Как выглядит снимок МРТ головного мозга
Классический пример МРТ снимков головного мозга показан на рисунках ниже. Магнитно-резонансная томография выполняется в поперечной (или аксиальной – рисунок снизу) и продольной (или сагиттальной — рисунок сверху) плоскостях.
Исследование выполняется в нескольких режимах. Основные из них Т1 и Т2. Изображения, полученные в данных режимах, часто также называют Т1-взвешенными или Т2-взвешенными снимками. Изображения, показанные выше, сделаны в Т1-режиме.
Главное отличие этих режимов – в том, как на снимках отображается жидкость и воздух. В Т1 режиме ткани, содержащие большое количество воды, имеют более темную окраску, в то время как в Т2 режиме они яркие, светлые. Это легко понять, посмотрев на снимки выше – глазные яблоки визуализируются в виде светлых парных округлых образований с одной стороны яркие и светлые, с другой – темные. Следовательно, снимок справа сделан в Т1 режиме, снимок слева – в Т2. Также существует разница в том, как в этих режимах отображается серое вещество головного мозга. В Т2 режиме оно светлее, чем белое вещество.
На самом деле режимов намного больше – FLAIR, DWI, STIR и так далее. Какой-то режим используется для подавления сигнала от богатых жиром тканей, какой-то – для изучения плотности распределения протонов в тканях, третий – для оценки броуновского движения молекул воды. Вот почему полный курс МРТ-диагностики для врачей длится не один месяц.
Краткая история нейронауки
Самые ранние исследования нервной системы относятся к Древнему Египту. Трепанация черепа уже тогда использовалась с целью лечения травм головы, психических расстройств или снятия внутричерепного давления.
После свой вклад в становление нейронауки внесли древние философы. До 400–300 лет до нашей эры сердце считалось источником сознания. Гиппократ и Платон оспаривали это, представляя мозг как источник ощущений и интеллекта.
В начале 1800-х годов французский физиолог Жан Пьер Флуранс впервые применил экспериментальную абляцию (хирургическое повреждение мозга) и первым доказал, что разум локализован в мозге, а не в сердце. Флуранс наблюдал эффекты, вызванные удалением различных частей нервной системы.
Врач Луиджи Гальвани открыл животное электричество в конце 1700-х годов, став одним из первых, кто изучал электрические сигналы от нервной и мышечной тканей. Ряд ученых в конце 19 века сделали первые шаги в области исследований биоэлектрической активности мозга: Эмиль дю Буа-Реймон продемонстрировал электрическую природу нервного сигнала, Герман фон Гельмгольц измерил скорость нервного импульса, а Ричард Катон и Адольф Бек наблюдал электрическую активность полушарий головного мозга кроликов, обезьян и собак.
Камилло Гольджи разработал метод окрашивания (теперь известный как окрашивание по методу Гольджи) для визуализации нервной ткани под световым микроскопом. Этот метод был использован Сантьяго Рамоном-и-Кахалем и привел к формированию нейронной теории – концепции, согласно которой нервная система состоит из отдельных клеток. Гольджи и Рамон-и-Кахаль позже получили Нобелевскую премию по физиологии и медицине в 1906 году.
Пол Брока, Джон Хьюлингс Джексон и Карл Вернике в конце 1800-х годов внесли свой вклад в гипотезу нейробиологии о «локализации функций», которая предполагает, что определенные части мозга отвечают за определенные функции.
Первое официальное использование термина “Нейронаука” может быть датировано 1962 годом в “Программе нейронаучных исследований” Фрэнсиса О. Шмитта, которая была организована Массачусетским Технологическим институтом. Нейронаука была официально признана академической дисциплиной в 1960-х годах. Дэвид Риоч, Фрэнсис О. Шмитт, Джеймс Л. Макгоу и Стивен Куффлер были одними из первых, кто интегрировал нейронауку в биомедицинские исследовательские институты и основал исследовательские программы и новые направления в нейронауке.
