Журнал высшей нервной деятельности им. И.П. Павлова, 2022, T. 72, № 2, стр. 187-200

Особенности функциональной коннективности головного мозга в состоянии покоя у пациентов с латерализованным поражением медиобазальных отделов височной доли (данные фМРТ и ЭЭГ)

А. Ю. Кулева 1*, Е. В. Шарова 1, Г. Н. Болдырева 1, Ю. В. Струнина 2, М. Ю. Ярец 1, М. В. Галкин 2, А. С. Бычкова 3, А. С. Смирнов 2, О. А. Кроткова 2

1 ФГБУН “Институт высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН”
Москва, Россия

2 ФГАУ “Национальный медицинский исследовательский центр нейрохирургии имени академика Н.Н. Бурденко” Минздрава России
Москва, Россия

3 Московский Государственный университет им. М.В. Ломоносова, факультет психологии
Москва, Россия

* E-mail: kylaria@mail.ru

Поступила в редакцию 24.05.2021
После доработки 02.08.2021
Принята к публикации 05.10.2021

Аннотация

Структурно-функциональное обеспечение управляющих функций (executive functions), активно исследуемых в настоящее время, связывается по большей части с префронтальными и теменными отделами полушарий. Работа направлена на уточнение причастности к их формированию медиальных отделов височной доли. В исследовании участвовали пациенты (14 человек) с внемозговой опухолью (менингиома), оказывающей компримирующее влияние на медиобазальные отделы височной доли соответствующего полушария. В 7 случаях опухоль располагалась справа и в 7 случаях – слева. Контрольную группу составили 9 здоровых испытуемых. У каждого из пациентов и здоровых добровольцев проводили фМРТ в состоянии покоя с дальнейшим анализом функциональной коннективности между заданными областями интереса (ROI), соответствующими по топографии сети управляющих функций (УФ). Затем в тот же день регистрировали многоканальную ЭЭГ в состоянии покоя с закрытыми глазами с последующим спектрально-когерентным анализом всех возможных сочетаний пар отведений по основным физиологическим диапазонам ритмов. Дополнительно проводилось нейропсихологическое тестирование по методике зрительного запоминания АВП и опросника потока сознания при прохождении фМРТ покоя (ReSQ). Анализ фМРТ- и ЭЭГ-коннективности в состоянии покоя у пациентов в сравнении со здоровыми людьми выявил сходные для двух методов паттерны нарушений функциональных связей, соответствующие по топографии сети управляющих функций, подтверждая представления о причастности к этой системе нижней височной коры. Установлены специфические особенности изменений коннективности в группах пациентов с разной латерализацией поражения, согласующиеся с данными нейропсихологического тестирования и преобладающие при левостороннем расположении опухоли.

Ключевые слова: фМРТ, ЭЭГ, состояние покоя, коннективность, управляющие функции, медиобазальные отделы височной доли

Список литературы

  1. Анохин К.В. Когнитом: в поисках фундаментальной нейронаучной теории сознания. Журнал высшей нервной деятельности им. И.П. Павлова. 2021. 71 (1): 39–71.

  2. Бизюк А.П. Компендиум методов нейропсихологического исследования. СПб.: Речь, 2005. 400 с.

  3. Болдырева Г.Н., Корниенко В.Н., Шарова Е.В., Пронин И.Н., Фадеева Л.М., Котенев А.В., Меотишвили А.А. Оценка реакций мозга человека на сенсорные воздействия (пилотные исследования здоровых испытуемых) Доклады Академии Наук. 2007. Т. 416. № 3. с. 426–429.

  4. Воронов В.Г., Щекутьев Г.А., Гриндель О.М. Пакет программ для статистического сравнения записей ЭЭГ. Материалы международной конференции “Клинические нейронауки: нейрофизиология неврология, нейрохирургия”. Украина, Крым, Гурзуф, июнь, 2003 г. С. 22–24.

  5. Гаврон А.А., Yacila Isabela Deza Araujo, Шарова Е.В., Смирнов А.С., Князев Г.Г., Челяпина М.В., Фадеева Л.М., Абдулаев А.А., Куликов М.А., Жаворонкова Л.А., Болдырева Г.Н., Верхлютов В.М., Пронин И.Н. Групповой и индивидуальный фМРТ-анализ основных сетей покоя здоровых испытуемых. Журнал высшей нервной деятельности им. И.П. Павлова, 2019. 69 (2): 150–163. https://doi.org/10.1134/S0044467719020072

  6. Кроткова О.А., Каверина М.Ю., Данилов Г.В. Движение глаз и межполушарное взаимодействие при распределении внимания в пространстве. Физиология человека. 2018. 44 (2): 66–74. https://doi.org/10.7868/S0131164618020108

  7. Костандов Э.А., Фарбер Д.А., Мачинская Р.И., Черемушкин Е.А., Петренко Н.Е., Ашкинази М.Л. Пространственная синхронизация корковой электрической активности на отдельных стадиях зрительной установки у детей 8-летнего возраста с разным уровнем развития фронто-таламической системы избирательного внимания. Журнал высшей нервной деятельности им. И.П. Павлова. 2010. 60 (1): 3–11.

