CC BY
41
ния: зрительные, теменные, височные и
фронтальные отделы, и активацией сложных механизмов памяти, что нашло отражение в позднем позитивном комплексе ВП (ЬРС).
С другой стороны, показана тесная связь между фронтальной корой и заданиями, требующими усиленного поиска и селекции. Количество требуемого усилия растет при переходе от ранних к поздним способам селекции, а данные ошибок восприятия целевого стимула говорят о том, что чем глубже селекция, тем хуже перерабатывается целевая информация [22]. По мнению Канемана, гораздо большее усилие расходуется на операции принятия решения и выбора, особенно в
условиях дефицита времени [17]. Эти положения подтверждают результаты анализа разностных волн и корреляционного анализа. Увеличение разностных волн при усложнении поиска и уменьшение корреляционных связей в кортикальной системе зрительного внимания, может свидетельствовать о росте нестабильности системы, обеспечивающей выполнение перцептивного задания.
Мы полагаем, что комплекс разностных волн (БК-БР), увеличение волны N2, выраженные во фронтальных отведениях, отражают величину растущего усилия в задачах внимания, при опознании фрагментированных изображений. А появление позднего по-
Таблица 3
Значения коэффициентов корреляции ВП между отведениями: Б3 и Р3, Б3 и Т5, Б3 и 01 в 1 и 5 видах поиска
Вид поиска Отведения
Б3 и Р3 Б3 и Т5 Б3 и 01
Поиск 1 0,93 0,91 0,73
Поиск 5 0,36 0,23 0,5
Рис. 5. Разностные волны ВП во фронтальном отведении F3 относительно реакции на одиночный стимул (вид поиска 1). Обозначения: 1: поиск 2 - поиск 1; 2: поиск 3 - поиск 1; 3: поиск 4 -поиск 1; 4: поиск 5 - поиск 1. Видны большие негативные волны с пиком латентности в области 350 мс и поздние позитивные волны в диапазоне 500-600 мс.
зитивного комплекса ^РС), который, предположительно, связан с категоризацией, задержкой принятия решения об ответной реакции является отражением реализации механизмов памяти.
Применение метода ВП позволило уточнить особенности функциональной организации мозга в процессах внимания и опознания фрагментированных изображений.
На основании проведенного исследования можно сделать следующие выводы.
1. В задачах внимания и опознания зрительных стимулов фрагментация изображений создает дополнительные трудности при опознании, способствует последовательной зрительной переработке элементов изображения.
2. Усложнение (затруднение) поиска не фрагментированных стимулов сопровождается уменьшением амплитуды Р3, во всех основных кортикальных отведениях и увеличением латентности компоненты.
3. В задачах селекции фрагментированных зрительных стимулов по параметрам ВП выявлены преимущественные изменения во фронтальных отделах коры. Увеличение волны N2, появление позднего позитивного комплекса ^РС), уменьшение корреляционных связей могут свидетельствовать о том, что опознание фрагментированных изображений сопровождается увеличением фронтальной "составляющей" в системе зрительного внимания.
ЛИТЕРАТУРА
1. Баранов-Крылов И.Н., Шуваев В.Т. Нейрофизиологические индикаторы произвольного и непроизвольного зрительного внимания у человека // Физиология человека. - 2000. -Т. 26, № 6. - С. 31-40.
2. Дормашев Ю.Б. Психология внимания. - М.: Тривола, 1995. - 261 с.
3. Иваницкий А.М., Ильюченок И.Р., Иваницкий Г.А. Избирательное внимание и память -вызванные потенциалы при конкуренции зрительных и слуховых словесных сигналов // Журн. ВНД им. И.П. Павлова. - 2003. - Т. 53, № 5.- С. 541-551.
4. Крупская Е.В., Мачинская Р.И. Особенности организации внимания у детей с синдромом дефицита внимания и гиперактивности (Аналитический обзор). // Журн. ВНД им.
И.П. Павлова. - 2006. - Т. 56, № 6. - С. 731741.