У ДЕТЕЙ:
МикадзеСозревание первичных (41-е) и вторичных (42-е, 22-е) полей височной области,связанной с работой слухового анализатора,также проходит неравномерно. Развитие первичных полей заканчивается к 2 годам, а ассоциативных полей – к 7 годам.
После рождения наиболее важным этапом является возраст 2 года, когда височная область ребенка по размерам начинает приближаться к величине височной области взрослого человека. После 2 лет наблюдается некоторое замедление в процессе роста и развития клеток коры, ширины коры. К 7 годам величина поверхности коры височной области ребенка почти соответствует размерам коры взрослого человека.
Для поражения височной области у детей наиболее типичны эпилептоформные припадки, которые могут носить развернутый, малый характер, нередко проявляться в виде абсансов (одна из разновидностей эпилептического приступа — эпилепсия с бессудорожными (немоторными) пароксизмами). Часто припадки сопровождаются вкусовой или обонятельной аурой, могут возникать слуховые или зрительные галлюцинации. Аура также проявляется в виде чувства страха, головокружения, боли в животе, шума, свиста и др.
Функциональная несформированность левой височной области
Отличительной чертой синдрома несформированности височных структура левого полушария являются изолированные трудности в звукоразличении и, как следствие, понимании речи, воспринимаемой на слух.
Остальные психические функции при этом не обнаруживают какой-либо значительной дефицитарности.
В жалобах такого ребенка часты ссылки на то, что учитель говорит очень быстро, много непонятных слов, а в классе всегда очень шумно. Родители же отмечают, что иногда им приходится по нескольку раз окликать ребенка, прежде чем он отзовется и поймет, что от него требуется.
Для ребенка, у которого выявлен данный синдром, близкие по звучанию слова могут звучать одинаково (например, хвост —гвоздь —кость —трость). Такая дефицитарность звуковой дифференцировки будет приводить к снижению смыслового различения.
При чтении выявляются литеральные парафазии, затруднения в расстановке ударения в слове; чтение плохо интонировано (в связи с чем затрудняется и понимание прочитанного). Однако чтение остается в рамках этого синдрома наиболее сохранной речевой функцией.
Письменная речь нарушается в большей степени и находится в прямой зависимости от состояния фонематического слуха ребенка. Его тетради изобилуют разнообразными ошибками: заменами по мягкости—твердости, глухости — звонкости, ошибками в безударных гласных, реже — пропусками букв.
В связи со звуковой лабильностью расстраивается самоконтроль за собственной речью, в результате чего иногда появляется компенсаторное многословие, но чаще — замкнутость, молчаливость.
Слухоречевая память дефицитарна в звене избирательности (обилие литеральных парафазии, тенденция к размытости границы слова и появлению словесных новообразований).
Типичным для этих детей является повышение смыслоорганизуюшей функции речи. На фоне снижения фонематического слуха «дом, лес, кот» превращается в «в дом влез кот», а «ночь, игла, пирог» — в «ночь пекла пирог».
Вышеперечисленные трудности при отсутствии специальных коррекционных мер приводят к появлению в ряде случаев
- деформации обобщающей,
- номинативной функций,
- способности разворачивать программу собственного речевого высказывания,
что еще раз доказывает центральную роль фонематического фактора для речевого развития в целом.
Свойства мозговой асимметрии
Исходя из этого примера, можно предположить, что другие функции также имеют парциальный характер: доминантность одного из полушарий проявляется при развитии слуха, манипулятивной функции рук (предпочтение правой или левой руки) и т. д. Но так происходит не всегда. Например, зрительное восприятие не требует столь выраженной латерализации коры больших полушарий.
Функциональная асимметрия мозга (ФАМ) способствует лучшей адаптации человека к реальности: поражение одного полушария может быть скомпенсировано за счет другого.
Вместе с тем такая активация симпатической и парасимпатической нервной системы в естественных условиях (например, под воздействием стресса) направлена на то, чтобы оптимизировать когнитивные процессы. Например, энергетический метаболизм, необходимый для определенной познавательной деятельности должен поддерживаться на определенном уровне за счет выброса в кровь катехоламинов, повышения артериального давления и частоты сердечных сокращений.