  8. Купцова С.В., Иванова М.В., Петрушевский А.Г., Федина О.Н., Жаворонкова Л.А. Половые различия в способности к переключению зрительного внимания (фМРТ-исследование). Физиология человека. 2015 (6): 49–64.

  9. Лурия А.Р. Основы нейропсихологии. М.: Изд-во МГУ, 2002. 174 с.

  10. Лытаев С.А., Сусин Д.С. Психофизиологические механизмы синдрома нарушения исполнительных функций у больных болезнью Паркинсона. Вестник клинической нейрофизиологии. 2016 (2): 59–64.

  11. Мартынова О.В., Сушинская-Тетерева А.О., Балаев В.В., Иваницкий А.М. Корреляция функциональной связанности областей мозга, активных в состоянии покоя, с поведенческими и психологическими показателями. Журнал высшей нервной деятельности им. И.П. Павлова. 2016. 66(5): 541–555.

  12. Мачинская Р.И. Управляющие системы мозга. Журнал высшей нервной деятельности им. И.П. Павлова. 2015. 65 (1): 33–60.

  13. Симонов П.В. Лекции о работе головного мозга. Москва. Институт психологии РАН. 1998. 98 с.

  14. Шарова Е.В., Зайцев О.С., Коробкова Е.В., Захарова Н.Е., Погосбекян Э.Л., Челяпина М.В., Фадеева Л.М., Потапов А.А. Анализ поведенческих и электроэнцефалографических коррелятов внимания в динамике восстановления сознания после тяжелой черепно-мозговой травмы. Неврология, нейропсихиатрия, психосоматика. 2018. 8 (3): 17–25. https://doi.org/10.14412/2074-2711-2016-3-17-25

  15. Ярец М.Ю., Шарова Е.В., Смирнов А.С., Погосбекян Э.Л., Болдырева Г.Н., Зайцев О.С., Ениколопова Е.В. Анализ структурно-функциональной организации задачи счета в контексте исследования управляющих функций. Журнал высшей нервной деятельности им. И.П. Павлова. 2018. 68 (2): 176–189. https://doi.org/10.7868/S0044467718020041

  16. Dehaene S., Changeux J.P. Experimental and theoretical approaches to conscious processing. Neuron. 2011. 70 (2): 200–227.

  17. Delamillieure P., Doucet G., Mazoyer B., Turbelin M.R., Delcroix N., Mellet E., Zago L., Crivello F., Petit L., Tzourio-Mazoyer N., Joliot M. The resting state questionnaire: An introspective questionnaire for evaluation of inner experience during the conscious resting state. Brain research bulletin. 2010. 81 (6): 565–573.

  18. Demertzi A., Tagliazucchi E., Dehaene S., Deco G., Barttfeld P., Raimondo F., Martial C., Fernández-Espejo D., Rohaut B., Voss H.U., Schiff N.D., Owen A.M., Laureys S., Naccache L., Sitt J.D. Human consciousness is supported by dynamic complex patterns of brain signal coordination. Sci. Adv. 2019 (5): eaat7603.

  19. Diamond A. Executive functions. Annual Review of Psychology. 2013 (64): 135–168. https://doi.org/10.1126/sciadv.aat7603

  20. El-Baba M. Dynamic Functional Connectivity Reveals Temporal Differences in Wake and Stage-2 Sleep. Electronic Thesis and Dissertation Repository. 2017. 4603. https://ir.lib.uwo.ca/etd/4603

  21. Friston K.J., Frith C.D., Liddle P.F., Frackowiak R.S. Functional connectivity: the principal- component analysis of large (PET) data sets. J.Cereb. Blood Flow Metab. 1993. 13 (1): 5–14.

  22. Koenig T., Studer D., Hubl D., Melie L., Strik W.K. Brain connectivity at different time-scales measured with EEG. Phil. Trans. R. Soc. B. 2005 (360): 1015–1024. https://doi.org/10.1098/rstb.2005.1649

  23. Kovner R., Oler J.A., Kalin N.H. Cortico-Limbic Interactions Mediate Adaptive and Maladaptive Responses Relevant to Psychopathology. Am J Psychiatry. 2019 (12): 987–999. https://doi.org/10.1176/appi.ajp.2019.19101064

  24. Krmpotich T.D., Tregellas J.R., Thompson L.L., Banich M.T., Klenka A.M., Tanabe J.L. Resting-state activity in the left executive control network is associated with behavioral approach and is increased in substance dependence. Drug and Alcohol Dependence. 2013. V. 129. № 1–2. P. 1–7. https://doi.org/10.1016/j.drugalcdep.2013.01.021

  25. Laureys S., Schiff N.D. Coma and consciousness: Paradigms (re)framed by neuroimaging. NeuroImage. 2012. https://doi.org/10.1016/j.neuroimage.2011.12.041