5. Мачинская Р.И. Нейрофизиологические механизмы произвольного внимания (Аналитический обзор) // Журн. ВНД им. И.П. Павлова. -2003. - Т. 53, № 2. - С. 133-150.
6. Рутман Э.М. Вызванные потенциалы в психологии и психофизиологии. - М.: Наука, 1979. - 248 с.
7. Фарбер Д.А., Петренко Н.Е. Опознание фрагментарных изображений и механизмы памяти // Физиология человека. - 2008. - Т. 34, № 1. - С. 5-18.
8. Шевелев И.А., Каменкович В.М., Лазарева Н.А. и др. Психофизиологическое и нейрофизиологическое исследование опознания неполных изображений // Сенсорные системы. -2003. - Т. 17, № 4. - С. 339-346.
9. Cohen J. Prefrontal cortex involved in higher cognitive functions. Introduction // Neuroimage. - 2000. - Vol. 11. - P. 378-379.
10. Coull J.T. Neural correlates of attention and arousal: in sights from electrophysiology, functional neuroimaging and psychoparmacology // Progress in Neurobiology. - 1998. - Vol. 55. -P.343-361.
11. De Fockert J.W., Rees G., Frith C.D. The role of working memory in visual selective attention // Science. - 2001. - Vol. 291. - P. 1803-1806.
12. Desimone R., Ungerleider L. Neural mechanisms of visual processing in monkeys. In: Handbook of neuropsychology. Eds F. Boller, J. Grafman. Elsevier. Amsterdam. - 1989. - Vol. 2. - P. 267299.
13. Desmedt J.E. Wave - form and neural mechanism of the decision P350 // EEG and Clin. Neurophysiol. - 1979. - Vol. 47, N 6. - P. 648-670.
14. Doniger M., Foxe John J. A Repetition Priming Study Using High-Density Electrical Mapping // Neuroimage. - 2001. - Vol. 13. - P. 305-313.
15. Fuster J.M. The Prefrontal Cortex: Anatomy, Physiology, and Neuropsychology of the Frontal Lobe. - N.-Y.: Raven Press, 1989. - 345 p.
16. Johnston W., Heinz S.P. Flexibility and capacity demands of attention // Journal of Experimental Psychology: General. - 1978. -Vol. 107, N 4. -P. 420-435.
17. Kahneman D., Treisman A. Changing views of attention and automaticity. - Orlando: Academic Press, 1984. - 268 p.
18. Kreltman N., Shorn J.C. Experimental enhancement of alpha activity // EEG and Clin. Neurophysiol. - 1965. - Vol. 18, N 2. - P. 147-152.
19. Lindsley D.B. Attention, consciousness, sleep and wakefulness // The American Journal of Psychology. - 2004. - Vol. 117, N 4. - P. 611-619.
20. Martinez A., Di Russo F., Anlo-Vento L., Hillyard S.A. Electrophysiological analysis of cortical mechanisms of selective attention to high and low spatial frequencies // Clinical Neurophysiol. - 2001. - Vol. 112, N 11. - P. 19801998.
21. Mishkin M., Ungerlieder L., Macko K. Object vision and spatial vision : two cortical pathways // Trends in Neurosci. - 1983. - Vol. 6. -P. 414-417.
22. Norman D.A., Shallice T. Attention to action:
willed and automatic control of behavior // Consciousness and Self-regulation. - 1986. -
Vol. 4. - P. 1-18.
23. Rugg M.D., Kevin A., Claire S.B. Electrophysiological Evidence for the Modulation of Retrieval Orientation by Depth of Study Processing //
Journ. of Cognitive Neuroscience. - 2000. -Vol. 12, N 4. - P. 664-678.
24. Schendan Haline E., Marta Kutas. Neurophysio-logical evidence for two processing timesfor visual object identification // Neuropsychologia. -2002. - Vol. 40. - P. 931-943.
25. Shiffrin R.M., Schneider W. Controlled and automatic human information processing. Perceptual learning, automatic attending and a general theory // Psychological Review. - 1977. -Vol. 84, N 2. - P. 127-190.
