Известно, что черепно-мозговая травма (ЧМТ) в большинстве случаев сопровождается повреждением корковых, подкорковых структур и проводящих путей головного мозга. Степень нарушений зависит от тяжести травмы, периода, прошедшего после ЧМТ, и других факторов [1]. По современным представлениям одним из ведущих факторов, влияющих на исход ЧМТ, является нарушение связей между различными отделами мозга [2, 3].

Нередко у пациентов после ЧМТ, даже при отсутствии отчетливой неврологической и психиатрической симптоматики, в течение достаточно длительного периода могут проявляться нарушения, препятствующие возвращению пациентов к прежней профессиональной деятельности [4, 5].

Проведение специальных исследований с использованием подходов, чувствительных к выявлению нарушений работы мозга человека после ЧМТ и оценке перспектив успешного восстановления нарушенных функций, является важной задачей как теоретической, так и практической медицины. В связи с этим возникает необходимость изучения особенностей работы мозга в условиях сложной интеллектуальной деятельности человека, которая может включать одновременное выполнение когнитивных и моторных задач. Наиболее удачной моделью такой сложной деятельности человека являются так называемые двойные задачи [6—11].

Здоровые люди в повседневной жизни без затруднений одновременно выполняют две задачи или более — управление автомобилем или прогулка пешком в сочетании с разговором по телефону и др. У пациентов с последствиями ЧМТ, в том числе без отчетливых психических неврологических нарушений, эти способности нарушаются или ослабляются [6, 7]. Как правило, пациенты выполняют компоненты двойных задач не одновременно, а последовательно — вначале моторную задачу, как биологически более важную и только после этого — когнитивную [10]. Использование двойных задач может быть полезным диагностическим подходом, позволяющим оценить степень нарушения отдельных функций при различных формах церебральной патологии, в том числе и ЧМТ [11—13].

Многочисленные исследования, посвященные изучению мозговых механизмов нарушения и восстановления функций после ЧМТ, показали, что некоторые развивающиеся в мозге дезинтегративные изменения являются обратимыми и могут восстанавливаться спонтанно или после направленной реабилитации [12]. Важно отметить, что в результате ЧМТ более часто страдают молодые люди, у которых компенсаторные возможности мозга выше, чем у пожилых. Для молодых людей потеря возможности вернуться к своей профессии более актуальна по сравнению с людьми старшего возраста, поэтому ЧМТ является важной социальной проблемой. Наряду с этим следует отметить, что включение компенсаторных ресурсов мозга за счет направленной реабилитации пациентов с последствиями ЧМТ проявляется наиболее отчетливо в ранние сроки после ее получения.

При исследовании особенностей нарушения и восстановления нарушенных функций важно использование информативных методов оценки функционального состояния мозга. К ним относится электроэнцефалография (ЭЭГ), в частности параметры когерентности, позволяющие оценить эффективность функциональных связей между различными отделами мозга, которые, как было сказано ранее, наиболее отчетливо нарушаются после ЧМТ [13—20]. Комплексный подход, включающий ЭЭГ, стабилографическое и общее клиническое исследование, представляется наиболее информативным, так как позволяет оценить разные стороны деятельности здоровых людей и пациентов.

Цель настоящего исследование — энцефалографическое, стабилографическое и клиническое изучение особенностей нарушения деятельности мозга и организма в целом у пациентов в ранние сроки после ЧМТ средней тяжести при выполнении двойных задач в сопоставлении с нормой, а также пилотное исследование с включением двойных задач в реабилитационную программу пациентов.

В исследование были включены 9 пациентов (6 мужчин и 3 женщины, средний возраст 25,0±1,2 года), с последствиями ЧМТ средней тяжести и 18 здоровых (14 мужчин и 6 женщин, средний возраст 26,6±0,07 года).

Обследование проведено в ранние сроки после ЧМТ — в период до 3 мес. К моменту исследования пациенты не имели гемипарезов и очагового поражения мозга. Они могли самостоятельно поддерживать вертикальную позу и выполнять инструкции врача. Все обследованные были правши.

Во всех случаях было получено письменное согласие на участие в исследовании в соответствии с положениями Хельсинкского соглашения.

