Синдром дефицита внимания/гиперактивности (СДВГ) Изменение активности мозга на психостимуляторы

По самым скромным оценкам, синдром дефицита внимания и гиперактивности (СДВГ) является распространенным расстройством, которое встречается по меньшей мере у 3–6% детей школьного возраста (Barkley, 1990). Он характеризуется симптомами невнимательности и гиперактивно-импульсивного поведения, которые не соответствуют развитию. Эти симптомы должны проявляться в различных условиях и нарушать функционирование в клинически значимой степени (DSM-IV; Американская психиатрическая ассоциация, 1994). Считается, что СДВГ является нарушением развития, которое начинается в раннем детстве, что отличает его от нарушений внимания и контроля поведения, возникающих позже в результате травмы головного мозга. Хотя когда-то считалось, что СДВГ поражает только детей, накоплено достаточно доказательств того, что СДВГ часто продолжается и во взрослом возрасте. Приблизительно 60% подростков с СДВГ (около 3-4% всех взрослых) во взрослом возрасте имеют клинически значимые остаточные проблемы (Faraone, 1999; Hechtman, 2000; Mannuzza & Klein, 1999). Хотя проблемы с невнимательностью, по-видимому, сохраняются и во взрослом возрасте без изменений, исследования показывают, что гиперактивные/импульсивные симптомы СДВГ у некоторых людей уменьшаются после подросткового возраста. Однако механизм этого снижения в настоящее время неизвестен (Wender, 1987; Weiss & Hechtman, 1986, 1993; Brown, 1995).

По общему мнению экспертов, дефицит торможения реакции является основным признаком СДВГ (Barkley, 1998). В поддержку этого нейропсихологические исследования показывают, что люди с СДВГ обычно плохо справляются с задачами, требующими подавления реакции. Эти задачи, называемые задачами Go/No-Go или Stop Signal, требуют постоянного ручного реагирования на последовательно предъявляемые стимулы и время от времени сдержанного ответа после заранее определенного сигнала. Многочисленные нейропсихологические исследования показали, что дети, подростки и взрослые с СДВГ более по-разному реагируют на такие задания в го. У них также более длительное время реакции и больше случаев неспособности подавить ответ в испытаниях No-Go (Koshack et al., 2003; Oosterlaan, et al., 1998; Wodushek & Neumann, 1999). Психостимулирующие препараты, такие как метилфенидат, уменьшают дефицит работоспособности (Bedard et al., 2003).

Связь между аномалиями структуры/функции мозга и результатами когнитивных тестов у людей с СДВГ хорошо установлена, хотя и плохо изучена. Имеются данные о меньшем объеме правой лобной доли, аномалиях размера базальных ганглиев и сокращении путей белого вещества у лиц с СДВГ (Castellanos et al., 1994; Castellanos et al., 1996; Filipek et al., 1997; Hynd et al. и др., 1993; Матаро и др., 1997). Префронтальная кора и базальные ганглии участвуют в планировании, инициации, выполнении и контроле текущих когнитивных и моторных функций (Fuster, 1997). Структурные аномалии мозга коррелируют с дефицитом этих когнитивных функций и импульсивным поведением, которые являются симптомами СДВГ (Casey et al., 1997; Mataro et al., 1997; Semrud-Clikeman et al., 2000). Методы функциональной визуализации, которые количественно определяют работу нейронных систем по отношению к когнитивным процессам, являются особенно ценными инструментами, используемыми для характеристики дисфункциональных нейронных сетей. Наиболее часто используемым методом является электрофизиология, при которой небольшие изменения напряжения на коже головы, возникающие во время выполнения задачи, записываются и усредняются в формы сигналов, которые отображают функцию мозга в зависимости от интересующих событий. Эти средние формы волны ЭЭГ называются потенциалами, связанными с событиями (ERP). ERP-задачи Go/No-Go хорошо охарактеризованы в здоровых, неклинических образцах (Logan, 1994). Наиболее часто наблюдаемым компонентом No-Go проб является большой отрицательный потенциал, возникающий примерно через 275 мс после предъявления стимула (N2), который имеет лобно-центральное распределение. Большой N2 был интерпретирован как отражение процессов торможения ранней реакции. Электрофизиологические исследования показывают, что большой N2, часто наблюдаемый при успешном торможении, уменьшается у детей и подростков с СДВГ (Overtoom et al., 2002; Pilszka et al., 2000; Yong-Liang et al., 2000). Обзор литературы не выявил сопоставимых исследований взрослых с СДВГ, поэтому степень аномалии N2 у пожилых людей с СДВГ неизвестна.