26. Stuss D.T., Picton T.W., Cerri A.M. et al. Perceptual closure and object identification: Electro-physiological responses to incomplete pictures // Brain and Cognition. - 1992. - Vol. 19. -P. 253-266.
Экспериментальная биология и медицина УДК 616.831-009.11-053:576.316.23
СОСТОЯНИЕ БЕЛОКСИНТЕЗИРУЮЩЕГО АППАРАТА У ДЕТЕЙ С РАЗЛИЧНЫМИ
ФОРМАМИ ЦЕРЕБРАЛЬНЫХ ПАРАЛИЧЕЙ
© Борзилов Е.Е., Иванов В.П., Трубникова Е.В., Стабровская Н.В.
Кафедра биологии, медицинской генетики и экологии Курского государственного медицинского университета, Курск
E-mail: [email protected]
В статье приводятся данные исследования функциональной активности белоксинтезирующего аппарата у больных детскими церебральными параличами и их родителей. Цитогенетические показатели детей с нижней спастической диплегией, спастическим гемипарезом, тетрапарезом и атонически-астатической формой церебрального паралича сравнивались между собой и с данными контрольной группы детей. Помимо этого, проводилось исследование взаимосвязи биохимических показателей крови и данных перинатального анамнеза с цитогенетическими показателями.
Снижение показателей ФАРГ у детей с церебральным параличом может рассматриваться как относительная недостаточность белоксинтезирующего аппарата клеток организма, так как от уровня экспрессии рибосомных генов зависит количество рибосомной РНК, а следовательно, и число рибосом. Установлено, что активность рибосомных генов больных с ЦП не оказывает принципиального влияния на недоношенность.
Ключевые слова: церебральный паралич, нижняя спастическая диплегия, гемипарез, тетрапарез, ато-нически-астатический синдром, функциональная активность рибосомных генов, недоношенность.
STATE OF PROTEIN-SYNTHESIZING COMPLEX AMONG CHILDREN WITH DIFFERENT
FORMS OF CEREBRAL PALSIES Borzilov E.E., Ivanov V.P., Trubnikova E.V., Stabrovskajia N.V.
Department of Biology, Medical Genetics and Ecology of Kursk State Medical University, Kursk
Research results of activity of protein-synthesizing complex among children with cerebral palsies and their parents are described in the article. Cytogenetic indices of children with lower spastic diplegia, spastic hemiparesis, tetraparesis and atonic-astatic form of cerebral palsy are compared with each other and with the ones in control group. Besides, analysis of correlations between biochemical blood indices, perinatal anamnesis and cytogenetic indices was performed.
Decrease of FARG indices among children with cerebral palsy may be considered as the relative insufficiency of protein-synthesizing complex activity of cells, because the quantity of ribosomal RNA, and thus the number of ribosomes, depends on level of ribosomal genes’ expression. It is pointed out that activity of ribosomal genes among patients with cerebral palsy doesn’t influence much upon prematurity.
Keywords: cerebral palsy, spastic diplegia, hemiparesis, tetraparesis, atonic-astatic syndrome, functional activity of ribosomal genes, prematurity.
В структуре перинатальных органических заболеваний ЦНС у детей одним из ведущих является детский церебральный паралич (ЦП). Под термином "детский церебральный паралич" подразумевается группа синдромов, возникающих в результате недоразвития или повреждения мозга, в пери-, интра- и раннем постнатальном периодах и проявляющихся нарушением мышечного тонуса, наличием парезов и неспособностью удерживать нормальную позу и выполнять целенаправленные движения [1, 4].
В динамике наблюдается увеличение числа детей, страдающих ЦП. Так, если в 1964 г. его распространение составляло 0,4 на 1000 детей, то в 1974 г. - 2,4 на 1000 [9], а в настоящее время - до 4 на 1000 детей [17].
