Нейрофизиология шизофрении

ЭЛЕКТРОЭНЦЕФАЛОГРАФИЯ

Биоэлектрическая активность мозга, зафиксированная при помощи электроэнцефалограммы (ЭЭГ), является косвенным индикатором его функциональной активности. В частности, электрические импульсы, выявляемые при картировании ЭЭГ, могут многое сказать о характере обработки и сохранения информации. Современные методы картирования позволяют выделить отдельные ритмы, изучить их мощность, особенности синхронизации и локализацию в дифференциальных частях мозга. Синхронизация при этом отражает способ, с помощью которого особенности объекта соединяются в осознанно воспринимаемый образ. Она также даёт характеристику функциональной интеграции между отдельными частями мозга.

Современные исследования ЭЭГ позволяют сделать вывод, что ее особенности в первую очередь обусловлены синхронизированной, постсинаптической моторикой коры мозга и, таким образом отражают постсинаптические эффекты кортикально освобожденных нейротрансмиттеров.

В основном ЭЭГ пациента, страдающего шизофренией, показывает учащенную активность стволовых структур, смешанные отклонения активности нейронов коры мозга.

Биоэлектрическая активность мозга при шизофрении:

  • Слабо специфичный диффузный характер изменений;
  • Усиление активности стволовых структур;
  • Снижение альфа-индекса;
  • Увеличение синхронизации дельта и тетта-активности в лобных и височных долях коры, особенно при параноидной форме шизофрении;
  • Увеличение бета-индекса в левой височно-теменной области при выраженной позитивной симптоматике и снижение бета-индекса в правом полушарии при стойкой негативной симптоматике;
  • Смещение индекса асимметрии в сторону левого полушария мозга при депрессивно-бредовом синдроме и в сторону правого полушария при маниакально-бредовом синдроме и онейроидной кататонии;
  • Появление парадоксальной реакции — увеличениия бета-ритма в ответ на функциональные нагрузки при непрерывно текущей шизофрении.

Нередко изменения ЭЭГ больных шизофренией напоминают изменения биоэлектрической активности лиц, длительное время злоупотребляющих некоторыми наркотиками, например, LSD.

Диагностика биоэлектрической активности мозга пациентов, людей, страдающих шизофренией в состоянии покоя, показывает разные, но слабо специфичные отклонения от нормы, которые, первоначально, подтверждают дезинтеграцию активности коры мозга.

К отклонениям биоэлектрической активности мозга при шизофрении приписывается:

  • уменьшение индекса альфа-активности;
  • увеличенная синхронизация дельта и тетта-активности;
  • в лобных и височных частях коры мозга;
  • повышение количества бета-активности в левой височно-теменной части.

Все эти материалы частично сопоставляются с уменьшением областного кровотока в лобных структурах мозга, это и допускает разговор о понижении функциональной моторики лобной коры при шизофрении или явлении «гипофронтальности».

Одновременно с этим, в связи с большим количеством артефактов на электроэнцефалограмме больных шизофренией (движение глаз, мышечная активность и др.) следует осторожно интерпретировать выявляемые при этом исследовании отклонения биоэлектрической активности мозга.

В свое время А.А. Вишневская и В.М. Каменская (1972) отмечали зависимость характеристик электроэнцефалограммы от типа течения шизофрении. У подростков с медленным, но беспрерывным типом течения шизофрении отмечался в первую очередь альфа-ритм, с отклонением по форме и длительности. Отмечались беспорядочные вялотекущие волны длинной 3-5 гц и амплитудой от 30 до 60 мкв. Замедленная активность отмечалась диффузно, но наибольшая ее выраженность была зарегистрирована в теменных и лобно-теменных отведениях. Изменения биоэлектрической активности при непрерывном типе течения шизофрении носили стойкий характер. При остром начале проявления болезни, обычно, альфа-ритм не обнаруживался. В связи с чем, отображались замедленные волны низкочастотной амплитуды (20-30 мкв.). У части пациентов замечались редкие залпы пароксизмальной активности наподобие медленных волн с амплитудой 50-100 мкв. После активной терапии эти изменения активности мозга быстро исчезали, при проведении диагностики регистрировались отчетливые реакции парадоксального типа.