Локализация источника ERP предполагает, что No-Go N2 возникает из-за активности в нижней префронтальной коре (Bokura, 2001; Pliszka, 2000). Несколько исследований СДВГ с помощью FMRI согласуются с этим выводом (Garavan et al., 1999; Liddle et al., 2001; Watanabe et al., 2002). Рубиа и др. (1999) обнаруживают меньшую мозговую активность в правой верхней-латеральной префронтальной коре, правой нижней префронтальной коре и левом хвостатом ядре у мальчиков-подростков с СДВГ, не получавших медикаментозное лечение, по сравнению с контрольной группой. Вайдья и др. (1998) сообщают об аналогичных результатах для детей с СДВГ, а также показали, что метилфенидат увеличивает активность полосатого тела у участников с СДВГ. Эти результаты подтверждают лобно-височное снижение N2 при СДВГ в областях мозга, выявленных структурными исследованиями как ненормальные.

Дарстон и его коллеги также обнаружили доказательства того, что по сравнению с детьми без СДВГ дети с СДВГ также активируют более диффузную сеть задних и дорсолатеральных областей префронтальной коры, чтобы способствовать успешному торможению реакции (Durston et al., 2003). Возраст также значительно меняет модель активности, наблюдаемую в задачах типа «годен/не годен» у здоровых людей без СДВГ в этих областях мозга. Дети активируют больший объем префронтальной коры по сравнению со взрослыми (Casey et al., 1997). Имеются также данные о том, что здоровые взрослые и подростки используют разные нейронные сети для достижения сравнимого выполнения задач торможения реакции (Rubia et al., 2000). У здоровых взрослых наблюдается модуляция вентральной префронтальной активности в зависимости от сложности задачи, в то время как дети обычно максимально активируют эти области (Durston et al., 2002). В выборке участников с СДВГ в возрасте от 8 до 20 лет было обнаружено, что возраст положительно коррелирует с левой нижней лобной корой и отрицательно коррелирует с гемодинамической активностью в левой дорсолатеральной префронтальной коре (Tamm et al., 2002). Другими словами, кора головного мозга, которая, как известно, является основным субстратом торможения реакции, все чаще использовалась, в то время как зависимость от коры, которая является основным субстратом рабочей памяти и других «онлайновых» когнитивных процессов, с возрастом уменьшалась. Эти различия свидетельствуют о том, что возраст является важной переменной в понимании нейронной активности торможения реакции как у людей с СДВГ, так и у людей без СДВГ.

Возрастные изменения поведения или когнитивных функций обычно интерпретируются в рамках развития. Исследователи выдвигают гипотезу, что возрастные улучшения нервной функции (т. е. усиление нейронной связи или функциональная специализация) ответственны за улучшение гиперактивной/импульсивной симптоматики СДВГ. Совокупность доказательств косвенно поддерживает такие утверждения. Взрослые и подростки различаются по развитию в отношении структуры и функций мозга. Структурные МРТ-исследования постоянно показывают увеличение объема белого вещества в период от раннего детства до раннего взросления (Caviness et al., 1996; Giedd et al., 1999), отражая увеличение связей между областями коры, особенно реципрокных связей между префронтальными и задними областями мозга (Goldman). -Ракич, 1987). Видно, что серое вещество линейно увеличивается до полового созревания и уменьшается в подростковом возрасте в большинстве областей мозга. Эти кривые достигают пика в лобных и теменных долях примерно в 12 лет, в височных долях — в 16 лет, а в затылочных долях — до 20 лет (Giedd et al., 1999). Эти находки согласуются с гистологическими исследованиями развития человеческого мозга на животных и in vivo, которые показывают резкое снижение синтапогенеза в период полового созревания, за которым следует период сокращения синапсов, который продолжается с аналогичной скоростью в среднем взрослом возрасте (Bourgeois, 2001). Эти изменения, по-видимому, отражают формирование структуры/функций мозга после получения опыта (Purves, 1988), и такие изменения, вероятно, отражают постоянное улучшение результатов некоторых когнитивных тестов в подростковом возрасте.