Исходя из вышесказанного, можно выделить три основных свойства, которыми обладает функциональная асимметрия полушарий:
- Доминирование одного полушария. Предполагается активация зон одного во время какого-либо типа деятельности. Это устойчивая характеристика – особенно в отношении речевых и моторных функций.
- Переключаемость. Подразумевает смену активации полушария при изменениях состояния организма (болезнь, стресс).
- Пластичность. Когнитивные способности, обусловленные асимметрией, могут изменяться и закрепляться во время обучения или под воздействием других различных факторов.
Современные представления также позволяют выделить:
- стационарность – в некоторых сферах деятельности асимметрия коры больших полушарий неизменна на протяжении жизни;
- динамичность – предполагает, что латерализация может происходить на протяжении долгого времени и измеряться поведенческими, физиологическими и биохимическими методами.
В настоящее время актуальной задачей исследования такого явления, как функциональная асимметрия мозга, является определение стационарных и динамических характеристик, их взаимодействие в норме и условиях дизонтогенеза (нервно-психической патологии).
Причины асимметрии
Причины латеральности еще недостаточно обоснованы, поэтому сегодня они подвергаются научным соображениям и гипотезам.
Генетическая обусловленность
Аргументом в пользу наследования леворукости считаются в частности, неудачные попытки переучивания, часто приводящие к психическим и невротическим расстройствам. Согласно текущему исследованию британских ученых в Оксфордском центре исследований генетики человека, за леворукость отвечает ген LRRTM1. Найденная генетическая информация все еще обрабатывается. Но если на леворукость оказывает влияние генетика, механизм будет более сложным.
Теория Гешвида-Галабурда
Теория Гешвида-Галабурда об асимметрии мозга основана как на влиянии генов, так и на внутриутробной среде. В качестве стандартного доминирования полушарий рассматривается праворукость, в то время, как леворукость, с точки зрения физиологии, считается аномальной. Развитие аномального доминирования в полушарии, согласно этой теории, связано с уровнем тестостерона.
Еще одно открытие Гешвида и Галабурда – возможное влияние времен года при рождении. «Боковое несовершенство» чаще обнаруживалось у людей, родившихся зимой. Указывается, что это обусловлено сезонными колебаниями гормонального воздействия на мозг плода.
Теория «мать-ребенок»
Согласно этой теории, среди женщин больше правшей, потому что они держат голову ребенка на левом плече, а правую руку расслабляют. Но это также можно объяснить тем, что ребенка в этом положении успокаивают тоны сердца матери. Это облегчает эмоциональное общение между матерью и ребенком.
Что изучает нейронаука?
Нейронаука предполагает изучение нервной системы и того, как она влияет на поведение, с использованием широкого спектра научных методов и подходов. Нейронаука нацелена на понимание того, как нервная система функционирует у здоровых людей и у людей с различными расстройствами мозга, включая психические заболевания. Для этого нейронаука, в первую очередь, фокусируется на строении и развитии центральной нервной системы, которая состоит из головного и спинного мозга.
По этой причине исследования в области нейронауки часто направлены на то, как в мозге реализуются когнитивные функции и поведение.
Специалистов, которые изучают нейронауку, называют нейробиологами или нейроучеными.
Взаимосвязь полушарий мозга
Левое и правое полушария связаны сложной сетью нервных волокон, называемых мозолистым телом. Уже древние египтяне заметили, что левая гемисфера контролирует правую сторону тела, а правая – левую.
Левши и правши
Мозг анатомически и функционально несимметричен (как гистологически, так и химически). Боковая асимметрия полушария проявляется уже на ранних стадиях развития головного мозга (у плода и новорожденного ребенка).
Доминирование правой или левой руки считается континуумом, а не четко разделенным свойством. Это предпочтение определяется некоторыми стандартными тестами (напр., Edinburgh handedness inventory).
Другой фактор праворукости и леворукости – боковая борозда (отделяющая лобную и височную долю). У правшей она длиннее, чем у левшей.