По материалам Н.В. Филиппова и В.Б. Вильянова (2006), общим для больных параноидной формой шизофрении можно считать повышение в фоновой ЭЭГ, сравнительно с «нормой», спектральной мощности дельта и тета-диапазонов и снижение альфа-ритма, выявленные в разной степени. Эти изменения могут отражать нарушение функциональной активности корково-подкорковых систем мозга, связанных с генерацией альфа-ритма. Бета-активность повышена у людей, страдающих шизофренией с позитивной симптоматикой (чаще в левом полушарии) и понижена при преобладании негативной симптоматики (чаще в правом полушарии).

Индекс асимметрии (ИА) у пациентов с депрессивно-бредовой симптоматикой смещается в сторону левого полушария, что позволяет говорить о его гиперактивности. У пациентов с повышенным фоном настроения и у пациентов с онейроидной кататонией, напротив ИА смещается вправо. В процессе терапии значение ИА приближается к «норме». При непрерывно текущей шизофрении ИА достоверно отличается от нормы, проявляясь снижением биоэлектрической активности в альфа-диапазоне и появлением парадоксальной реакции — увеличения бета-ритма в зависимости от функциональных нагрузок. При этом подобные изменения носят достаточно стойкий характер.

ГАММА-РИТМ

В последнее время электрофизиологи полагают, что большинство психических процессов объединено с наиболее высокочастнотным ритмом ЭЭГ — гамма-ритмом (30 — 40 Гц и выше). Считается, что высокочастотный гамма-ритм, вывляющийся с помощью нейрофизиологических исследований и возникающий синхронно в разных структурах мозга при назначенном уровне деятельности нейромедиаторных систем, лежит в основе когнитивных процессов.

Гамма-ритм является отражением появления и течения синхронизированных нейронных групп, которые играют ключевую роль в когнитивных процессах.

При шизофрении локализация максимума гамма-активности заметно отличается от нормы. Уже в начальных эпизодах психоза при выполнении когнитивного теста больные шизофренией демонстрируют избыток спектральной мощности гамма-ритма только в префронтальных областях, которая на более дальних этапах заболевания изменяется его недостаточностью, редукцией мощности во всем правом полушарии.

Функциональные межполушарные взаимосвязи у больных шизофренией ослаблены как в фоновом состоянии, так и при выполнении когнитивных тестов.

Представляют интерес работы, посвященные межполушарной асимметрии и доминированию активности какой-либо из гемисфер мозга.

Магнитоэнцефалографические исследования, направленные на анализ активности левого и правого полушарий мозга с помощью акустически вызванных нейромагнитных полей, показали изменения диполей в области верхнего отдела височной извилины. Более выраженные отклонения касались не локальных изменений, а ориентации диполей. У мужчин, страдающих шизофренией, отчетливые изменения в ориентации диполей отмечались в левом полушарии, у женщин — в правом. Результаты подобных исследований свидетельствуют о половых различиях активности полушарий мозга у пациентов, страдающих шизофренией.

Результаты электрофизиологических и нейропсихологических исследований доказывают, что при шизофрении в патологический процесс преимущественно вовлечены префронтальные и заднелобные (премоторные) части мозга, которые тесно связывают с ними глубокие структуры ретикуло-фронтального комплекса.

МЕЖПОЛУШАРНЫЕ ВЗАИМОСВЯЗИ

Многочисленные исследования показали нарушения структуры и функциональной активности мозолистого тела при шизофрении. Межполушарное взаимодействие в заметной мере устанавливается церебральной латерализацией или асимметрией. Она представляет собой эволюционно действительно новейшую и высокоорганизованную функцию мозга, одновременно и более уязвимой для патологических процессов.