К факторам риска развития ЦП относятся: масса при рождении менее 2500 г и более 4000 г, асфиксия плода и новорожденного, родовая травма, инфекционные болезни новорожденных, многоплодная беременность [1, 2, 11]. В последние годы отмечается рост заболеваемости ЦП в связи с улучшением качества выхаживания недоношенных детей с
экстремально низкой массой тела, среди которых риск возникновения ЦП значительно выше, чем в группе доношенных новорожденных [12, 13, 19].
Таким образом, постоянный рост заболеваемости ЦП требует дальнейшего изучения причин и разработки методов его профилактики.
При большинстве клинических форм ЦП имеет место субгипотрофия либо гипотрофия различной степени пораженных конечностей, что может указывать на недостаточность энергетического обмена в организме. В этой связи представляется целесообразным изучение функционирования белок-
синтезирующего аппарата у детей с ЦП, в частности - рибосомных генов (РГ).
Число генов, кодирующих рибосомную РНК (рРНК), колеблется от нескольких сотен до нескольких тысяч в зависимости от вида эукариот [14]. Они находятся в одной или нескольких хромосомах в областях с характерной морфологией, названных ядрышковыми организаторами [20]. У человека кластеры РГ расположены в районах вторичных перетяжек 5 пар акроцентрических хромосом [5, 10]. Во время интерфазы эти участки объединяются в ядрышки - структуры, в которых идет активная транскрипция генов рРНК, процессинг про-рРНК и сборка рибосом. Таким образом, общим правилом является то, что уровень транскрипции рРНК является адаптивным признаком и строго соответствует определенному уровню метаболизма клеток и организма в целом [3, 15, 18].
Целью нашего исследования явилось изучение уровня функциональной активности рибосомных генов (ФАРГ) у детей с ЦП и их родителей и сравнение полученных данных с результатами контрольных групп; разделение здоровых и больных детей по копийности РГ и анализ клинических и лабораторных показателей внутри соответствующих совокупностей.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Материалом для клинического и биохимического исследования послужила выборка из BB детей с ЦП, среди которых у 2B детей имела место нижняя спастическая диплегия,
32 ребенка страдали спастическим гемипарезом, 17 детей - спастическим тетрапарезом, у 11 детей отмечался атонически-астатический синдром. Контрольную группу для детей составил 51 условно здоровый индивид, контрольную группу для взрослых составили 70 условно здоровых человек. Был собран акушерский анамнез, включавший: срок беременности, вес и рост при рождении, оценку по шкале Апгар.
Биохимическое исследование включало определение глюкозы крови, кальция (Са), фосфора (Р) и количества лейкоцитов.
Цитогенетическое обследование проведено 48 больным с ЦП, 37 матерям и 16 отцам детей с ЦП, 51 здоровому ребенку и 70 здоровым взрослым. Выборка больных с ЦП состояла из 32 мальчиков и 16 девочек. Среди больных у 18 детей наблюдалась нижняя спастическая диплегия, у 12 детей был спастический гемипарез, 14 детей страдали спастическим тетрапарезом и у 4 детей была атониче-ски-астатическая форма.
Культивирование клеток, и их окраску проводили по общепринятой методике [8, 16]. Состояние ФАРГ определяли на мета-фазных хромосомах с помощью метода световой микроскопии визуально по пятибалльной шкале [6].
Для проверки достоверности различий между исследуемыми совокупностями использовали параметрические критерии Стью-дента и Фишера. Для анализа корреляционных взаимосвязей применяли метод Пирсона. Уровень значимости принимали р<0,05 [7].
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Установлено, что средний показатель ФАРГ у детей с ЦП составил 18,02±0,25 условных единиц (усл. ед.), что статистически значимо ниже, чем в контрольной группе - 19,43±0,27 уел. ед. (1=3,77, р=0,0003). При этом достоверное снижение отмечалось за счет ФАРГ по хромосомам группы Б:
11,89±0,25 уел. ед. - в контроле и 10,58±0,26 уел. ед. - у детей с ЦП (1=4,48, р=0,000024). В ФАРГ по хромосомам группы О различий выявлено не было. Выявленные различия наблюдались как у мальчиков, так и у девочек с ЦП. Также в группе детей с ЦП выявле-
ны достоверные различия в сравнении с условно здоровыми детьми по таким показателям, как: число хромосом, вступивших в ассоциацию (1=3,26, р=0,002), и количество ассоциаций (1=3,48, р=0,0008). Следует отметить, что последняя закономерность была характерна лишь для мальчиков с ЦП.