Речь и ее отношение к доминирующей руке
Латерализация речи в одном (чаще всего левом) полушарии была продемонстрирована при односторонних (затрагивающих только одно полушарие) поражениях головного мозга, описанных в афазии Брока и Верника (опухоль, мозговой инфаркт, мозговая киста и т.д.).
Сегодня для исследования латерализации речи (и других функций) используются методы визуализации, такие как позитронно-эмиссионная томография и функциональная магнитно-резонансная томография. Они позволяют более тонко исследовать отдельные участки коры. Более 90% правшей и только 70% левшей имеют специализацию левого полушария на речь.
Определение места речи в одном из полушарий имеет решающее значение, особенно перед операциями на головном мозге. Для этой цели используется тест Вада. Важная роль левого полушария по отношению к речи проявляется, например, при синдроме расщепленного мозга (split-brain syndrome).
Пространственное визуальное внимание
При описании функции зрительного внимания при повреждении мозга в определенном месте, чаще всего упоминается синдром пренебрежения (neglect syndrome). Его особенность – нарушение объемного восприятия, «пренебрежение» человеком одной стороной пространства. Он не воспринимает одну сторону изображения, не может одеть одну сторону тела и т.д. Характеристика синдрома – неспособность человека обрабатывать стимулы с одной стороны тела или окружающей среды, но причина не заключается в неспособности получения восприятия. Синдром пренебрежения чаще всего обнаруживается на стороне, противоположной поврежденной части мозга. Наиболее распространенный вариант – повреждение правого полушария, следовательно, отсутствие восприятия на левой стороне пространства.
Существуют также ипсилатеральные варианты (встречающиеся на стороне поврежденной части мозга).
В пространственном восприятии участвуют различные области мозга, создающие своеобразную сеть
Эта сеть асимметрична: левое полушарие в значительной степени направлено на правую сторону пространства и в противоположном направлении, в то время как правая гемисфера направляет внимание более равномерно на обе стороны пространства и в обоих направлениях. Поэтому одностороннее пренебрежение наблюдается только в случаях повреждения правого полушария
Некоторые исследования предполагают, что следует рассматривать асимметрию определенных компонентов пространственного внимания, а не латерализацию в целом. Это обусловлено тем, что, например, правое полушарие отвечает за глобальные аспекты визуального стимула, тогда как левое сосредоточено на его локальных аспектах.
О социальной и генетической значимости в формировании индивидуального профиля асимметрии
Исследования некоторых физиологических особенностей, а также некоторых свойств высшей нервной деятельности, проводимые на кафедре анатомии, физиологии и валеологии МПГУ, показали, что индивидуальный профиль асимметрии у школьников всех возрастных групп и студентов формируется в процессе постнатального онтогенеза. В группе
Особенности высших психических функций у людей с доминированием правого или левого полушария
правшей полные правши составляют 22,2%, доминирующие правши — 50%, правши с наличием левосторонних доминант — 8%, правши в двигательной системе и левши в сенсорной системе — 8%, и частичные амбидекстры — 12%.
В группе левшей полные левши составляют 6%, доминирующие — 27%, левши с наличием правосторонних доминант — 40%, левшество в двигательной системе и правшество в сенсорной системе — 12%, частичные амбидекстры — 12%. В целом, у старших школьников, по сравнению с младшими, увеличивается количество полных правшей, а также лиц с правосторонним доминированием. Так, если в возрасте 8-10 лет полные правши составляют 4%, а доминирующие — 12,5%, то с 11 до 18 лет они составляют 11% всех испытуемых, а доминирующие — 33,3%.
У детей с более высоким уровнем преобладания правой руки более высокий показатель моторной пластичности, т. е. скорость движений, гибкость при переключении одних форм двигательной деятельности на другие. Правши отличаются также более высокими показателями скорости переработки зрительной информации, более высоким значением общей активности в моторной и коммуникативной сферах. Левши имеют более высокие показатели концентрации внимания и объема зрительной информации, более высокие значения общей эмоциональности с преобладанием отрицательных эмоций.