Как известно, межполушарное взаимодействие формируется на основе церебральной латерализации в процессе нормального развития мозга. Здесь важную роль играет питание, адекватная стимуляция, гормональный фон, отсутствие серьёзных стрессовых ситуаций как в пери-, так и постнатальный период развития ребенка. Кроме того, церебральная латерализация устанавливает состав и величину мозолистого тела, позднее — характер межполушарных взаимодействий. Диагностика когерентности в гамма-диапазоне отобразила, что тотальный дефицит функциональных межполушарных взаимосвязей на ранних этапах шизофрении в дальнейшем уступает место развитию системы межполушарных взаимодействий в задних отделах головного мозга. Это может демонстрировать развитие компенсаторных процессов в работе нейронных ансамблей мозга. Справедливо предположение, согласно которому при шизофрении межполушарные взаимосвязи (межполушарный обмен информацией) совершаются не через мозолистое тело, как должно быть в норме, а через подкорковые системы.

Отсутствие межполушарных взаимодействий, феномен «функционального расщепления полушарий», отображается уже на самых начальных уровнях заболевания.

Можно говорить о нарушении интегративной деятельности мозга при шизофрении, которая в ограниченном диапазоне на начальных уровнях развития заболевания возможна лишь в задних отделах полушарий.

Во время обострения шизофрении на фоне выраженной позитивной симптоматики количество когерентных связей, которые отображают уровень синхронизации различных областей коры, значительно снижено. Межполушарное взаимодействие практически отсутствует. При выраженной негативной симптоматике на фоне резкого уменьшения коркового взаимодействия, вероятно, компенсаторно образовывается совершенно иная структура связей-только в задних частях мозга (включая одну межполушарную). Пациенты с шизофренией на самой начальной стадии болезни удерживают умение выполнять когнитивные тесты, не за счет межполушарного взаимодействия на уровне мозолистого тела, которое разрушено при шизофрении, а за счет межполушарного взаимодействия через подкорковые структуры. Поэтому больные шизофренией выполняют задания более медленно, чем здоровые люди.

Результаты нейрофизиологических исследований позволяют высказать гипотезу, согласно которой мозг больных шизофренией оперирует в искаженном функциональном состоянии, которое характеризуется избыточной фрактальной размерностью. Это может приводить к нарушению координации между различными областями коры мозга, сенсорной перегрузке, специфическим нарушениям мышления и аффективной сферы. Кроме того, у пациентов, страдающих шизофренией с неблагоприятным течением с трудом формируются автоматические реакции на повторные стимулы.

ЭЛЕКТРООКУЛОГРАФИЯ

Довольно полезен при шизофрении тест с антисаккадами, определяемый, исходя из появления горизонтальных саккад, при слежении за движением светового стимула от периферии к центру — в точку, симметричную мишени относительно центра зрительного поля. Тест с антисаккадами можно регистрировать не только во время записи электроокулограммы (ЭОГ), но и с помощью инфракрасной окулометрии.

В норме глаза двигаются четко и по синусоидальной орбите. При шизофрении, в особенности у пациентов, которые довольно давно столкнулись с этим психическим заболеванием, и при некоторых хронически протекающих психозах — движения глазных яблок прерываются частыми остановками, появляются «догоняющие саккады».

В процессе проведения исследования пациент должен следить глазами за световым раздражителем на маятнике, при этом маятник раскачивается сначала медленно, затем быстрее. Переход от последовательных движений глаз к саккадическим — скачкообразным, опережающим у здоровых людей составляет от 0,5 до 0,7 Гц, у больных шизофренией более раннее, и более заметное появление саккад наблюдается даже во время ремиссии, что связывается с дефицитом внимания и отклонением течения восприятия - невозможностью фиксировать слабо выраженные и кратковременные сигналы. Неспособность больных шизофренией плавно следить за движением маятника является следствием возникающих трудностей дифференцировки стимулов, в частности, значимых от латентных.

У людей, страдающих шизофренией при выполнении этого теста регистрируется в 5-6 раз больше ошибок, чем у здоровых лиц.