Количественную оценку степени нарушения функций пациентов в различных сферах деятельности осуществляли с помощью следующих клинических шкал: адаптации — MPAI (Mayo-Portland Adaptability Inventory, норма — 0 баллов); меры функциональной независимости — FIM (Functional Independence Measure, норма — 126 баллов); оценки интеллектуальных функций — MMSE (Mini Mental State Examination, норма — 30 баллов) и шкала Берга, оценивающая позный контроль (норма — 56 баллов).

Телеметрическую ЭЭГ («Медикор», Россия), регистрировали в состоянии покоя и во время выполнения различных заданий. Регистрацию монополярной ЭЭГ осуществляли от 19 областей коры при расположении электродов по международной системе 10—20 с частотой опроса 200 Гц. Спектры когерентности ЭЭГ вычисляли с шагом 0,4 Гц в частотной полосе 0,5—50 для стандартных физиологических ритмов ЭЭГ: дельта — 2,0—3,9 Гц, тета — 4,3—7,8 Гц, альфа1 — 8,2—10,2 Гц, альфа2 — 10,5—12,9, бета — 13,3—30,1 и гамма — 30,5—40,2 Гц. Анализировали не менее 9 эпох с перекрытием длительностью 5,12 с каждая. Когерентные индикаторы вычисляли как усредненные для каждого частотного диапазона значения квадратов модулей комплексной спектральной когерентности с использованием программы MatLab 6.0 («Math Works Inc»). Статистический анализ когерентности ЭЭГ проводили для парных выборок с распределением, отклоняющимся от нормального, и использованием непараметрического критерия Вилкоксона для связанных выборок, как было описано ранее [6, 7, 13].

При стабилографическом исследовании обследуемый, стоя на стабилографической платформе (Стабилан-0,1, Таганрог, Россия), поддерживал определенную позу (M1 — статическая задача) или изменял ее (M2 — динамическая задача) в соответствии с заданием, предъявленным на экране монитора. В настоящем исследовании из общего числа стабилографических показателей была проанализирована скорость колебаний общего центра давления, оцененная в мм/с.

Процедура основного эксперимента включала выполнение двух моторных и двух когнитивных задач, которые осуществляли изолированно и одновременно — двойные задачи. При выполнении первой когнитивной задачи (С1) испытуемому предъявляли для прослушивания ряд высоких и низких звуков, было необходимо подсчитать в уме количество низких звуков. Вторая когнитивная задача (С2) представляла собой перечисление в случайном порядке предметов, относящихся к категории «одежда» или «еда». Необходимо было подсчитать количество предметов, относящихся к одной из указанных категорий. Все задачи следовало выполнить в течение 60 с. Для оценки качества выполнения когнитивных задач вычисляли количество правильных ответов (из общего числа предъявляемых заданий), а моторных — процент успеха, отражающий время нахождения общего центра давления в заданной зоне.

У 3 пациентов в качестве пилотного исследования была проведена реабилитация с использованием двойных задач. Реабилитацию проводили в течение 1,5—2 мес, по 2 занятия в неделю, продолжительность занятия — 30—40 мин. Двойные задачи, используемые в качестве реабилитационных, отличались от тех, которые использовали как контрольные процедуры, описанные ранее. Это делалось для того, чтобы реабилитация способствовала не простому запоминанию сложных заданий, а обучению сочетать различные варианты моторной и когнитивной деятельности. В конечном счете такая реабилитационная программа направлена на адаптацию пациентов к условиям реальной жизни.

Результаты комплексного исследования, включающего количественные клинические шкалы MMSE, FIM, MPAI и Берга, представлены в таблице. Видно, что значения шкалы Берга у пациентов отличались от нормативных данных незначительно, свидетельствуя о значительной сохранности позного контроля. В отличие от этого значения шкалы MMSE у пациентов были существенно ниже нормативных, отражая значительное снижение когнитивных возможностей пациентов после ЧМТ (см. таблицу).

