Кубарко А.И.

Кафедра нормальной физиологии Белорусского государственного медицинского университета

Кубарко Н.П.

9-я городская клиническая больница, Минск

Характер изменений показателей глазных саккад с возрастом и при рассеянном склерозе

Журнал: Журнал неврологии и психиатрии им. С.С. Корсакова. 2010;110(4): 73-78

Просмотров : 9

Загрузок :

Как цитировать

Кубарко А. И., Кубарко Н. П. Характер изменений показателей глазных саккад с возрастом и при рассеянном склерозе. Журнал неврологии и психиатрии им. С.С. Корсакова. 2010;110(4):73-78.

Авторы:

Кубарко А.И.

Кафедра нормальной физиологии Белорусского государственного медицинского университета

Все авторы (2)

Cаккадические движения глаз контролируются многими структурами ЦНС, включая сенсорные области зрительной системы и глазодвигательные центры коры больших полушарий, подкорковых, стволовых ядер мозга и мозжечка [8, 12, 21, 23, 26, 34, 35]. Это предполагает, что при нарушениях функции перечисленных структур мозга, в том числе вызванных заболеваниями ЦНС, можно ожидать изменений в различных показателях движений глаз. Исследование состояния глазодвигательных функций является одним из обязательных элементов неврологического клинического обследования, а запись тонких показателей движений глаз становится все более распространенным методом ранней диагностики многих заболеваний ЦНС [4-6, 19, 24].

Целью настоящего исследования явилось проведение анализа зависимости показателей саккадических движений глаз от сложности задач, предъявлявшихся для решения испытуемым, возраста и наличия у них демиелинизирующей патологии ЦНС.

Материал и методы

Проведена оценка движений глаз у 163 здоровых и 62 больных рассеянным склерозом (РС). Здоровые были представлены 100 студентами 18-20 лет (1-я группа) и двумя контрольными группами: 2-я - 31 человек в возрасте 18-40 лет (средний - 20,6±4,4 года) и 3-я - 32 человека в возрасте 20-59 лет (средний - 39,7±9,7 года). Выделение трех контрольных групп было обусловлено рядом обстоятельств. Испытуемые 1-й контрольной группы представлены однородной выборкой молодых людей возраста 18-20 лет, к которому завершаются процессы миелинизации и онтогенетическое становление функций мозга, что проявляется достижением высокой скорости процессинга зрительных и других сигналов и самой меньшей продолжительностью латентного периода (ЛП) глазных саккад [12, 17, 28]. Показатели саккадических движений глаз испытуемых 1-й группы были использованы в качестве контрольных для анализа их возрастных изменений у здоровых. У испытуемых 2-й контрольной группы исследованы ЛП, длительность cаккад и периода межсаккадической фиксации при выполнении саккад различной сложности на визуальный, звуковой стимулы и антисаккад. У испытуемых 3-й контрольной группы исследована зависимость продолжительности ЛП саккад на визуальный стимул от возраста.

Больные РС, 44 женщины, 18 мужчин, были распределены в две группы (4-я и 5-я). 4-ю группу составил 31 больной РС в возрасте 18-54 лет (средний - 32,6±9,6 года), у которого были исследованы ЛП, длительность cаккад и периода межсаккадической фиксации при выполнении саккад различной сложности на визуальный, звуковой стимулы и антисаккад. В 5-й группе у 31 больного РС в возрасте 21 года - 54 лет (средний - 38,3±9,9 года) исследована зависимость продолжительности ЛП саккад на визуальный стимул от возраста больных.

Состояние больных оценивали на основании данных неврологического и нейроофтальмологического обследования, а также результатов компьютерной и магнитно-резонансной томографии. Клинический диагноз РС выставлялся на основании данных комплексного обследования больных.

