Локализация функций в коре головного мозга
Раньше клинических неврологов и нейробиологов очень интересовал ответ на вопрос, локализованы ли отдельные функции в определенных областях мозга. Начиная с середины XIX в. для решения этого вопроса исследовались особенности поражения мозга на аутопсии больных, у которых при жизни развились определенные неврологические расстройства.
Анализ функций корковых структур по данным патологоанатомических исследований, проводился, начиная с 1870 года, при помощи прямой электрической или химической стимуляции коры большого мозга у животных и людей. Позднее разработанные методики, включая стереотаксическую хирургию, электроэнцефалографию и вживление электродов для записи нервных потенциалов от отдельных нейронов и нервных волокон, позволили создать более детальную функциональную «карту» мозга. Первоначальная идея о «локализованности» функций мозга имеет силу даже спустя столетие, особенно в отношении первичных корковых полей, которые будут рассматриваться ниже.
Однако в последние 20 лет базовые нейробиологические исследования локализации корковых функций были в большей степени пересмотрены в связи с появлением новых, более мощных, методов исследования, особенно функциональных методов нейровизуализации. В настоящее время наблюдается переход от идеи о «дроблении» функций и их привязки к соответствующим анатомическим структурам (взятой из фундаментальных исследований Бродмана, Пенфилда и др.) к концепции функциональных нейрональных сетей.
В настоящее время ясно, что корковые функции, особенно высшие, такие как речь, мышление и контроль над специфическими формами поведения, не всегда можно связать с определенной зоной коры большого мозга. Более того, отдельные компоненты этих сложных функций поддерживаются разными частями неокортекса, которые, чтобы обеспечить выполнение одной функции, должны активно взаимодействовать друг с другом и образовывать многочисленные связи.
В прошлом исследования, посвященные локализации функций в коре большого мозга, основывались на изучении пораженного болезнью или поврежденного мозга, а также на данных нефизиологических экспериментов, включающих стимуляцию мозга. В настоящее время исследователи, наоборот, пытаются понять физиологические основы сложных функций коры, получая изображение нормального (здорового) мозга в момент исполнения этих функций.
Основные методы функциональной нейровизуализации, применяемые в этих исследованиях, включают магнитоэнцефалографию (МЭГ), позитронно-эмиссионную томографию (ПЭТ) и функциональную магнитно-резонансную томографию (фМРТ).
Магнитоэнцефалография измеряет магнитные поля, испускаемые корой большого мозга, но никак не изменение электрических потенциалов, как это происходит при электроэнцефалографии (ЭЭГ). Ткань мозга и кости черепа больше ослабляют электрические, чем магнитные поля, поэтому при проведении функциональных исследований МЭГ оказывается предпочтительнее ЭЭГ. Регистрируемые магнитные поля достаточно сильны, чтобы получить трехмерное изображение структур мозга, в том числе, глубоко расположенных.
Функциональная визуализация головного мозга с помощью МЭГ может осуществляться с высоким временным разрешением, однако с меньшим пространственным разрешением, чем при фМРТ.
Позитронно-эмиссионная томография — метод сканирования с использованием радионуклидов, применяемый для исследования метаболических процессов в головном мозге. После введения соответствующего вещества, меченного радиоактивными изотопами, возможно прямое определение уровня кислорода и глюкозы в веществе головного мозга. Меченные радиоактивными изотопами лекарственные препараты могут использоваться для визуализации внутримозговой синаптической активности и распределения рецепторов.
Недостаток ПЭТ заключается в возможности радиоактивного облучении пациента, который может получить довольно большую дозу излучения, а также дороговизна и сложность выполнения этого метода исследования. Некоторые из радиоактивных изотопов, применяемые для ПЭТ, имеют очень короткий период жизни, поэтому циклотрон, в котором они вырабатываются, должен располагаться в непосредственной близости от сканера. Кроме того, у ПЭТ недостаточно высоки пространственное и временное разрешения.
Функциональная магнитно-резонансная томография. Большинство описанных выше недостатков, присущих МЭГ и ПЭТ, удалось исключить в фМРТ. Этот метод основан на различии магнитных свойств оксигемоглобина и дезоксигемоглобина. Региональная активация мозговой деятельности сразу приводит не только к ускорению регионального кровотока, но также к изменению относительной концентрации двух форм гемоглобина, которые выявляются по минимальным изменениям MP-сигнала.
фМРТ не оказывает никакого отрицательного воздействия на организм, поэтому допускает длительное или повторное проведение исследования. В настоящее время фМРТ почти вытеснила ПЭТ в сфере исследования мозговой активности, однако при визуализации метаболических процессов она пока не позволяет получить достоверных результатов.
Теперь мы переходим к обсуждению ряда вопросов из новой теории локализации функций в коре большого мозга, которая была разработана с использованием перечисленных современных методов исследования.
- Читать "Первичные соматосенсорные и моторные корковые поля: топография, функции"
Оглавление темы "Кора головного мозга":- Формирование коры головного мозга. Эмбриогенез
- Внешнее строение большого мозга. Анатомия головного мозга
- Гистология коры головного мозга. Послойное строение
- Варианты послойного строения коры головного мозга. Цитоархитектоника
- Проекционные волокна полушарий головного мозга: топография, функции
- Ассоциативные волокна полушарий головного мозга: топография, функции
- Комиссуральные волокна полушарий головного мозга: топография, функции
- Локализация функций в коре головного мозга
- Первичные соматосенсорные и моторные корковые поля: топография, функции
- Первичная зрительная кора: топография, функции