Сопоставление изменений в структуре/функциях мозга и поведения при СДВГ от подросткового возраста до взрослой жизни повышает вероятность того, что эти два явления могут быть связаны. Кроме того, если эти факторы напрямую связаны, связь должна быть обнаружена в исследовании, которое фокусируется на основных нарушениях СДВГ (т. е. торможении реакции) в разных возрастных группах. В области нейробиологии развития возникли две точки зрения, объясняющие, как уменьшаются симптомы СДВГ. Во-первых, некоторые исследователи считают, что области мозга, имеющие решающее значение для торможения поведения (например, вентральная префронтальная кора), могут продолжать созревать, хотя и с задержкой. Во-вторых, возможно, что другие, неповрежденные когнитивные механизмы компенсируют нарушение системы поведенческого торможения. Среди прочего, некоторые компенсаторные механизмы-кандидаты включают оценку стимулов или процессы рабочей памяти. Из-за отсутствия исследований ни одна из этих позиций в настоящее время не пользуется большой поддержкой; более того, эти две возможности не являются несовместимыми. Однако этот вопрос имеет решающее значение для понимания патофизиологии СДВГ. На рис. 2 (справа) представлены две возможные зависимости развития реакции торможения по амплитуде ССП N2. На Рисунке 2А можно предположить, что сниженный N2, наблюдаемый у молодых людей с СДВГ, исчезнет с возрастом. В качестве альтернативы (рис. 2B) может не быть такого усиления ответной ингибирующей функции нейронов N2. Скорее, другие когнитивные процессы, которые можно измерить с помощью различных индексов ERP, могут отражать развитие компенсаторных нейронных механизмов у пожилых людей с СДВГ, таких как P3.

Резюме Предыдущие исследования показывают, что торможение реакции, измеренное на заданиях типа «годен/не годен», является ненормальным для всех возрастов людей с СДВГ, и что метилфенидат улучшает производительность и изменяет нервную функцию. Когда электрофизиологические показатели торможения реакции (т. е. N2 ERP) сравниваются между успешными и неудачными испытаниями, люди с СДВГ обнаруживают различия, связанные с автоматическими процессами, связанными с торможением реакции, которые, как считается, связаны с активностью префронтального мозга. Этот вывод подтверждается исследованиями фМРТ, которые локализуют гемодинамический ответ No-Go в нижней латеральной префронтальной коре и медиальной коре (т. Е. Передней поясной извилине и премоторной коре). Следовательно, N2 измеряет силу тормозной нейронной обработки, вероятно, отражающую активность в структурах мозга, которые, как известно, являются аномальными при СДВГ в отношении как структуры, так и гемодинамической функции. Однако электрофизиология еще не использовалась для измерения поведенческого торможения у взрослых с СДВГ или для сравнения взрослых с СДВГ и молодежи.

Это исследование будет использовать электрофизиологию, чтобы определить, связаны ли возрастные различия в выражении симптомов СДВГ с различиями в активности мозга, связанной с торможением реакции. Кроме того, путем количественной оценки функции мозга с СДВГ как при приеме психостимуляторов, так и без них, можно будет определить, как возраст влияет на нейронную реакцию людей с СДВГ на метилфенидат. Мы в целом предполагаем, что метилфенидат будет по-разному влиять на ERP каждой группы. Связанные с лекарствами различия также будут наблюдаться в тяжести симптомов СДВГ и результатах нейропсихологических тестов. Инновации включают в себя то, что это будет первое электрофизиологическое исследование 1) торможения реакции у взрослых с СДВГ, 2) которое пытается напрямую связать изменения функции мозга с симптоматологическими изменениями в процессе взросления, и 3) которое исследует влияние лекарств на когнитивные функции и поведение в разных возрастных группах. СДВГ.