Нейроофтальмологическое исследование зрения и движений глаз у здоровых и больных РС проводилось в стандартизованных клинических и лабораторных условиях. У каждого испытуемого обращали внимание на положение головы; исследовали остроту зрения, поля зрения, стереопсис; визуально и офтальмоскопически - состояние глазодвигательной функции зрительной системы (фиксация взора, диапазон движений каждого глаза, слитность движений, наличие нистагма и других нарушений движений глаз), состояние глазного дна и дисков зрительных нервов.

Испытуемых просили выполнять быстрые движения глаз, отслеживая перемещение на экране визуальных стимулов (саккады на визуальный стимул) или реагируя быстрым поворотом глаз на предъявляемые звуки (саккады на звук). Произвольные саккадические движения глаз осуществлялись при выполнении антисаккад. Движения глаз регистрировались на электроокулограмме (ЭОГ), по данным анализа которой определялись ЛП и другие показатели саккад при движении глаз в различных направлениях при наличии или отсутствии на экране монитора визуальных помех в виде черно-белых полос шириной 0,5 см, равномерно двигавшихся на экране справа налево со скоростью 19 град/с. По записанным ЭОГ с помощью оригинальных компьютерных программ оценивали такие показатели, как длительность центрифугальной и центрипетальной саккад, продолжительность межсаккадической фиксации, cкорость, синхронность, метрика саккад (см. рисунок).

Рисунок 1. ЭОГ горизонтальных саккад на визуальный стимул (стрелка) на угол 20°: влево (слева), вправо (справа). Светлая кривая - правый глаз, темная - левый. 1 - латентный период, 2 - центрифугальная саккада, 3 - межсаккадический интервал, 4 - центрипетальная саккада.
Cредние значения показателей глазных саккад обычно рассчитывали из 10-12 саккадических движений глаз, но не менее чем из 6 саккад (представлены в таблицах в виде М±σ). Техника регистрации, обработки ЭОГ и анализа данных описана нами ранее [4-6].

Результаты

При исследовании зависимости длительности ЛП саккад в 1-й группе от направления движения объекта на экране монитора оказалось, что чем в большем количестве направлений надо было перемещать взор, тем больше удлинялся ЛП саккад на визуальный стимул. Cущественное удлинение ЛП с 301,7 мс до 388,7±63,8 мс (р<0,001) наблюдалось при осуществлении этих саккад на фоне помех в виде движущихся полос на экране (табл. 1).

Исследование саккадических движений глаз, выполнявшихся здоровыми 2-й группы и больными РС 4-й группы, позволило выявить увеличение ЛП при усложнении двигательных задач как у здоровых, так и больных РС, когда они должны были осуществлять саккады в условиях дифференцирования направления звуковых сигналов или антисаккады (табл. 2).

Так, если ЛП звуковых саккад здоровых, осуществлявшихся в одном направлении независимо от стороны подачи звукового сигнала, составлял 162,6±35,8 мс, то при дифференцировании стороны подачи звукового сигнала и целенаправленном перемещении к нему взора, ЛП возрастал до 201,3±55,4 мс (р<0,001). Оценка других показателей саккадических движений глаз в этой группе показала, что ЛП центрифугальных антисаккад был более продолжительным, чем таких же саккадических движений, и составил 257,0±37,2 мс (р<0,001, см. табл. 2).

При исследовании ЛП саккад, выполнявшихся на предъявление визуального стимула в произвольных направлениях испытуемыми 1-й и 3-й групп, оказалось, что он был менее продолжительным для более молодых из них, чем для более старшего возраста (табл. 3).

Так, длительность ЛП саккад испытуемых возраста 18-20 лет составила 301,7±45,4 мс, старше 50 лет - 377,8±34,1 мс (р<0,05).

Учитывая, что основной вклад в продолжительность ЛП вносит время, затрачиваемое на проведение нервных импульсов, которое, преимущественно, зависит от толщины и степени миелинизации нервных волокон, для выяснения вероятных причин возрастных различий показателей саккадических движений глаз мы в качестве естественной модели выбрали для исследования таких же показателей движений глаз больных с демиелинизирующим заболеванием - РС. Ключевым морфологическим признаком РС является повреждение миелинообразующих клеток - олигодендроцитов, разрушение миелина и формирование в ЦНС очагов демиелинизации [1, 7, 9, 11, 14].

