ФИЗИОЛОГИЯ ЧЕЛОВЕКА, 2015, том 41, № 3, с. 29-40
УДК 612.821
ПРОСТРАНСТВЕННО-ЧАСТОТНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЗРИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ ПРИ ШИЗОФРЕНИИ
© 2015 г. И. И. Шошина1,2, Ю. Е. Шелепин1,3,4, Е. А. Вершинина1, К. О. Новикова2
Институт физиологии им. И.П. Павлова, Санкт-Петербург 2Сибирский федеральный университет, Красноярск 3Санкт-Петербургский государственный университет 4Национальный университет информационных технологий механики и оптики (Университет ИТМО),
Санкт-Петербург E-mail: shoshinaii@mail.ru, yshelepin@yandex.ru Поступила в редакцию 02.04.2014 г.
В задаче уравнивания контраста двух решеток с синусоидальным распределением яркости, содержащих низкие, средние или высокие пространственные частоты, к которым в разной степени чувствительны нейроны магноцеллюлярных и парвоцеллюлярных каналов, определяли пространственно-частотную характеристику зрительной системы у психически здоровых испытуемых и у лиц, страдающих шизофренией. Установлено, что для пациентов с первым эпизодом шизофрении, не получавших длительного антипсихотического лечения, характерно повышение, по сравнению с психически здоровым контролем, контрастной чувствительности при уравнивании контраста решеток Габора с низкими пространственными частотами, к которым наиболее восприимчивы нейроны магноцеллюлярных каналов. В то же время при уравнивании контраста решеток со средними и высокими пространственными частотами контрастная чувствительность, наоборот, снижена, также как у пациентов с первым психотическим эпизодом, получавших длительное лечение. Хронически больные шизофренией демонстрировали снижение контрастной чувствительности при уравнивании контраста во всех диапазонах тестируемых частот. Получены дополнительные свидетельства повышения у больных шизофренией уровня внутреннего шума зрительной системы. Результаты исследования позволяют объяснить клинические данные о характере нарушений зрительного восприятия на разных стадиях шизофрении.
Ключевые слова: зрительное восприятие, пространственно-частотные каналы, магноцеллюлярные каналы, парвоцеллюлярные каналы, уравнивание контраста, шизофрения, первый психотический эпизод.
Б01: 10.7868/80131164615030157
В соответствии с гипотезой о пространственно-частотной фильтрации зрительная система представлена множеством относительно "узких" фильтров (каналов), настроенных на восприятие разных пространственных частот [1—3]. Фильтры или каналы представляют собой нейронные комплексы, обрабатывающие различные пространственно-временные характеристики зрительных стимулов [4—8]. Каналов много, около 20, однако условно можно выделить основные из них — крупноклеточные магноцеллюлярные и мелкоклеточные парвоцеллюлярные каналы, взаимодействие которых обеспечивает опознание объектов и формирование целостного представления об окружающей среде [6—10]. Магноцеллюляр-ные каналы более чувствительны к низким пространственным и высоким временным частотам [11, 12], обеспечивают быстрое проведение ин-
формации к нейронам преимущественно дор-зального пути [4, 8, 13]. Эти свойства определяют ведущую роль магноцеллюлярных нейронов в обработке информации о глобальной организации стимула [6], в процессах "предвнимания" [13, 14] и анализе движения наблюдаемого объекта [7, 15].
Парвоцеллюлярные каналы более чувствительны к высоким пространственным и низким временным частотам [11, 12, 14, 16], обеспечивая медленное, по сравнению с магноцеллюлярными нейронами, проведение информации преимущественно к нейронам вентрального пути [4, 13]. Парво-система отвечает за описание мелких деталей объекта и цвета, тем самым обеспечивая "объектное зрение" [7]. Промежуточные пространственные частоты обрабатываются как за счет перекрытия этих систем, так еще и другими
системами, что обеспечивает максимальную чувствительность в области средних пространственных частот в режиме обнаружения [8].
Показано, что для больных шизофренией свойственны изменения пространственно-временных характеристик зрительного восприятия [14, 16—24]. Результаты большинства исследований свидетельствуют о дисфункции у больных шизофренией магноцеллюлярных каналов с сохранением функций парвоцеллюлярных каналов [14, 16—21]. В то же время имеют место отдельные свидетельства о дисфункции при шизофрении парвоцеллюлярной системы [22] или же обеих систем [23, 24]. Данные морфологических исследований не подтверждают сокращение числа магно-целлюлярных нейронов в латеральном коленчатом теле пациентов, страдающих шизофренией [25, 26]. В то же время зафиксировано заметное сокращение числа нейронов (25%) стриарной коры у пациентов, страдающих шизофренией, при этом неясно, как эти морфологические изменения отражаются на функциональном состоянии магно- и парвоцеллюлярных каналов. Результаты одного из исследований продемонстрировали повышение, по сравнению со здоровыми испытуемыми, у лиц, страдающих шизофренией, гемодинамики в первичной зрительной коре в ответ на высокочастотную световую стимуляцию [27].
