УСПЕХИ ФИЗИОЛОГИЧЕСКИХ НАУК, 2014, том 45, № 4, с. 50-68
УДК 57.084.1:612.821:615.015.6
ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ МАГНИТОРЕЗОНАНСНАЯ ТОМОГРАФИЯ И ДИНАМИЧЕСКАЯ НЕЙРОАНАТОМИЯ АДДИКТИВНЫХ
РАССТРОЙСТВ1
© 2014 г. М. Е. Мельников1, М. Б. Штарк1
1ФГБУ "Научно-исследовательский институт молекулярной биологии и биофизики" СО РАМН, ФГБУНИнститут "Международный томографический центр" СО РАН
Исследование церебральных механизмов, определяющих формирование и развитие аддиктивного поведения, - одна из интригующих задач нейрофизиологии. В современных работах, посвященных этой проблематике, в составе синдрома химической или процессуальной зависимости, выделяется целый ряд симптомов, каждый из которых соответствует нарушению той или иной мозговой системы. За последние два десятилетия технология функциональной магниторезонансной томографии (фМРТ) позволила прояснить вопросы локализации этих нарушений, выделить конкретные структуры, дисфункция которых сопутствует развертыванию аддиктивных расстройств, возникновению их позитивной или негативной симптоматики.
В обзоре рассмотрены фМРТ-исследования, выявляющие области мозга, ответственные за когнитивные, эмоциональные, мотивационные дисфункции. Отдельно рассматриваются церебральные корреляты влечения к психоактивным веществам, импульсивности и контроля над поведением. Обсуждаются возможности и перспективы исследования идентичности наркозависимых, поиска диагностических маркеров аддикций и оценки эффекта их терапии. Данные рассмотренных исследований указывают на особую роль хвостатого ядра (с прилежащим ядром), таламуса, коры островка, передней части поясной извилины, префронтальной и орбитофронтальной коры в возникновении психологических нарушений, связанных с химической зависимостью. Результаты обзора в целом согласуются с современными моделями аддиктивного цикла.
Ключевые слова: аддиктивные расстройства, фМРТ, психофизиология, терапия химических зависимостей.
1. ВВЕДЕНИЕ
История экспериментального патофизиологического изучения проблематики аддиктивного поведения насчитывает более полувека. Столь пристальный интерес объясняется, с одной стороны, значимостью (серьезные медицинские, психологические, социальные и экономические последствия - см., например, [9]) этой группы заболеваний, характеризующейся, к тому же, неутешительным прогнозом и не всегда высокой эффективностью терапевтических интервенций [113]. С другой стороны, поиск биологических коррелятов расстройств, предполагающих систематический прием тех или иных психоактивных веществ, выглядит более чем логичным. Увлечение этой идеей привело к тенденции фокусироваться на фармакотоксических свойствах алкоголя и наркотических веществ и морфологических изменениях головного мозга вследствие длительной
1 Работа выполнена при поддержке РФФИ, проект № 12-0631067 мол А.
интоксикации. При этом нейрофизиологические изменения, непосредственно связанные с симптоматикой аддиктивных расстройств, отошли на второй план.
Естественным фактором, ограничивающим исследователя в постановке вопросов и точности получаемых ответов, является его методический арсенал. Ранние работы, выполненные при помощи электрофизиологических технологий (ЭЭГ, ВП), внесли значительный вклад в понимание специфики работы мозга пациентов с химической зависимостью. Результаты этих исследований обобщены в следующих обзорах: [6, 21, р. 77-112]. И все же стоит признать, что энцефалография при регистрации сигналов с поверхности черепа (в отличие от инвазивного варианта с имплантацией электродов) не позволяет точно локализовать фиксируемую активность [1, с. 161]. Техники обработки данных, связанные с анализом источников, основаны на моделях, условностях и представлениях, описывающих устройство головного мозга и окружающих его тканей. Меж тем,
эти допущения до сих пор являются предметом дискуссий [1, с. 160, 165-166, 172, 4, с. 164-169]. Кроме того, особенности техник ЭЭГ существенно ограничивают исследователя в выборе проб.
Прорывом в этом отношении стало появление нейровизуализационных методов: позитронной эмиссионной (ПЭТ), однофотонной эмиссионной (ОФЭКТ) и функциональной магниторезо-нансной томографии (фМРТ). Технология ПЭТ и ее более доступная, но менее информативная вариация ОФЭКТ основаны на регистрации пар у-квантов, образующихся при аннигиляции позитронов. Сами позитроны возникают в ходе распада вводимых в организм испытуемого радиоактивных "трейсеров" - изотопов атома, входящего в состав крови, глюкозы или нейромедиатора. Меченые таким образом молекулы разделяют судьбу обычных молекул, следуя теми же путями, с той же скоростью и в том же количественном распределении. Следовательно, применение этих методов позволяет получить информацию об изменениях регионального кровотока, потребления глюкозы и активности большинства нейромедиа-торных систем в конкретных участках головного мозга. Исследование при этом обычно оформляется в серию проб, в которых чередуются отдых и выполнение какой-либо задачи (т.н. "блочный дизайн"). Распределение трейсера по церебральным структурам во время активных и пассивных периодов рассматривается как индикатор связи между работой идентифицированных таким образом функциональных систем (нейронных ансамблей) и изучаемой психической функцией [1, с. 19-36; 93, р. 38-39].