Нарушение плавности, прерывистость следящих движений глаз — диагностически значимый признак шизофрении, отмечаемый почти в 80% случаев. Согласно данным исследователей разных стран, в какой-то мере нарушение плавности движения глаз отличается у разных народов. Вследствие вышесказанного в специальной литературе можно встретить большой разброс, касающийся диагностической значимости результатов этого теста (70-90%).

Данный тест также положителен у родственников больных шизофренией, это так же может говорить о его информативности в отношении генетических особенностей шизофрении.

Множественные остановки при движении глаз отмечаются у 45% родственников больных шизофренией первой степени родства, причем данный тест чаще положителен у монозиготных близнецов, чем у гетерозиготных, и в норме регистрируется лишь у 10% людей.

Эксперименты на животных, у которых повреждались отдельные участки коры фронтальной доли мозга, показали, что дисфункция фронтального кортекса приводит к нарушению процессов специфического торможения, исходящего из фронтально локализованных полей зрения на субкортикальные центры, ответственные за движения глаз.

Эта гипотеза была подтверждена и несколько модифицирована с помощью метода функциональной магнитно-резонансной томографии. Было выявлено, что во время торможения саккады, когда пациентов просили прекратить слежение за световым стимулом, находящимся на периферии, субкортикальный центр стриатума не усиливал свою активность, так же, как и ранее это было видно в норме. Исходя из материалов, которые были извлечены при помощи такого эксперимента, можно полагать, что при шизофрении имеет место первичная дисфункция стриатума, которая локально нарушает фронто-стриарный поток информации. Иными словами, нарушается процесс переключения нейронных связей в области стриатума. Отчасти такая гипотеза, подтверждается данными психофармакологических и нейрохимических исследований шизофрении, свидетельствующими, что блокада D2-рецепторов в области стриатума существенно улучшает состояние больных шизофренией. Кроме того, изучение показателей уровня метаболических процессов в области стриатума при шизофрении, говорит о снижении процента обмена веществ в этой зоне.

Скорее всего, при шизофрении мы можем столкнуться с поражением не только стриатума, но и других областей головного мозга. Патологический процесс можно представить, как обширное сетевое расстройство, проявляющее себя в виде нарушений функций переключения между фронтальной областью мозга, стриатумом и таламусом. Согласно этой гипотезе, «запрещающий сигнал» оказывается невозможным из-за повреждения нейрональных связей между фронтальной долей мозга и таламусом. Нельзя не отметить, что подобные изменения в отдельных прецедентах отображаются и при некоторых совершенно других психических расстройствах, что несомненно сказывается на границах шизофрении, даже на уровне ее патогенеза.

ЭЛЕКТРОДЕРМАЛЬНАЯ АКТИВНОСТЬ

Изменение проводимости кожи, как один из методов нейрофизиологии, всегда было значимым для оценки эмоционального состояния человека. При шизофрении отмечены асимметрия кожной проводимости, изменение чувствительности кожи к болевым стимулам. Повышенную проводимость кожи в ответ на различные стимулы некоторые авторы предлагают считать маркером группы риска детей, склонных к шизофрении.

ЭЛЕКТРОМИОГРАФИЯ

Нейрофизиологические исследования биоэлектрической активности лицевых мышц людей, страдающих шизофренией, посредством проведения диагностики электромиографии показали, что, несмотря на слабую выраженность внешних проявлений эмоций, пациенты демонстрируют особые микро-экспрессивные реакции на изображение лиц с различными видами эмоций. У людей больных шизофренией, сравнительно с людьми без каких-либо психических отклонений, обнаруживается более высокая чувствительность кожи, когда они смотрят эмоционально провокационные фильмы. При этом выражение лица больных шизофренией остается равнодушным.

Перечисленные выше изменения электромиографии могут встречаться при различных психических расстройствах. Существует точка зрения, согласно которой они не специфичны для шизофрении и свидетельствуют о влиянии средовых, но не генетических факторов.