Ранее нами было показано, что у здоровых при изолированном выполнении различных когнитивных задач наблюдалось значимое увеличение когерентности медленных (дельта- и тета-) ритмов ЭЭГ преимущественно в левом полушарии и симметричных лобных областях по сравнению с состоянием покоя [7]. Выполнение моторных задач сопровождалось повышением эффективности связей преимущественно для частых ритмов альфа-2 и бета-диапазонов в обоих полушариях с большей выраженностью в правом полушарии. При выполнении двойных задач у здоровых наблюдали сходные, но менее выраженные реактивные перестройки ЭЭГ, соответствующие когнитивному и моторному компонентам [6, 7]. Сходные с описанными ранее, но при других когнитивных нагрузках изменения когерентности ЭЭГ при выполнении двойных задач здоровыми испытуемыми представлены на рис. 1.

У пациентов выполнение когнитивного компонента как в изолированном варианте, так и в составе двойных задач, сопровождалось выраженным снижением когерентности медленных ритмов ЭЭГ в левом полушарии и симметричных лобных областях как по сравнению с состоянием покоя, так и по сравнению со здоровыми людьми (рис. 2).

Более высокая чувствительность именно когнитивных функций к травматическому повреждению мозга описана ранее различными авторами, причем как в случаях с травмой средней и легкой степени тяжести, так и при сотрясении мозга [22, 23]. Следует отметить, что наиболее отчетливое снижение когерентности ЭЭГ проявлялось в левом полушарии для дистантных связей, а также между ассоциативными областями коры (лобными и теменными) [13].

В отличие от этого моторные функции были более устойчивы к воздействию травмы (см. таблицу). Их выполнение в составе двойных задач сопровождалось гиперреактивными перестройками ЭЭГ за счет включения большего, чем у здоровых людей, числа ритмов, особенно для высокочастотной составляющей (альфа- и бета-диапазонов), а также для большего числа областей коры, преимущественно для коротких связей. Выявленные гиперреактивные перестройки ЭЭГ, вероятно, отражают включение компенсаторных ресурсов мозга за счет усиления активации локальных нервных сетей в ранние сроки после ЧМТ, когда ослаблена эффективность связей между дистантными отделами мозга, что отмечено и другими авторами [22—24].

Результаты стабилографического исследования продемонстрировали более высокие, чем у здоровых людей, значения скорости колебаний общего центра давления у пациентов после ЧМТ по сравнению с нормой. Этот факт, так же как и данные ЭЭГ, могут отражать бо́льшие усилия, необходимые для поддержания вертикальной позы пациентами после ЧМТ в сравнении со здоровыми людьми (рис. 3).

При проведении пилотных исследований с включением реабилитационного курса двойных задач (см. таблицу) было выявлено, что после такого курса реабилитации наблюдалось увеличение когнитивных возможностей пациентов. По данным ЭЭГ этому соответствовало увеличение эффективности связей преимущественно медленных ритмов ЭЭГ в лобно-височных отделах левого полушария, т. е. ЭЭГ-маркеров когнитивных функций (рис. 4).

Важно отметить, в настоящее время имеются работы, свидетельствующие об ускоренном старении мозга у пациентов, перенесших ЧМТ [25]. С другой стороны, имеющиеся данные литературы демонстрируют большую чувствительность левого полушария мозга к травматическому воздействию при анализе фМРТ-реакций мозга как для речевых [26], так и для моторных [27] функций. Результаты настоящего исследования с использованием ЭЭГ согласуются с фМРТ-данными и также свидетельствуют о том, что от ЧМТ в первую очередь страдают корковые структуры левого полушария, т. е. наиболее молодые в эволюционном ряду образования мозга [27]. Полученные данные позволяют более глубоко понять механизмы нарушения деятельности мозга, лежащие в основе ускоренного старения мозга человека после ЧМТ.

Это предположение согласуется с данными о том, что у здоровых правшей при естественном старении наблюдается уменьшение асимметрии головного мозга также за счет снижения эффективности связей в левом полушарии [28]. Положение сформулировано в гипотезе старения мозга человека — HAROLD (англ.: hemispheric asymmetry reduction at old age), обосновывающей уменьшение функциональной асимметрии мозга в пожилом возрасте за счет нарастания дисфункции левого полушария, что сопровождается также и когнитивным дефицитом [29].

