Роль проводящих путей головного мозга в обеспечении речевой деятельности: данные диффузионно-тензорной томографии у пациентов с очаговыми поражениями

Результаты клинических и нейровизуализационных исследований последних лет показывают, что речь (как и другие высшие психические функции) опирается не на отдельные изолированные участки коры головного мозга, а на сложную структуру из различных регионов и связей между ними, реализуемых проводящими путями из белого вещества (трактами). Однако роли отдельных трактов в различных речевых процессах не ясны до конца: необходимы широкомасштабные комплексные исследования. В данном проекте совместно с НИИ нейрохирургии имени Бурденко и Центром патологии речи и нейрореабилитации мы сопоставляли показатели целостности проводящих путей с профилем речевых нарушений. Исследование проводилось с привлечением двух клинических групп, различающихся по природе поражения головного мозга: у пациентов с опухолями головного мозга низкой степени злокачественности и у пациентов после инсульта, в сравнении с группой неврологически здоровых взрослых людей.

Речевые функции пациентов были комплексно протестированы с помощью Русского афазиологического теста: его субтесты позволили охарактеризовать, насколько у пациентов сохранны порождение, повторение и понимание на уровне слова, предложения и дискурса. Также каждый пациент прошёл магнитно-резонансную томографию головного мозга в режиме диффузионно-тензорной трактографии. Этот метод позволяет визуализировать структуру нервных волокон, соединяющих различные зоны мозга. Он основан на физическом явлении анизотропии диффузии: молекулы воды в белом веществе легко диффундируют вдоль аксонов, но не поперёк - движение молекул ограничено миелиновой оболочкой (Le Bihan et al., 2011). Использование специальной последовательности МРТ-импульсов выявляет скорость и направление движения молекул воды, что и дает информацию о структуре белого вещества. Данные диффузионно-тензорной трактографии были предобработаны, а затем были вручную реконструированы основные ассоциативные тракты левого полушария. Был проведён статистический анализ с целью установить, как основные диффузионные показатели реконструированных трактов соотносятся с показателями речевой деятельности.

По результатам обследования, у пациентов с опухолями головного мозга практически отсутствовали речевые нарушения: по психометрическим критериям Русского афазиологического теста, они были классифицированы как отсутствующие или очень лёгкие. По результатам регрессионного анализа, никакие показатели микро- и макроструктуры реконструированных трактов не продемонстрировали значимой корреляции с речевыми показателями. Таким образом, можно сделать вывод о чрезвычайной нейропластичности речевой функции. Во время медленного роста опухолей низкой степени злокачественности нейрональные основы речевой деятельности перестраиваются, и это позволяет сохранять речевые способности даже в случае объёмных опухолей, затрагивающих основные ассоциативные тракты левого полушария.

Анализ речевых и трактографических данных пациентов с инсультом показал иные результаты. Во-первых, у этой группы пациентов были выявлены более грубые речевые нарушения, особенно в экспрессивной речи. Средний балл по Русскому афазиологическому тесту соответствовал средней степени нарушений. Также по результатам регрессионного анализа была выявлена значимая корреляция диффузионных показателей ряда трактов с показателями речевых процессов. Сегменты дугообразного пучка вносили значимый вклад в процессы повторения, синтаксической обработки и называния действий. В назывании действий также важную роль играла сохранность нижнего лобно-затылочного пучка. Критической оказалась роль нижнего продольного пучка: его сохранность коррелировала с успешностью всех речевых процессов, кроме восприятия псевдослов, а также понимания и порождения дискурса. Эти результаты еще раз подчеркивают критическую роль ассоциативных трактов доминантного полушария в эффективном обеспечении речевой деятельности.

Результаты проекта представляют в первую очередь научную ценность для фундаментальных моделей нейрональных основ речевой деятельности. Они вносят вклад в понимание роли трактов в речевой деятельности, а также в общие представления о возможностях нейропластичности в отношении к речевой функции. Кроме того, результаты имеют значение для практической клинической работы: а именно, для прогнозирования речевого статуса и соответственно планирования объёма и вида работы логопедов и нейропсихологов, а также для картирования трактов головного мозга с целью планирования нейрохирургических операций (в том числе операций с пробуждением).