  26. Li R., Nguyena T., Pottera T., Zhanga Y. Dynamic cortical connectivity alterations associated with Alzheimer’s disease: An EEG and fNIRS integration study. NeuroImage: Clinical. 2019. V. 21. 101622. https://doi.org/10.1016/j.nicl.2018.101622

  27. McIntosh R.C., Hoshi R., Jason S. Nomi, Di Bello M., Goodman Z.T., Kornfel Z.T., Uddin L.Q., Ottaviani C. Neurovisceral integration in the executive control network: A resting state analysis. Biological Psychology. 2020. V. 157, 107986. https://doi.org/10.1016/j.biopsycho.2020.107986

  28. Meier J., Tewarie P., Hillebrand A., Douw L., Dijk B.W., Stufflebeam S.M., Mieghem P.V. A Mapping Between Structural and Functional Brain Networks. Brain connectivity. V. 6. № 4. 2016. https://doi.org/10.1089/brain.2015.0408

  29. Mishkin M., Ungerleider L.G., Macko K.A. Object vision and spatial vision: two cortical pathways. Trends in neurosciences. 1983 (6): 414–417.

  30. Miyake A., Friedman N., Emerson M., Witzki A., Howerter A., Wager T. The unity and diversity of executive functions and their contributions to complex “frontal lobe” tasks: A latent variable analysis. Cognitive Psychology. 2000 (41): 49–100.

  31. Niendam T.A., Laird A.R., Ray K.L., Dean Y.M., Glahn D.C., Carter C.S. Meta-analytic evidence for a superordinate cognitive control network subserving diverse executive functions. Cogn Affect Behav Neurosci. 2012. 12 (2): 241–268. https://doi.org/10.3758/s13415-011-0083-5

  32. Noyce A.L., Cestero N., Michalka S.W., Shinn-Cunningham B.G., Somers D.C. Sensory-Biased and Multiple-Demand Processing in Human Lateral Frontal Cortex. The Journal of Neuroscience. 2017. 37 (36): 8755–8766.

  33. Perri D.C., Stender J., Laureys S., Gosseries O. Functional neuroanatomy of disorders of consciousness. Epilepsy & Behavior. 2014 (30): 28–32. https://doi.org/10.1016/j.yebeh.2013.09.014

  34. Petersen S.E., Posner M.I. The Attention System of the Human Brain: 20 Years After. Annu Rev Neurosci. 2012 (35): 73–89. https://doi.org/10.1146/annurev-neuro-062111-150525

  35. Rocca M.A., Valsasina P., Absinta M., Riccitelli G., Rodegher M.E., Misci P., Rossi P., Falini A., Comi G., Filippi M. Default-mode network dysfunction and cognitive impairment in progressive MS. Neurol. 2010 (74): 1252–1259.

  36. Rosazza C., Minati L. Resting-state brain networks: literature review and clinical applications. Neurol Sci. 2011. 32 (5): 773–785.

  37. Todd J., Marois R. Capacity limit of visual short-term memory in human posterior parietal cortex. Nature. 2004. 428, 751–754. https://doi.org/10.1038/nature02466

  38. Tonegawa S., Morrissey M.D., Kitamura T. The role of engram cells in the systems consolidation of memory. Nature Review. 2018. 19: 485–498.

  39. Ushakov V.L., Sharaev M.G., Kartashov S.I., Zavyalova V.V., Verkhlyutov V.M., Velichkovsky B.M. Dynamic Causal Modeling of Hippocampal Links within the Human Default Mode Network: Lateralization and Computational Stability of Effective Connections. Front. Hum. Neurosci. 2016 (10). https://doi.org/10.3389/fnhum.2016.00528

  40. Velichkovsky B.M., Krotkova O.A., Kotov A.A., Orlov V.A., Verkhlyutov V.M., Ushakov V.L., Sharaev M.G. Consciousness in a multilevel architecture: Evidence from the right side of the brain. Consciousness and Cognition. 2018. https://doi.org/10.1016/j.concog.2018.06.004

  41. Yarets M.Yu., Kuleva A.Yu., Galkin M.V., Vigasina K.D., Strunina Yu.V., Sharova E.V., Krotkova O.A. EEG Connectivity Analysis in Patients with Left and Right Hemispheric Mediobasal Meningiomas before and after the Therapeutic Radiation Exposure. Arch Neurol & Neurosci. 5 (3): 2019. https://doi.org/10.33552/ANN.2019.05.000612

  42. Zhang C., Yang H., Qin W., Liu C., Qi Z., Chen N., Li K. Characteristics of Resting-State Functional Connectivity in Intractable Unilateral Temporal Lobe Epilepsy Patients with Impaired Executive Control Function. 2017. Front. Hum. Neurosci. 11: 609. https://doi.org/10.3389/fnhum.2017.00609

  43. Zidda F., Griebeb M., Ebert A., Ruttorf M., Roßmanith C., Gass A., Andoha J., Neesa F., Szabo K. Resting-state connectivity alterations during transient global amnesia. NeuroImage: Clinical. 2019. V. 23. 101869. https://doi.org/10.1016/j.nicl.2019.101869

Дополнительные материалы отсутствуют.