Результаты исследования показателей различных типов саккадических движений глаз у больных РС приведены в табл. 2. У больных РС, как и у здоровых, наименьшая длительность ЛП была для недифференцированных по направлению саккад на звук - 233,4±80,6 мс. ЛП увеличивался по мере усложнения выполнявшихся двигательных задач и достигал наибольшей продолжительности при осуществлении горизонтальных антисаккад на визуальный стимул - 408,7±110,1 мс.

Обращает внимание, что не только ЛП, но и другие изученные показатели саккад (длительность центрифугальной и центрипетальной саккад, длительность межсаккадической фиксации) были у больных РС более продолжительными (р<0,05), чем у здоровых той же возрастной группы (см. табл. 2).

Это наблюдение подтвердилось и при исследовании длительности ЛП саккад в условиях отслеживания больными РС движения визуального объекта по различным траекториям. Оказалось, что он удлиняется по сравнению с ЛП здоровых той же возрастной группы (см. табл. 3). Средняя продолжительность ЛП, рассчитанная для 31 больного РС 5-й группы, составила 474,9±124,6 мс по сравнению с 315,0±136,0 мс у здоровых 3-й группы (р<0,02). Удлинение ЛП с 421,3±60,9 мс у здоровых до 650,8±101,9 мс у больных РС (р<0,001) отмечено при выполнении саккад на фоне помех на экране монитора [4]. Число ошибок, допущенных при выполнении антисаккад и проявлявшихся первоначальным поворотом глаз к появившемуся визуальному объекту, а не его зеркальной координате, как это обусловливалось полученной испытуемыми инструкцией, у больных РС составило 17,4% и оказалось выше, чем у здоровых - 4,5% (р<0,01). Выполнявшиеся больными РС саккады и антисаккады были менее точными, чем выполнявшиеся здоровыми.

Продолжительность ЛП саккадических движений глаз у больных РС зависела от степени тяжести заболевания и увеличивалась при большей его тяжести. В то же время при сравнении продолжительности ЛП для больных различного возраста оказалось, что чем старше они были, тем более длительными были ЛП саккад на визуальный стимул (см. табл. 3).

Обсуждение

В организации и исполнении саккад принимают участие разветвленные афферентные пути зрительной системы, многочисленные нейрональные структуры коры, подкорковых, стволовых центров и ядер мозжечка [24, 34]. Передача афферентных и эфферентных сигналов между этими структурами осуществляется с помощью миелинизированных волокон различного калибра, тем не менее ЛП глазных саккад является достаточно продолжительным, что еще раз подтверждает высокую сложность строения нейронных цепей обработки зрительной информации, необходимой для их осуществления.

В связи с этим подтвержденный общеизвестный характер зависимости длительности ЛП сенсомоторных реакций ЦНС от сложности решаемых задач, проявляющийся удлинением ЛП глазных саккад при усложнении условий наблюдения, может быть объяснен тем, что чем сложнее выполняющееся движение глаз, тем более разветвленные нейронные цепи ЦНС используются для его осуществления и тем большее время затрачивается на процессинг визуальных сигналов.

Так, удлинение ЛП наблюдалось при выполнении антисаккадических движений, когда по условиям тестирования движений глаз испытуемые должны были подавить саккаду к наличному визуальному объекту и произвольно перевести взор в зеркальную к нему координату. Еще более существенное удлинение ЛП саккад получено при введении на экране монитора помех в виде движущихся полос. В этих условиях испытуемые для успешного осуществления саккад на визуальный стимул должны были подавлять безусловно-рефлекторное движение глаз (оптокинетический нистагм) в ответ на перемещение на экране контрастных полос. Как оказалось, затраты времени на реакцию подавления нистагма здоровыми людьми с возрастом увеличиваются.

