ФИЗИОЛОГИЯ ЧЕЛОВЕКА, 2007, том 33, № 4, с. 5-10
УДК 612:616
ПАТТЕРН РЕГИОНАРНОГО МОЗГОВОГО КРОВОТОКА В ЗДОРОВОМ МОЗГЕ ЧЕЛОВЕКА И ЕГО ФАКТОРНАЯ СТРУКТУРА
© 2007 г. Г. В. Катаева, А. Д. Короткое
Институт мозга человека РАН, Санкт-Петербург Поступила в редакцию 06.06.2006 г.
Было проведено - построение паттерна регионарного мозгового кровотока (рМК) в здоровом мозге человека, а также изучение его структуры. Относительная оценка уровня рМК в 66 областях интереса (ОИ) (анатомо-функциональных зонах мозга) получена по результатам исследования методом позитронно-эмиссионной томографии 158 здоровых испытуемых в возрасте от 18 до 49 лет. Вариабельность уровней рМК составляет 89-121% от среднего уровня рМК по всем ОИ, принятого за 100%. Наивысшие значения (>115%) отмечаются в парацентральной дольке, предклинье, островко-вой коре, первичной зрительной коре и зоне Брока, самые низкие (<95%) - в медиобазальных частях височных извилин и хвостатых ядрах. Анализ факторной структуры полученного паттерна позволяет классифицировать анатомо-функциональные зоны мозга в зависимости от превалирования влияния на взаимозависимость уровней рМК в них одной из следующих причин: 1) особенностей цитоархитектонического строения, 2) функционального состояния коры больших полушарий в состоянии спокойного бодрствования и 3) принадлежности к различным сосудистым бассейнам. Полученный паттерн необходимо учитывать как при картировании функций здорового мозга, так и при клинической диагностике.
Развитие высокотехнологичных исследовательских и диагностических методов - магнитно-резонансной томографии, однофотонной эмиссионной компьютерной томографии (ОФЭКТ) и позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ) предоставляет исследователю громадный объем информации, анализ которой невозможен без применения методов статистического анализа, связанных со сравнением и классификацией многомерных наблюдений, так как априори не всегда ясно, какая именно характеристика будет полезна для решения конкретной диагностической или исследовательской задачи.
Выявление различий уровней регионарного мозгового кровотока (рМК), коррелирующих с уровнем функциональной активности мозга, в норме и при патологии имеет диагностическое значение, и позволяет исследовать как нейроана-томическую основу целого ряда заболеваний, так и механизмы действия различных методов лечения. При этом, прежде всего, необходимо знание особенностей и структуры распределения рМК в здоровом мозге, т.е. референтного распределения рМК. В современной литературе такие особенности описаны только для обобщенных ана-томо-функциональных зон мозга [1-3], тогда как более подробное описание распределения нормального рМК, необходимое для диагностических и исследовательских целей, отсутствует.
Целью настоящей работы являлось построение паттерна распределения рМК в здоровом
мозге человека в состоянии оперативного покоя и выявление его структуры.
МЕТОДИКА
Было обследовано 158 человек (133 мужчины и 25 женщин), праворуких, в возрасте от 18 до 49 лет (средний возраст 28 лет). Жалоб на здоровье и наличие психологических проблем, а также патологии при терапевтическом и неврологическом обследовании, и наличия в анамнезе заболеваний нервной системы у испытуемых выявлено не было. ПЭТ-исследование для оценки рМК проводилось в состоянии оперативного покоя (т.е. исследование проводилось в затемненной комнате при минимальном уровне шума, психическая деятельность испытуемых не регламентировалась, слуховая и зрительная депривация не проводилась). Для 121 человека исследование проводилось дважды, с перерывом около одного часа. Письменное информированное согласие всех испытуемых было получено перед исследованием.
Исследования проводились на позитронно-эмиссионном томографе РС2048-15В (фирма '^сапёйгошх", Швеция), позволяющем одновременно получать 15 аксиальных изображений мозга (параллельных орбитомеатальной (ОМ) плоскости) с пространственным разрешением 5-6 мм во всех трех плоскостях [4]. Для оценки мозгового кровотока испытуемому, голова которого фиксировалась при помощи индивидуальной мас-
Средние значения
I Амплитуда без учета выбросов
рМК, % от среднего
125 г
120 115 110 105 100 95 90 85
Анатомно-функциональные области
Паттерн распределения регионального мозгового кровотока (рМК) в здоровом мозге. Расшифровка обозначений по оси абсцисс. Префиксы L и R обозначают левое и правое полушария соответственно; Изв. - извилина; *Cont - полушарие; *CA - гиппокамп; CER - мозжечок; FA - латеральная часть прецентральной изв. (ПБ 4); FII - нижняя часть нижней лобной изв. (ПБ 45, 47); *FIS - верхняя часть нижней лобной изв. (ПБ 44, 45); FMI - нижняя часть средней лобной изв. (ПБ 46); FMM - средняя часть средней лобной изв. (ПБ 9); FMS - верхняя часть средней лобной изв. (ПБ 6, 8); FSI - нижняя часть верхней лобной изв. (ПБ 10); FSM - средняя часть верхней лобной изв. (ПБ 9); *FSS - верхняя часть верхней лобной изв. (ПБ 8); FULG - язычковая изв. и верхняя часть веретеновидной изв. (ПБ 18, 19, 37); GA - угловая изв. (ПБ 39); *GCA - передняя часть поясной изв. (ПБ 24, 32); *GCP - задняя часть поясной изв. (ПБ 23, 31); GH - па-рагиппокампальная изв. (ПБ 35, 36); GSM- надкраевая изв. (ПБ 40); INS - инсула; MesMTH - метаталамус и коленчатые тела; NA - миндалина; NC - хвостатое ядро; NL - чечевицеобразное ядро; OM- первичная зрительная кора (ПБ 17, 18); O - латеральная затылочная кора (ПБ 17, 18); PA - латеральная часть постцентральной изв. (ПБ 1, 2, 3); PCT - пара-центральная долька (ПБ 5); PI - нижняя часть теменной коры (ПБ 40); PRC - предклинье (ПБ 7); PS - верхняя часть теменной коры (ПБ 7); TH - таламус; TI - нижняя височная изв. (ПБ 20, 37); TM- средняя височная изв. (ПБ 21, 37); TS - верхняя височная изв. (ПБ 22, 38). Звездочкой (*) обозначены структуры, в которых рМК в левом полушарии значимо (p < 0.001) по t-критерию для парных сравнений выше, чем в правом.