Оценку свойств и функционального состояния магноцеллюлярных и парвоцеллюлярных каналов выполняют преимущественно с помощью метода регистрации контрастной чувствительности. В. Шлохеш в своих исследованиях [28] разделил пациентов на подгруппы с позитивными и негативными симптомами. Результаты исследования свидетельствовали о снижении, по сравнению с нормой, контрастной чувствительности к пространственным частотам в диапазоне от 0.5 до 8 цикл/град, и к временным частотам в диапазоне 0—16 Гц, у пациентов с негативными симптомами. В то же время пациенты с позитивными симптомами демонстрировали такие же пороги контрастной чувствительности, как в норме. Противоположные результаты представили Ю. Чен и соавт. [22], зафиксировав лишь в одном исследовании у пациентов с шизофренией такую же, как в норме, контрастную чувствительность. В другом, более позднем, исследовании [29] Ю. Чен и соавт. в небольшой группе пациентов с шизофренией зафиксировали повышенную, по сравнению с психически здоровыми испытуемыми, контрастную чувствительность в диапазоне низких пространственных частот, к которым наиболее специфичны магноцеллюлярные каналы [29]. Группа состояла всего из 6 пациентов, из них 3 человека получали антидепрессанты и 3 человека не получали никакого лечения. В работе И. Кисс и соавт. [30] представлено исследование контрастной чувствительности при предъявлении элемен-
тов Габора с пространственной частотой 0.25 и 0.5 цикл/град, то есть стимулов, к которым наиболее восприимчивы магноцеллюлярные зрительные каналы, пациентам с первым психотическим эпизодом шизофрении, не получавшим лечение нейролептиками. По данным авторов, пациенты демонстрировали повышение контрастной чувствительности. С. Керри и Г. Бенедек [31] также наблюдали увеличение, по сравнению с психически здоровыми испытуемыми, контрастной чувствительности на стимулы, отвечающие свойствам магноцеллюлярной системы, у лиц с высоким риском развития шизофрении.
Между тем Б. О'Доннель и соавт. [32] показали, что пациенты, независимо от того, принимали они лечение или нет, демонстрировали снижение контрастной чувствительности в диапазоне как низких, так и высоких пространственных частот; а лица с шизотипическим расстройством не отличались от психически здорового контроля.
Возможная взаимосвязь между контрастной чувствительностью и действием антипсихотического лечения у больных шизофренией и лиц с шизотипическим расстройством была рассмотрена K. Кейденхед и соавт. [33] с помощью post-hoc анализа. В своем исследовании авторы использовали ахроматические и хроматические (зеленые и красные) горизонтальные синусоидальные решетки с пространственной частотой 1.2 цикл/град и временной частотой 8.33 Гц. В условиях предъявления ахроматических решеток post-hoc t-тесты выявили снижение контрастной чувствительности у больных шизофренией, получавших антипсихотическое лечение, по сравнению с психически здоровым контролем. Пациенты с шизофренией, не получавшие антипсихотического лечения (5 человек), демонстрировали такую же контрастную чувствительность, как психически здоровые испытуемые, тем самым они продемонстрировали более высокую контрастную чувствительность, по сравнению с больными шизофренией, получавшими антипсихотическую терапию. При этом была зафиксирована тенденция к тому, что пациенты с шизофренией, не получавшие антипсихотическое лечение, имеют большую яркостную контрастную чувствительность, чем психически здоровые испытуемые.
В условиях предъявления хроматических решеток авторами было установлено снижение, по сравнению с психически здоровым контролем, контрастной чувствительности у больных шизофренией, получавших и не получавших лечение, а также у пациентов с шизотипическим расстройством. В то же время пациенты, страдающие шизофренией, получавшие и не получавшие лечение, друг от друга не отличались. Уровень корреляции между хлорпромазиновым эквивалентом и
контрастной чувствительностью у пациентов, получавших антипсихотическое лечение, не был значимым. В целом пациенты, страдающие шизофренией, получающие антипсихотическое лечение, демонстрировали снижение контрастной чувствительности при предъявлении как ахроматических, так и хроматических решеток. Небольшая группа пациентов, страдающих шизофренией, не получавших лечение, демонстрировала нарушение только хроматического контраста. Иными словами, если исключить эффекты лекарств у больных шизофренией, то они могут показать необычайно высокий уровень контрастной чувствительности в ответ на предъявление ахроматических решеток, и снижение контрастной чувствительности при предъявлении хроматических решеток.
Таким образом, результаты К. Кейденхед и со-авт. [33] свидетельствуют о дисфункции у больных шизофренией, получающих антипсихотическое лечение, как магноцеллюлярной, так и пар-воцеллюлярной систем, тогда как в отсутствие лечения — о дисфункции только парвоцеллюляр-ной системы. Аналогичное нарушение работы парвоцеллюлярной системы характерно для пациентов с шизотипическим расстройством. При этом у лиц, страдающих шизофренией, в отсутствие антипсихотического лечения наблюдалась тенденция к повышению
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.