Диссертация (Системная организация работы мозга при обеспечении целенаправленного поведения), страница 3

Вопределенных условиях, на фоне снижения показателей нейрональной активности13можетнаблюдатьсяувеличениефункциональнойролидистантныхвзаимодействий между работающими структурами мозга. Равно, как и увеличениелокальной активности вовлекаемой структуры мозга может сопровождатьсяослаблением ее дистантных взаимодействий.Полученные результаты демонстрируют одну из причин отмечаемыхпротиворечий в накопленных данных функциональной специализации отдельныхструктур мозга.

Использование отработанного в ходе настоящей работыметодического подхода к изучению механизмов работы мозга с помощью фМРТпозволит преодолеть выявленные ограничения стандартных подходов, что имеетважное значение для клинической диагностики.Научно-практическая ценность работыПолученные в настоящей работе результаты развивают современныепредставления об организации мозговых систем обеспечения поведения.Представленные в работе новые экспериментальные данные и установленныезакономерности могут быть использованы для дальнейшего развития исследованийфункциональнойисследовательскийорганизацииподходмозга.позволяетПредложенныйрасширитьиапробированныйвозможностиметодовфункциональной томографической нейровизуализации.Продемонстрированная эффективность комплекса использованных методовпо изучению функциональных взаимодействий между структурами мозга,вовлекаемыми в обеспечение исследуемой деятельности, обуславливает еговостребованность для клинической функциональной диагностики.

Некоторые изметодов, которые применялись в рамках решения задач данной работы, уже внастоящий момент рутинно применяются в предхирургической диагностикепациентов, целью которой является визуализация функционально-значимыхобластеймозга.Полученныеэкспериментальныеданные,раскрывающиефизиологическую сущность изменений локальной активности, наблюдаемых врамках рутинно используемых методов обработки фМРТ данных, могут быть14полезны для оптимизации существующих методов функциональной диагностики,разработки диагностических критериев сохранности функций или нейромаркеровпсихических расстройств.Апробация работыРезультаты, полученные при выполнении данной работы, изложены в 13статьях,изних12опубликованнывжурналах,входящихвсписокрекомендованных ВАК Министерства образования и науки РФ, и представлены в20 опубликованных тезисах докладов на отечественных и международныхконференциях.

Часть исследований, проводившихся в рамках данной работы,осуществлялись при поддержке отечественных научных фондов (РГНФ № 10-0600726, № 12-06-00706, № 14-06-00915, РФФИ № 12-04-31586, РНФ № 16-18-00040,№ 16-18-00041).Структура и объем диссертацииДиссертация состоит из введения, обзора литературы, описания методовисследования, трех глав с изложением результатов и их обсуждением, заключения,выводов и списка литературы.

Работа изложена на 304 страницах и содержит 19таблиц и 53 рисунка.152. Обзор литературы2.1 Исследования функциональных взаимодействий структур мозга впроцессе обеспечения целенаправленной деятельностиИзучениефункциональнойорганизациимозгаявляетсяоднойизнеразрешенных проблем современной науки о мозге. Несмотря на активныеисследования и поиски в этом направлении, до сих пор нет полной ясности ввопросе о том, каким образом мозг обеспечивает поведение человека и, вособенности, высшие психические функции. Постоянное развитие технологийнаблюдения за функциональной активностью мозга, отмечаемое в течениепоследних десятилетий, существенно расширило методические возможности ипривело к появлению громадного массива данных об особенностях работыздорового и больного мозга человека. Благодаря этому, в настоящий моментнакоплен большой объем знаний о функциональной специализации отдельных егоструктур и областей относительно исследуемых видов деятельности.

Однако,существенно меньше известно о том, как именно работают эти структуры.Поэтому, для дальнейшего развития представлений о работе мозга, необходимоуглубление понимания нейрофизиологических механизмов их совместной работы,которые лежат в основе высших видов психической деятельности человека.Во многом это связано с тем, что руководящим методическим принципомпроведения нейровизуализационных исследований с применением методовфункциональнойтомографиисоответствиикоторойсявляетсяотдельныеидея оструктурылокализации функций, вмозгаспециализированыотносительно изучаемых видов деятельности. В результате, сейчас можнонаблюдать картину, похожую на ту, которая сложилась ранее при изучениипоследствий стимуляций или разрушения отдельных участков мозга. С однойстороны, одни и те же структуры мозга могут вовлекаться в обеспечениеразнообразных функций и механизмов.