У старших школьников, по сравнению с младшими, возрастает количество сочетаний правой ведущей руки с правым ведущим глазом (у школьников в 8-10 лет оно составляет 11 %, у школьников старше 11-31%). Преобладание правостороннего доминирования в старшем возрасте выражено как в моторной, так и в сенсорной системах (рука — нога, рука — ухо, нога — ухо, нога — глаз), однако, в наибольшей мере оно выражено в системе рука — глаз. Это указывает на особую социальную значимость данной системы и значение условий социальной среды в ее развитии.
Вместе с тем, некоторые факторы указывают на достаточно раннюю закладку морфофункциональной системы рука — глаз у эмбрионов человека. В отличие от животных, это проявляется в особом положении закладки будущей кисти руки — четко напротив закладки глазного бокала (рис. VIII. 1).
Рис. VIII. 1. Тотальный сагиттальный срез эмбриона человека, вероятный возраст 6-7 недель(окраска по Нисслю; увеличение 42,5:1). Срез проходит на уровне proeencephalon (Pr), metencephalon (Mt), надбровной дуги, лобной пазухи верхнего и нижнего век глаза (О), продольного разреза формирующейся руки (mn), а также на уровне целого пучка задних черепно-мозговых нервов (VII. VIII, IX. X).
Отсюда можно сделать заключение о значительном влиянии и генетического фактора на развитие системы рука — глаз. Таким образом, подтверждается представление об особых онтофилогенетических соотношениях человека в связи с его биосоциальной сущностью. По-видимому, некоторые высшие психические свойства (способность к совершенствованию, стремление приобщения к социальному прогрессу и др.) могут передаваться не только по законам социальной наследственности, но и через генетическую программу.
Индивидуальный профиль асимметрии формируется, в значительной мере, в процессе индивидуального развития, на основе пластичности мозга. Генетически запрограммированное правостороннее доминирование реализуется под действием социальных факторов — обучения, традиций, воспитания, действующих в направлении преимущественного использования правой руки. Усиление правосторонних доминант указывает на особую пластичность именно левого полушария. Не случайно в нем в непосредственном соседстве находятся центры движения руки, а также рече- и глазодвигательные центры. Многочисленные варианты индивидуального профиля асимметрии отражают функциональное многообразие психических свойств человеческих популяций.
Межполушарная асимметрия, ее функции и онтогенез
Функцией правого полушария считается манипулирование невербальным материалом: восприятие и продуцирование образов, мелодий, интонаций голоса, ориентация в пространстве, включая пространство собственного тела, выполнение кинестетических задач.
Например, при предъявлении здоровому человеку с сохранными межполушарными связями задачи на простра-нственное представление его взор обращается влево, свиде-тельствуя об активации правого полушария; при мысленном составлении фраз или выполнении простых арифметических задач взор обращается вправо, отражая активацию левого полушария .
Электрическая активность структур левого полушария возрастает при чтении научных текстов, но при чтении художественных текстов возрастает активность правого полушария. Левое ухо здорового человека, посылающее информацию в правое полушарие более чувствительно к мелодиям, чем правое ухо. Правое ухо, связанное с левым полушарием более чувствительно к ритму. Правое полушарие играет решающую роль в творческих процессах. Например, восприятие художественных и особенно поэтических текстов зависит от особенностей функционирования передневисочных отделов правого полушария.
Предполагается, что при депрессии временное выключение правого полушария освобождает человека на какое-то время от невыносимо противоречивой картины мира и от внутренних конфликтов, связанных со взаимоотношениями с этим миром и с самим собой, и ставит человека перед искусственно упрощенной, упорядоченной картиной мира, что приводит к улучшению настроения, к временному избавлению от депрессии. Также известно, что функциональная недостаточность правополушарных механизмов лежит в основе дезадаптации и многих психических и психосоматических заболеваний.
Согласно современным представлениям, в ходе эволюции сформировался механизм преимущественной передачи сигналов с левого глаза для их обработки в правом полушарии при страхе и избегании опасных объектов или хищников, в то время как правый глаз (и, соответственно, левое полушарие) более необходимы для визуального контроля реакций слежения, приближения, нападения, пищедобывательного и агрессивного поведения.