Можно было бы принять за очевидный и выявленный факт удлинение ЛП саккадических движений с возрастом: у молодых людей ЛП оказался менее продолжительным - 301,7±45,4 мс и затем постепенно удлинялся, достигнув у здоровых старше 50 лет 377,8±34,8 мс. Эти наблюдения согласуются с имеющимися в литературе данными о том, что ЛП глазных саккад является наиболее коротким в возрасте 20 лет и затем постепенно возрастает [17, 28].

В то же время анализ данных литературы о зависимости ЛП глазных саккад от возраста показывает, что продолжительность ЛП горизонтальных саккад на визуальный стимул является наибольшей (439 мс) у детей 3-5-летнего возраста, с которого ребенок может усвоить инструкции, необходимые для качественного выполнения саккад. Далее, по мере становления функций ЦНС после завершения в ней процессов миелинизации ЛП быстро уменьшается и достигает наименьшего значения (172 мс) к возрасту 14 лет, затем стабилизируется до возраста 50 лет и вновь возрастает к 80 годам до 264 мс. Зарегистрированы определенные возрастные изменения скорости саккад, которая достигает наибольшего значения к 14 годам и затем постепенно уменьшается с увеличением возраста [22, 39, 43].

Одним из вариантов объяснения выявленной нами и описанной в литературе возрастной зависимости показателей саккад может быть наблюдаемое повышение скорости процессинга зрительных и других сигналов у детей, связанное с онтогенетическим становлением функций мозга, завершающимся к возрасту 17-18 лет [12]. Можно было бы допустить, что дальнейшее постепенное удлинение ЛП саккадических реакций с возрастом происходит в связи с возрастной гибелью части нейронов мозга. Однако приводимые в литературе данные свидетельствуют, что количество нейронов головного мозга к 90 годам снижается в сравнении с молодыми людьми 18-20-летнего возраста лишь на 10% [29]. В то же время, по данным ряда современных исследований [10, 15, 27, 38, 42], с возрастом развиваются более значимые изменения в структурах нейронных сетей белого вещества, ведущие к нарушению передачи и обработки информационных сигналов.

В частности, в мозге снижается содержание миелина, состав и свойства его структурных компонентов, что ведет к превалированию процессов демиелинизации над процессами ремиелинизации, ухудшению проводимости нервных импульсов, в том числе в ремиелинизированных участках нервных волокон [10]. Эти изменения развиваются как в полушариях, например в лобной доле обоих полушарий мозга, так и подкорковых путях передачи и обработки сенсорных и моторных сигналов [37, 40].

Все чаще стали высказываться предположения о том, что возрастные изменения функций мозга, в том числе гностической, могут быть обусловлены не столько процессами гибели нейронов, сколько процессами гибели глиальных клеток, демиелинизации нервных волокон, нарушением в них скорости проведения сигналов и десинхронизацией процессов обработки информации в нервных центрах [24, 25, 31-33, 37, 40]. Могут ли эти структурные и функциональные изменения в нервной и в частности зрительной системе найти отражение в показателях осуществления глазных саккад?

Данное исследование зависимости длительности ЛП и других показателей саккад от возраста у здоровых и у больных РС показало, что действительно как с возрастом, так и у больных демиелинизирующим заболеванием по сравнению со здоровыми тех же возрастных групп наблюдается статистически значимое удлинение ЛП саккадических движений глаз различных типов (на визуальные, звуковые стимулы, антисаккад, на фоне помех). Очевидно, что в процессы их осуществления вовлекаются различные нейронные пути мозга. На основании этого можно предполагать, что одной из общих причин удлинения ЛП, замедления глазных саккад, снижения их точности может быть снижение скорости передачи нервных импульсов по нейронным путям их контроля, в том числе обусловленное процессами демиелинизации [25, 37, 40].

