимания и селекции действий, включающего в себя регистрацию внутримозговых и скальповых вызванных потенциалов и исследование "модели" нарушения внимания в виде синдрома дефицита внимания и гиперактивности позволит расширить и дополнить уже имеющиеся данные об этих процессах.

Цель исследования. Изучить нейрофизиологические корреляты внимания и селекции действий при регистрации внутримозговых вызванных потенциалов из корковых и подкорковых образований головного мозга, а также исследовать изменения вызванных потенциалов, зарегистрированных с поверхности головы, при синдроме дефицита внимания и гиперактивности.

Основные задачи исследования.

1. С помощью метода одновременной регистрации скальповых и внутримозговых вызванных потенциалов (ВП), зарегистрировать отдельные компоненты - корреляты селективного внимания и ориентировочной реакции у человека в процессе выполнения «слухового теста на селективное внимание» в пассивном (чтение книги) и активном (нажатие на кнопку в ответ на редкие стимулы) вариантах.

2. Используя двустимульную парадигму и метод одновременной регистрации скальповых и внутримозговых ВП, зарегистрировать отдельные компоненты ВП, связанные с вовлечением (СО) и подавлением (N060) действий у человека.

3. В той же двустимульной парадигме провести анализ скальповых ВП у здоровых подростков с целью выявления распределения компонент вовлечения и подавления по поверхности головы.

4. С помощью метода скальповой регистрации вызванных потенциалов, проанализировать изменения вызванных ответов у подростков с синдромом дефицита внимания и гиперактивностью по сравнению с контрольной группой.

Основные положения выносимые на защиту

1. В височной коре больных с внутримозговыми электродами впервые обнаружены независящие от внимания компоненты вызванных потенциалов мозга, связанные с автоматической реакцией мозга на редкие изменения в регулярной последовательности звуковых стимулов - подкорковый аналог негативности рассогласования, обнаруженной в конце 7 0- годов при регистрации вызванных потенциалов с поверхности головы человека.

2. При внутримозговой регистрации вызванных потенциалов в двустимульной (СО/ЖЮО) парадигме впервые выделены компоненты, связанные с вовлечением в движение (60-компонент или компонент вовлечения) и с подавлением подготовленного двигательного акта (ЫООО-компонент или компонент подавления). Различное

распределение этих двух компонент по структурам мозга говорит о существовании двух мозговых систем, связанных с разными составляющими процесса селекции действий.

3. При исследовании слуховых вызванных потенциалов с поверхности головы подростков при выполнении ими "двустимульного" теста показано, что компоненты вовлечения и подавления действия имеют разные распределения по поверхности головы и различные латентности. Показано, что у подростков с синдромом дефицита внимания и гиперактивностью эти компоненты уменьшены по амплитуде.

Научная новизна результатов

В работе впервые проведен анализ данных, полученных с помощью метода регистрации вызванных потенциалов головного мозга человека с внутримозговых и скальповых электродов в тестах на внимание и селекцию действий. Это позволило обнаружить, что одни и те же зоны височной коры участвуют как в автоматической обработке слухового сигнала с последующим формированием ориентировочной

реакции на редкий стимул, так и в процессах селекции действий. Проведенные в данной работе исследования показали, что стриатум, лобная и височная кора, участвуют в формировании реакции подавления подготовленного моторного ответа, что вносит дополнительный вклад в подтверждение теории о программировании действий. Использование теоретического подхода в объяснении механизмов селекции действий позволило предположить, что при нарушении внимания могут страдать системы, связанные с процессами селекции действий. Действительно, исследование "модели" нарушения внимания в виде синдрома дефицита внимания и гиперактивности, позволило выявить отдельные изменения скальповых вызванных потенциалов, являющихся коррелятами нарушений селекции действий.

Научно-практическая ценность работы

Полученные данные вносят существенный вклад в понимание процессов селекции действий у человека. Использование набора психологических тестов впервые позволило обнаружить, что некоторые области височной коры мозга человека, реагируя независимо от привлечения внимания к стимулу, в то же время, вовлекаются в процессы селекции действий.

Анализ вызванных ответов, зарегистрированных из стриатума и лобной коры, позволил подтвердить данные о вовлечении этих образований в различные этапы процесса селекции действий. Поскольку из данных литературы было известно, что эти структуры входят в список структур, нарушенных при синдроме дефицита внимания и гиперактивности (СДВГ), было проведено сравнение компонентного состава вызванных потенциалов у пациентов, страдающих этим заболеванием и нормальных испытуемых. В результате, было о