Бо́льшая чувствительность левого полушария мозга человека к повреждающим факторам выявлена и при других формах церебральной патологии. Известно, что инсульты чаще возникают в левом полушарии по сравнению с правым [14]. Бо́льшая чувствительность левого полушария обнаружена и при воздействии на человека малых доз радиации. Ранее было показано, что у молодых (40—45 лет) участников ликвидации последствий аварии на Чернобыльской АЭС наблюдалось снижение межполушарной асимметрия мозга по сравнению со здоровыми людьми соответствующего возраста за счет преимущественного ухудшения функционального состояния левого полушария. Раннее старение мозга у ликвидаторов аварии на Чернобыльской АЭС сопровождалось также ранним старением организма, оцененного комплексом показателей здоровья, и соответствовало показателям людей 60—65-летнего возраста [30, 31]. Таким образом, можно полагать, что бо́льшая реактивность левого, доминантного для правшей полушария мозга, к повреждающим воздействиям характерна для пациентов с разными формами церебральной патологии, в том числе и травматического генеза.

Использование двойных задач представляется перспективным подходом как для диагностики, так и для нейрореабилитологии и позволяет расширить представления о механизмах работы мозга в норме и при патологии. Использование двойных задач (в сочетании с регистрацией ЭЭГ) при диагностике нарушений у пациентов с ЧМТ демонстрирует высокую информативность. Это проявляется в том, что при выполнении двойных задач, требующих максимального использования когнитивных ресурсов, сниженных у пациентов после ЧМТ, выявлено также выраженное снижение эффективности функциональных связей ЭЭГ именно для когнитивного компонента двойных задач.

На данном этапе исследования не представляется возможным вычленить роль спонтанного восстановления в ранние сроки после ЧМТ и выявить собственно эффект восстановительного обучения с помощью двойных задач. Для этого требуется проведение дальнейших специальных исследований, в том числе включение двойных задач в реабилитационную программу пациентов с отдаленными сроками после ЧМТ, когда восстановительные процессы замедлены или не проявляются в такой степени, как непосредственно после ЧМТ. В то же время уже на этой стадии исследования понятно, что двойные задачи могут быть информативным диагностическим инструментом при создании индивидуальных реабилитационных программ для эффективного восстановления нарушенных функций у пациентов с последствиями ЧМТ.

Полученные данные в целом свидетельствуют о том, что левое полушарие, с одной стороны, более чувствительно к повреждающим, в том числе травматическим воздействиям, а с другой — является более гибким к реабилитационным процедурам.

Результаты комплексного ЭЭГ, стабилографического и клинического обследования выявили у пациентов в ранние сроки после ЧМТ средней тяжести преимущественное нарушение когнитивных функций, что коррелирует с максимальным снижением когерентности медленных ритмов ЭЭГ в лобно-височных отделах левого полушарии. Обеспечение позного контроля сопровождается ЭЭГ-гиперсинхронизацией частых ритмов ЭЭГ и может отражать включение компенсаторных ресурсов для обеспечения данной функции на ранних этапах после ЧМТ. Использование двойных задач в качестве реабилитационного подхода продемонстрировало уменьшение когнитивного дефицита и повышение эффективности функциональных связей преимущественно в лобно-височных отделах левого полушарии с тенденцией к нормализации интракортикального взаимодействия.

Работа поддержана грантом РФФИ № 17−06−01012-ОГН.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

The authors declare no conflicts of interest.

Сведения об авторах

Жаворонкова Л.А. — e-mail: lzhavoronkova@hotmail.com; https://orcid.org/0000-0002-0884-7455

Максакова О.А. — https://orcid.org/0000-0002-4781-2765

Шевцова Т.П. — https://orcid.org/0000-0002-8444-5449

Морареску С.И. — https://orcid.org/0000-0093-2378-9377

Купцова С.В. — https://orcid.org/0000-0001-6184-2824

Кушнир Е.М. — https://orcid.org/0000-0001-6525-5563

Иксанова Е.М. — https://orcid.org/0000-0001-6400-7955

Как цитировать:

Жаворонкова Л.А., Максакова О.А., Шевцова Т.П., Морареску С.И., Купцова С.В., Кушнир Е.М., Иксанова Е.М. Двойные задачи — индикатор особенностей когнитивного дефицита у пациентов после черепно-мозговой травмы. Журнал неврологии и психиатрии им. С.С. Корсакова. 2019;119(8):46-52. https://doi.org/10.17116/jnevro201911908146

Автор, ответственный за переписку: Жаворонкова Людмила Алексеевна — e-mail: lzhavoronkova@hotmail.com