ки из термопластика в поле зрения томографа, внутривенно болюсом вводилась вода, меченная [О15] (40-55 мС в 1-1.5 мл 0.9% раствора №С1). В момент поступления радиотрейсера в мозг (через 20-25 секунд после инъекции) автоматически включалось сканирование длительностью 60 секунд. Реконструкция изображения проводилась с учетом коррекции на аттенюацию и распад ра-диотрейсера [5, 6]. Полученное распределение накопленной активности, выраженное в процентах от среднего значения активности во всем мозге (включая и серое, и белое вещество), использовалось в качестве относительной оценки рМК [7].
Трансформация индивидуальных изображений к стандартному виду, согласованному со сте-реотаксическим атласом Талайрака [8], необходимая для расчета относительных значений рМК в стандартных ОИ, выделенных согласно анато-мо-функциональному строению мозга, осуществлялась при помощи линейных преобразований (сдвиг, поворот, растяжение или сжатие вдоль трех осей) [9]. Из-за анатомической вариабельно-
сти и/или неточностей укладки, в результате которых после преобразования часть изображения выходила за пределы стандартного поля зрения томографа, результирующая область, доступная для обработки, редуцировалась до слоя Z = [ОМ -16 мм, ОМ + 56 мм] в координатах атласа Талай-рака.
Паттерн распределения рМК образован средними значениями рМК в 66 областях интереса (ОИ) (анатомо-функциональных зонах мозга). Для его анализа использовались методы дескриптивной статистики и дисперсионного анализа. Для выявления структуры исследуемых данных использовался факторный анализ - метод главных факторов с последующим варимакс-враще-нием. Компонента (фактор) включалась в факторное решение в случае выполнения критерия Кайзера (т.е. если ее собственное значение было больше 1). Исходная переменная считалась входящей в компоненту, если ее нагрузка по данной компоненте была больше 0.45. После получения факторного решения факторы проверялись на
значимость согласно следующему критерию: произведение двух максимальных нагрузок должно быть больше 2/лУй, где п - число исходных переменных [10].
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Полученный паттерн относительных значений рМК представлен на рисунке. Анализируя особенности паттерна распределения рМК в здоровом мозге можно отметить следующее.
Вариабельность уровней рМК составляет 89121% от среднего уровня рМК по всем ОИ, принятого за 100%. Наивысшие значения рМК в сером веществе (>115%) отмечаются в парацентраль-ной дольке, предклинье, островковой коре, первичной зрительной коре и верхней части левой нижней лобной извилины (зоне Брока), самые низкие (<95%) - в медиобазальных частях височных извилин и хвостатых ядрах. Разница между значениями уровней рМК в различных ОИ статистически значима (р < 0.001).
Коэффициент корреляции (г) между значениями рМК в гомологичных структурах, как при первичном, так и при повторном сканировании больше 0.98, при незначительном (на 5-10%) преобладании кровотока в левом (доминантном) полушарии.
Литературные данные о преобладании кровотока (так же, как и скорости метаболизма глюкозы) в том или ином полушарии - противоречивы [1, 2, 11-15]. Однако, анализируя приведенные работы, можно сделать вывод о том, что в младшей возрастной группе (до 35 лет) более высокий кровоток наблюдается в левом полушарии, тогда как в группе лиц старшего возраста - в правом. Так как наша выборка в основном (на 75%) состояла из лиц моложе 34 лет, то полученные нами результаты согласуются с данными о более высоком уровне рМК в доминантном полушарии для данной возрастной группы.
Полученные данные позволяют говорить об устойчивости полученного профиля - коэффициент корреляции между значениями рМК, рассчитанными по первым и вторым сканам, больше 0.98, (р < 0.01).
Устойчивость паттерна распределения другого фунционального показателя - регионарной скорости метаболизма глюкозы - описана в литературе как в норме [13], так и при различных патологиях [3, 16, 17]. Несмотря на то, что рМК является более лабильной характеристикой, на изменение которой влияют пол, возраст, деятельность во время сканирования, эмоциональное состояние и др. [14, 18-23], наши данные о распределении рМ
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.