А с другой, мозговое обеспечение такихфункций может обеспечиваться разными наборами таких структур.16Факта выявления вовлечения структуры мозга в исследуемую деятельностьнедостаточно, поскольку ни у кого не вызывает сомнения, что обеспечениефункций осуществляется за счет взаимодействующих участков мозга. Но проблемав том, что подавляющее большинство исследований этого попросту не учитываети, по сути, использует идеологию метода вычитания Дондерса (Donders, 1869).Этот принцип является руководящим в доминирующем большинстве современныхисследованийсиспользованиемфункциональноймагнитно-резонанснойтомографии (фМРТ, (Huettel, et al., 2014)) и позитронно-эмиссионной томографии(ПЭТ (Медведев, 2008)).

Предложенная «вычитательная стратегия» позволяетотождествлять выявляемые значимые различия в регистрируемых параметрахфизиологической активности с компонентами поведения или деятельности, поналичию и или отсутствию которых и отличаются экспериментальные тестовыезадания сравниваемых условий. А специальная организация экспериментальныхусловий позволяет эффективно «препарировать» изучаемую деятельность наотдельные компоненты (модули), с которыми ассоциируются выявляемыелокальныеизмененияактивностимозга.Пространственнаяразрешающаяспособность ПЭТ и фМРТ, по сравнению, например, с количественной ЭЭГ,локализует указанные изменения с достаточной степенью точности, чтобы судитьо вовлечении в деятельность отдельных мозговых структур.

При этом, с развитиемПЭТ и фМРТ, появилась возможность как бы на новом технологическом уровнеисследоватьструктурнофункциональнуюорганизациювысшихвидовдеятельности человека: внимания, речи, принятия решений, когнитивногоконтроля и т.д. Подобное «картирование» функций, помимо фундаментальнойзначимости для понимания физиологии мозга, широко востребовано в клиническойпрактике. Например, данные о пространственном расположении функциональнозначимых областей используются при планировании операций на мозге.Определение их положения относительно планируемой мишени операциипозволяет снизить риск и/или минимизировать послеоперационные осложнения(Stippich, 2007, Ulmer, Jansen, 2010). Это дополнительно обуславливает их массовоеприменение в изучении здорового и больного мозга. С другой стороны, в17результателавинообразновозросшегоколичестваисследованийпо«картированию» мозга, сейчас довольно легко, буквально для каждой структурымозга, перечислить виды деятельности, в обеспечении которых она можетпринимать участие.

Учитывая тот факт, что такие «списки» вариантовдеятельности могут существенно перекрываться даже для пространственноудаленных областей мозга, становится ясно, что с использованием только такогоподхода невозможно дальнейшее качественное развитие знаний о мозге.Данные, получаемые в результате таких активационных ПЭТ и фМРТисследований,являютсяинтегральнойхарактеристикойфункционального(энергетического) состояния структур мозга во время реализации исследуемойдеятельности, отражающей их метаболическую активность.

На их основанииможно лишь предположительно судить о возможных функциональных свойствахтой или иной структуры мозга, определяющих спектр ее функциональнойспециализации. В силу интегральности такой характеристики, до сих пор остаетсямалопонятным,какиеименнонейрофизиологическиесобытиястоятзанаблюдаемыми локальными изменениями регистрируемой активности. Так, сигналрегистрируемый в фМРТ отражает в основном интенсивность пре- и постсинаптической активности больших территорий мозга и в меньшей степени зависитот изменений импульсной активности популяций нейронов (Logothetis, 2008,Shmuel, Maier, 2015). Поэтому, в рамках активационных фМРТ исследований,подлинная нейрофизиологическая природа наблюдаемых локальных процессовостается скрытой от наблюдения.