Технология фМРТ, во многом похожая на ПЭТ, тем не менее, имеет перед ней ряд преимуществ. Трейсером являются молекулы оксигемоглобина и дезоксигемоглобина, различающиеся по магнитным свойствам ("50ХД-эффект"). Изменения магнитного сигнала, таким образом, позволяют определить участки мозга, получающие больший доступ к кислороду, что связано с их большей активностью. В основном в работах с применением фМРТ используется блочный дизайн. Кроме того, возможна фиксация (1) вызванных изменений кровотока, (2) синхронности активации различных структур мозга и (3) различных относительно стабильных паттернов активации [93, р. 39-45]. Можно провести аналогию между этими вариантами обработки магнитного сигнала и идейно близкими к ним ЭЭГ-техниками: регистрацией (1) вызванных потенциалов и (2) когерентности, а также (3) анализом микросостояний.
Принципиальное преимущество фМРТ перед ПЭТ - отсутствие радиационной нагрузки на ис-
пытуемого (справедливости ради, при ПЭТ дозы поглощенной радиации сравнительно невелики). Кроме того, фМРТ позволяет делать блоки менее продолжительными (несколько секунд против минуты при ПЭТ) и, при использовании высо-копольного томографа, обеспечивает большее пространственное разрешение (меньший размер единицы трехмерного изображения - воксела), а значит, более точную церебральную локализацию процессов. Единственный важный недостаток фМРТ, по сравнению с ПЭТ, - невозможность визуализации работы нейротрансмиттерных систем, плотности соответствующих рецепторов и т.д. Более полное представление о фМРТ, стандартах и примерах научных работ, см.: [1; 11; 21, р. 47-76; 93, р. 39-45; 106].
Развитие нейровизуализационных технологий открыло перед психофизиологией новые возможности. Как следствие, многие симптомы аддик-тивных расстройств рассматривались в целом ряде публикаций. Удалось создать схему, в которой в соответствие поведенческим нарушениям были поставлены дисфункции определенных мозговых систем. Похожие по сути исследования проводились разными коллективами с некоторыми вариациями в отношении дизайна на материале зависимых от различных групп наркотиков или видов активности, что повысило надежность полученных данных.
В обзоре обобщены результаты фМРТ-работ по проблематике химической зависимости. Корпус публикаций был составлен в результате поиска в базах данных PubMed, Springer и EBSCO с последующим ручным отбором релевантных статей. Кроме того, включено несколько обзоров, монографий, оригинальных работ, выполненных в техниках структурной МРТ и ПЭТ, а также на материале нехимических зависимостей. Эти дополнительные источники привлечены для более точного и полного освещения темы.
2. ИССЛЕДОВАНИЯ СИМПТОМОВ АДДИКТИВНЫХ РАССТРОЙСТВ
2.1. Классические когнитивные функции.
У большинства зависимых от алкоголя или наркотиков обнаруживается дефицит когнитивных функций. Затронутыми оказываются все или почти все уровни обработки информации внешнего мира: элементарные сенсомоторные реакции, внимание, память, воображение и мышление. Достаточно часто зависимости формируются на базе синдрома дефицита внимания с гиперактивностью [2, с. 163]. Тогда уже в стартовой точке
зависимости присутствует значительный когнитивный дефицит, прогрессирующий с употреблением психоактивных веществ. Однако у многих аддиктивных пациентов нарушения возникают вторично, в силу прямых и косвенных эффектов наркотизации: токсическая энцефалопатия, травмы мозга вследствие рискованного образа жизни, постепенный отказ от обучения и интеллектуального самосовершенствования [2, с. 163]. Ниже обсудим существующие фМРТ-исследования состояния когнитивных функций у химически зависимых лиц.
Так, были показаны последствия постоянного приема кокаина в отношении элементарных сен-сомоторных функций. От испытуемых требовалось выполнять тэппинг-пробу (нажатие кнопки) пальцем ведущей, правой, руки. Аддикты хуже справились с задачей, что сопровождалось большей активностью правых моторной и премотор-ной областей, передней поясной извилины и скорлупы. Эти результаты, помимо прочего, говорят в пользу нарушения латерализации двигательных функций [43]. При выполнении похожей задачи у зависимых от "экстази" было выявлено ослабление связей внутри таламусов и между ними, а также правого таламуса с левым хвостатым ядром и, внутри правого полушария, хвостатого ядра с постцентральной извилиной и вторичной двигательной области с прецентральной извилиной [97].
Канабиноидные аддикты, находившиеся в трезвости от несколько часов до трех суток, вне зависимости от того, пальцем какой руки они осуществляли движение, меньше вовлекали в работу поясную извилину, а также левые премоторную и вторичную моторную кору для движений пальцем правой руки [91]. Выполняя задачу по прохождению виртуального лабиринта, зависимые от канабиноидов, получившие д
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.