Доклады

1) Малютина С. А., Драгой О. В., Гордеева Е. А., Зырянов А. С., Копачёв Д. Н., Ступина Е. А., Толкачёва В. А., Пронин И. Н., Иванова М. В. The role of white-matter tracts in language processing in patients with brain tumors. // The Tenth Annual Meeting of the Society for the Neurobiology of Language [Десятая ежегодная конференция Общества нейробиологии языка], г. Квебек, Канада, 16-18 августа 2018 г. Стендовый доклад.

2) Малютина С. А., Ступина Е. А., Драгой О. В., Гордеева Е. А., Зырянов А. С., Копачев Д. Н., Толкачева В. А., Пронин И. Н., Иванова М. В. Роли трактов левого полушария в речевой деятельности: дооперационные данные диффузионно-тензорной томографии пациентов с опухолями головного мозга. // Восьмая международная конференция по когнитивной науке, г. Светлогорск, 18-21 октября 2018 г. Стендовый доклад.

3) Малютина С. А., Погосбекян Э. Л., Баталов А. И., Иванова М. В. Понимание синтаксически сложных предложений: связь правильности и скорости с возрастом и характеристиками проводящих путей головного мозга. // Конференция "Когнитивная наука в Москве: новые исследования", г. Москва, 15 июня 2017 г.. Стендовый доклад.

4) Малютина С. А., Гордеева Е. А., Ступина Е. А., Толкачёва В. А., Зырянов А. С., Драгой О. В., Копачёв Д. Н., Пронин И. Н., Иванова М. В. Речевые нарушения при поражении левого дугообразного пучка после нейрохирургического вмешательства: анализ единичного случая. // Всероссийская конференция по когнитивной науке «КИСЭ-2017», г. Казань, 30 октября – 3 ноября 2017 г. Устный доклад..

5) Иванова М. В., Исаев Д. Ю., Малютина С. А., Петрушевский А. Г., Федина О. Н., Дронкерс Н. Ф. Исследование роли сегментов проводящих путей головного мозга в обеспечении речевой деятельности: Данные диффузионно-тензорной томографии. // Седьмая международная конференция по когнитивной науке. г. Светлогорск, 20–24 июня 2016 г. Стендовый доклад.

Публикации

1) Малютина С. А., Ступина Е. А., Драгой О. В., Гордеева Е. А., Зырянов А. С., Копачев Д. Н., Толкачева В. А., Пронин И. Н., Иванова М. В. Роли трактов левого полушария в речевой деятельности: дооперационные данные диффузионно-тензорной томографии пациентов с опухолями головного мозга // В кн.: Восьмая международная конференция по когнитивной науке: Тезисы докладов. Светлогорск: Институт психологии РАН, 2018. С. 680-682.

2) Малютина С. А., Погосбекян Э. Л., Баталов А. И., Иванова М. В. Понимание синтаксически сложных предложений: связь правильности и скорости с возрастом и характеристиками проводящих путей головного мозга // В кн.: Когнитивная наука в Москве: новые исследования. Материалы конференции 15 июня 2017 г. М.: БукиВеди, ИППиП, 2017. С. 231-236.

3) Малютина С. А., Гордеева Е. А., Ступина Е. А., Толкачёва В. А., Зырянов А. С., Драгой О. В., Копачёв Д. Н., Пронин И. Н., Иванова М. В. Речевые нарушения при поражении левого дугообразного пучка после нейрохирургического вмешательства: анализ единичного случая // В кн.: Всероссийская конференция по когнитивной науке КИСЭ-2017: материалы Всероссийской конференции (Казань, 30 октября – 3 ноября 2017 г.). Казань: Изд-во Казан. ун-та, 2017. С. 141-147.

4) Иванова М.В., Исаев Д.Ю., Малютина С.А., Петрушевский А.Г., Федина О.Н., Дронкерс Н.Ф. Исследование роли сегментов проводящих путей головного мозга в обеспечении речевой деятельности: Данные диффузионно-тензорной томографии. // В кн.: Седьмая международная конференция по когнитивной науке: Тезисы докладов. Светлогорск, 20–24 июня 2016 г./ Под общ. ред. Ю.И. Александров, К.В. Анохин, Б.М. Величковский, А.А. Кибрик, А.К. Крылов, Т.В. Черниговская [б.и.], 2016. С. 291-292.

Проект поддержан грантом РФФИ № 16-06-00400 (2016 - 2018), руководитель - М. В. Иванова