Нейрофизиологические механизмы нарушения сознания и современные методы исследований мозга.

Нейрофизиологические механизмы
нарушения сознания и
современные методы исследований
мозга.
Верхлютов В.М.
Институт высшей нервной деятельности и
нейрофизиологии РАН
ЦМТС МГУ
НИИ инсультов РАМН
г.Москва
Структуры обеспечивающие феномен сознания
Возникновение сознания и активирующей системы
Условия существования сознания
Методы изучения причин нарушений сознания при
черепно-мозговой травме
Структуры мозга
Активирующая система
Методы изучения
Дисфункция и повреждение
ствола головного мозга
недостаточность восходящей
активирующей системы
ЭЭГ, МЭГ,
ПЭТ,фМРТ
МРТ-морфометрия (3Тесла)
Дисфункция талямуса
недостаточность восходящей
активирующей системы
ЭЭГ,МЭГ,
ПЭТ,фМРТ (1.5-3 Т ),
МРТ морфометрия (3 Т )
МРТ спектроскопия ( 3 Т )
Повреждение белого вещества
недостаточность восходящей
активирующей системы и
корково-корковой связей
ЭЭГ- кроскорреляция,
МРТ ( 3 Т, диффузионный тензор,
кросс-релаксация),
МРТ-морфометрия мозолистого
тела и желудочков головного мозга
Дисфункция и повреждение
коры головного мозга
корковая недостаточность,
недостаточность коллатеральной
активирующей системы (блокада
коллатеральной активирующей
системы) вследствие локальной
атрофии или субатрофии
серого в-ва
ЭЭГ,МЭГ (связанная с событием
десинхронизация),
длиннолатентные ВП,
ПЭТ,фМРТ(1.5-3 Тесла),
фМРТ+ЭЭГ,
полная корковая
МРТ морфометрия (3 Т)
и моделирование корковой
движущейся волны (TW)
Дисфункция и повреждение ствола головного мозга

МРТ(3Т высокое разрешение)
Seet R.C. et al., Spindle coma from acute midbrain infarction (2005)

МРТ(3Т) - морфометрия ствола
Protopopescu X. et al., Increased brainstem volume in panic disorder: a
voxel-based morphometric study(2006).
Minatia L. et al., Imaging Degeneration of the Substantia Nigra in
Parkinson Disease with Inversion-Recovery MR Imaging (2007)

МРТ(3Т) - спектроскопия
M. Gadea et al., Spectroscopic axonal damage of the right locus
coeruleus relates to selective attention impairment in early stage
relapsing-remitting multiple sclerosis. (2004)
Дисфункция талямуса
фМРТ+ЭЭГ
Goldman R.I. et al., (2002) We found that increased alpha power was correlated with decreased MRI signal in
multiple regions of occipital, superior temporal, inferior frontal, and cingulate cortex, and with increased
signal in the thalamus and insula (фМРТ+ЭЭГ) .

Морфометрия таламуса
Johansen-Berg H. et al., (2005), Functional–Anatomical Validation and Individual Variation of Diffusion Tractographybased Segmentation of the Human Thalamus

МРТ-спектроскопия
Uzan M. et al.,(Turkey) Thalamic proton magnetic resonance spectroscopy in vegetative state induced by traumatic
brain injury(2003)

Повреждение белого вещества (1)


Снижение плотности белого вещества в переднем и заднем отделах мозолистого тела у
больных аутизмом (Chung M.K. et al.,2004)
Метод диффузионного тензора(Zhang S. et al.,2004)
Повреждение белого вещества (2)


Yarnykh VL, Yuan C. Cross-relaxation imaging reveals detailed anatomy of white matter fiber
tracts in the human brain.
МРТ- МОРФОМЕТРИЯ ЖЕЛУДОЧКОВОЙ СИСТЕМЫ ГОЛОВНОГО МОЗГА У ПАЦИЕНТОВ С
НЕЙРОПСИХОЛОГИЧЕСКИМ ДЕФИЦИТОМ (Верхлютов В.М. с соавт.,2006)
Дисфункция и повреждение коры головного мозга (1)
ЭЭГ (связанная с событием десинхронизация как проявление локальной
активирующей системы)
Pfurtscheller G, Aranibar A. Evaluation of event-related desynchronization (ERD)
preceding and following voluntary self-paced movement (1979)