Известно, что в зрительном нерве и зрительных путях проходят волокна, формируемые парвоцеллюлярными и магноцеллюлярными нейронами сетчатки и латеральных коленчатых тел [12]. Если сигналы по парвоцеллюлярным волокнам в составе макулопапиллярного пучка несут информацию преимущественно в первичную зрительную кору о тонкой структуре визуальных объектов и используются для ответа на вопрос «что мы видим», то по магноцеллюлярным волокнам информация поступает преимущественно в теменно-затылочную кору и используется для ответа на вопрос «где мы видим». Потеря аксонов в зрительных путях c возрастом имеет избирательный характер и в частности при демиелинизирующих процессах наиболее ранимыми оказываются парвоцеллюлярные клетки, их аксоны в составе макулопапиллярного пучка зрительных путей и нейроны первичной зрительной коры [16, 20, 30, 32, 36]. Известно, что волокна макулопапиллярного пути являются высокоуязвимыми и при воздействии других факторов (ишемия, токсические, провоспалительные факторы). Потеря аксонов парвоцеллюлярных нейронов, разобщение передачи информации в зрительных путях ведет при демиелинизации к снижению зрения, контрастной, цветовой чувствительности, показателей движений глаз [4, 19].

Одним из дополнительных свидетельств, которое может быть использовано в качестве подтверждения предположения о связи изменения показателей глазных саккад с процессами миелинизации, может быть изменение с возрастом ЛП зрительных вызванных потенциалов (ЗВП), длительность которых также зависит от скорости проведения нервных импульсов по нервным волокнам [3].

Так, длительность ЛП волны Р300 ЗВП снижается с примерно 460 мс у детей 7-летнего возраста до 270 мс в возрасте 16-17 лет, и дальнейшее возрастное удлинение ЛП волны Р300 ЗВП может быть описано уравнением ЛП Р300=1,64xвозраст+310 мс [2]. Такой характер изменения ЛП ЗВП можно, вероятно, рассматривать и как косвенное свидетельство их связи с возрастным изменением содержания в мозге глиальных клеток, толщины нервных волокон и их миелинизации. Можно предполагать, что одним из проявлений завершения становления функций мозга и зрительной системы является установление наиболее коротких ЛП и длительности саккадических движений глаз, а ухудшение с возрастом функций зрительной системы, связанное, в частности, с нарастанием в ней процессов демиелинизации, сопровождается обратным явлением - удлинением ЛП глазных саккад.

В пользу такого предположения свидетельствуют данные об изменении ЛП ЗВП у больных РС. В ряде исследований показано, что скорость проведения зрительных сигналов, определяемая по ЛП волны Р100 ЗВП, снижается и ЛП соответственно возрастает у 85-90% больных с клинически установленным диагнозом РС и 58% больных с вероятным РС. ЛП слухового вызванного потенциала удлиняется у 67% больных РС, ЛП соматосенсорного вызванного потенциала - у 77% [13, 18, 41].

Сопоставление характера изменений длительности ЛП зрительных и других типов вызванных потенциалов здоровых с возрастом и больных РС с длительностью ЛП саккадических движений глаз у испытуемых тех же категорий обнаруживает их сходство. Оно может быть объяснено тем, что длительность ЛП как вызванных потенциалов, так и саккад в существенной мере определяется скоростью проведения нервных импульсов в ЦНС.

Таким образом, из анализа результатов исследования показателей состояния глазодвигательных функций здоровых различного возраста и больных РС следует, что существует некоторый параллелизм между изменениями показателей глазных саккад, возрастной динамикой развития и старения структур зрительной системы мозга,

обусловленных, в частности, процессами миелинизации в ЦНС. Зависимость показателей глазных саккад от процессов миелинизации подтверждается их удлинением у больных демиелинизирующим заболеванием ЦНС - РС. Измерение продолжительности ЛП, длительности и других показателей саккадических движений глаз может быть полезным в оценке возрастных и патологических изменений состояния сенсомоторных функций зрительной системы при заболеваниях ЦНС.

Подтверждение e-mail

На test@yandex.ru отправлено письмо с ссылкой для подтверждения e-mail. Перейдите по ссылке из письма, чтобы завершить регистрацию на сайте.

Подтверждение e-mail