Очевидно, что для человека, единственного живого существа, формирующегося под влиянием истории и культуры, роль таких ассоциативных связей (с точки зрения функции индивидуальной психомоторики и особенностей функции ведущих конечностей) особенно важна.
С какими биологическими процессами связано запоминание нового
Мы привыкли думать, что ДНК даётся нам от рождения и не меняется на протяжении жизни. Действительно, последовательность нуклеотидов в нашей ДНК неизменна. Но то, как ДНК проявит себя, зависит от так называемых эпигенетических процессов, которые могут, условно говоря, «включать» одни гены и «выключать» другие.
Образно последовательность нуклеотидов в ДНК можно представить как пианино, а эпигенетические процессы — как проигрывание мелодии. Эта «мелодия» определяет, как наши генетические задатки проявят себя в реальности, и именно «мелодия» очень чувствительна к воздействиям внешней среды, в частности — к обучению. Как это работает?
Из школьного курса биологии мы знаем, что гены содержат в себе информацию, необходимую для синтеза различных белков. Эпигенетические механизмы — это особые биохимические процессы, которые происходят в непосредственной близости от ДНК и приводят к тому, что какие-то гены работают более активно (то есть на их основе производится больше белка), а какие-то — менее.
Говоря по-научному, эпигенетические процессы регулируют экспрессию генов. К этим процессам относятся модификации гистонов (то есть белков, которые находятся в хроматине вместе с ДНК), присоединение метильной группы к ДНК (модификация молекулы ДНК без изменения самой нуклеотидной последовательности ДНК) и другие биохимические механизмы.
Обучение было бы невозможно без эпигенетических процессов — именно благодаря им мы запоминаем новую информацию. Современные исследования показывают, что в процессе запоминания происходит как метилирование ДНК, так и модификация гистонов. Примечательно, что долговременная и кратковременная память обусловлены различными эпигенетическими механизмами.
Самый изученный из генов, которые активируются при обучении, называется с-Fos. Он относится к так называемым ранним генам, то есть к тем, которые первыми «включаются» в ответ на особую ситуацию и запускают активацию других генов.
Что почитать по теме
- Статья РБК Трендов «Зеленые» и трендовые: как работать с поколениями по вопросам экологии.
- Статья РБК Трендов Разница поколений: какие они — Generation Z и идущие следом «альфы»?
- Статья РБК Трендов Теория поколений в работе: как разрешать возрастные конфликты в команде.
- Книга Уильяма Штрауса и Нила Хоува «Поколения: история американского будущего» на английском.
- Книга Уильяма Штрауса и Нила Хоува «Четвертый поворот: о чем нам говорят циклы истории» на английском.
- Книга Вадима Радаева «Миллениалы. Как меняется российское общество».
- Книга Евгении Шамис и Евгения Никонова «Необыкновенный X».
Выводы
Учет профиля межполушарной организации мозга позволит обосновать адекватные лечебно-коррекционные, в том числе и педагогические, воздействия на двигательную и психическую сферу человека, что необходимо для своевременной профилактики нарушений опорно-двигательного аппарата, так как специфика латеральной двигательной направленности в разных видах спорта, специфика профессиональной трудовой и повседневной рутинной бытовой физической активности предполагают целесообразность определения функций, требующих симметричного развития или своевременной коррекции чрезмерных асимметрий.
В практике врача-подиатра, в рамках подиатрической концепции, учет всех уровней стабилизации опорнодвигательного аппарата, включая и учет особенностей профиля межполушарной асимметрии конкретного человека, может внести существенный вклад в адекватную оценку видимых и выявляемых провокационными тестами особенностей индивидуального постурального профиля, а также позволит врачу своевременно остановить процесс коррекции нарушений, так как в ряде случаев именно профиль индивидуальной асимметрии и будет являться ограничивающим фактором в лечебнокоррекционной работе врача-подиатра.