ВП
Шарова Е.В. и др. Позднелатентные компоненты вызванных потенциалов и
компонент Р300 у больных с затяжным посттравматическим вегетативным
состоянием (1999)


фМРТ
Schiff N.D. et al., Residual cerebral activity and behavioural fragments can remain in
the persistently vegetative brain (2002)
Lloyd D. Functional MRI and the Study of Human Consciousness (2002)
Дисфункция и повреждение коры головного мозга (2)
ПЭТ
Дисфункция и повреждение коры головного мозга (3)
ПЭТ
Owen A.M. et al., Detecting Residual Cognitive Function in Persistent Vegetative State(2002)
Дисфункция и повреждение коры головного мозга (4)
(межкорковая активация)
фМРТ+ЭЭГ
Sederberg В. et al., Hippocampal and
Neocortical Gamma Oscillations
Predict Memory Formation in
Humans (2007) Hippocampal and
Neocortical Gamma Oscillations
Predict Memory Formation in
Humans /We demonstrate that gamma
oscillations (44–64 Hz) in the
hippocampus and the left temporal and
frontal cortices predict successful
encoding of new verbal memories. This
increase in gamma oscillations was not
seen in other frequency bands, whose
activity generally decreased during
successful memory formation/.

Верхлютов В.М.,(2007) Динамическая
локализация распределения источников тока в
интервале от 400 до 500 мсек, связанном с
загрузкой рабочей памяти. Каждые 20 мсек
(50 Гц) максимальная плотность тока
перемещается в одно из полушарий.
Дисфункция и повреждение коры головного мозга(5)
Доказательства существования коллатеральной активирующей системы(1)

Переливы ЭЭГ(1935-1991)

Вращающийся диполь альфа-ритма в зрительной коре (1961,1992)
Модель корковых движущихся волн объясняющая феномен переливов ЭЭГ (Верхлютов В.М.,1996)

Корковая движущаяся волна ВП на предъявление лиц(Верхлютов В.М.,2007)

Дисфункция и повреждение коры головного мозга(6)
Доказательства существования коллатеральной активирующей системы(2)
Категориальное кодирование (фМРТ)
Levy I., Malach R., 2001
Картирование корковых цитоархитектонических
полей развернутых на плоскость
Van Essen D. C., 2003
Дисфункция и повреждение коры головного мозга (7)
МРТ – морфометрия (VBM) головного мозга позволяет не только количественно
оценить локальный дефицит серого вещества, но и выявить структурные изменения на
МРТ в тех случаях, которые ранее оценивались как нарушение функции. Клиническое
применение метода стало возможным только с появлением МРТ 3 Тесла.
Преимущества: 1) тотальность исследования в сравнении с фМРТ; 2) намного лучше
пространственное разрешение в сравнении с ПЭТ и фМРТ

Годовое уменьшение плотности серого вещества по данным МРТ у здоровых и больных
шизофренией подростков (Thompson P, Toga A.W.,2004).
Juengling F.D. et al., Separating functional and structural damage in persistent vegetative state using
combined voxel-based analysis of 3-D MRI and FDG-PET (2005) /In five patients in late stages of nontraumatic PVS. PET(fluorodeoxyglucose) showed widespread hypometabolism at p<0.001 (corrected) in the
parietal, parietooccipital and frontotemporal cortices, cingulum, frontal medial and precentral gyrus, and
within the bilateral thalamus. VBM revealed multilocal structural loss at p<0.001 (corrected) in the inferior
parietal and superior/medial frontal cortices, insula and operculum, superior and medial temporal lobes,
cingulum and fusiform gyrus, caudate, midbrain, dorsal pons, and the cerebellum, but to a lesser extent in
the thalamus/
Возможный план исследований причин
нарушения сознания при тяжелой ЧМТ
Вегетативное состояние

Ствол->функционирует->локальные повреждения->МРТ морфометрия, спектроскопия

Талямус->функционирует->локальные повреждения->МРТ морфометрия, спектроскопия

Белое в-во->функция нарушена->локальные повреждения-> МРТ морфометрия, диффузионный тензор, кросс-релаксация

Кора->функция нарушена->локальные повреждения->МРТморфометрия, исследование коллатеральной активации, спектроскопия
Весь спектр исследований или сосредоточение на приоритетном направлении ???