Среднее значение ФАРГ у мальчиков с ЦП составило 18,29+0,31 уел. ед., у девочек -17,46±0,43 уел. ед. Статистически значимых различий по всем изучаемым показателям в зависимости от пола у больных не выявлено. Также не выявлено значимых различий между показателями ФАРГ родителей и детей с ЦП.
Средние показатели ФАРГ среди отцов и матерей детей с ЦП также отличались незначительно: 18,00+0,4 и 18,51+0,24 уел. ед. соответственно. Однако были выявлены статистически значимые различия между показателями ФАРГ родителей детей с ЦП и контрольной группой взрослых - 19,83±0,23 усл. ед. (1>3,4, р<0,0005).
Наименьшие значения ФАРГ у детей с ЦП выявлены в группе с атонически-астатическим синдромом - 17,4+0,45 усл. ед. и спастическим гемипарезом - 17,49+0,6. В группах с нижней спастической диплегией и спастическим тетрапарезом средний уровень ФАРГ составил 18,15±0,44 и 18,47±0,4 усл. ед. соответственно. Выявлены статистически значимые различия в ФАРГ по 10 хромосомам между группой детей со спастическим гемипарезом и контролем (1=3,3, р=0,002), между группой детей с нижней спастической диплегией и контролем (1=2,59, р=0,01). Заслуживает внимания тот факт, что достоверные различия по ФАРГ хромосом группы Б в сравнении с контролем отмечались не только в группах с нижней спастической диплегией (1=2,82, р=0,006) и спастическим гемипарезом (1=3,47, р=0,001), но и среди детей со спастическим тетрапарезом (1=3,12, р=0,003), несмотря на отсутствие достоверных различий по суммарной ФАРГ у данной группы больных.
При последующем анализе дети с ЦП были разделены на низкокопийных (N=26) и среднекопийных (N=22). Интересно, что процент низкокопийных детей с ЦП от общей выборки составил 54%, в то время как среди здоровых детей данный показатель был равен
12% (N=4). В группе низкокопийных детей с ЦП отмечалось достоверное различие по общему уровню ФАРГ (16,65+0,15 усл. ед.) в сравнении с низкокопийными здоровыми детьми (17,53+0,15 усл. ед.): 1=2,18, р=0,04. В группе среднекопийных детей с ЦП наблюдались статистически значимые различия по уровню ФАРГ хромосом групп Б в сторону снижения - 11,37 усл. ед. (1=2,1, р=0,04) и О в сторону увеличения 8,14 усл. ед. (1=2,17, р=0,03) в сравнении со среднекопийными здоровыми детьми (12,0 усл. ед. для хромосом группы Б и 7,41 усл. ед. для хромосом группы О). Также у среднекопийных детей с ЦП выявлены статистически более низкие показатели числа хромосом в ассоциации (1=2,63, р=0,01) и количества ассоциаций (1=2,92, р=0,01). Достоверных различий по исследуемым показателям акушерского анамнеза и биохимических анализов установлено не было.
При разделении больных ЦП на доношенных и недоношенных достоверные различия выявлены лишь по росто-весовым показателям и сроку беременности. Различий по цитогенетическим показателям между данными группами не выявлено.
Рассмотрев полученные данные, нам представлялось важным обращение к приемам многомерной статистики. Был проведен корреляционный анализ в отдельных статистических совокупностях: в группе детей с ЦП и контроле, - по полу, копийности, срокам беременности, а также по формам ЦП. Во всех статистических совокупностях установлена высокая достоверная корреляционная связь между числом хромосом, вступивших в ассоциацию и количеством ассоциаций.
Суммарная ФАРГ детей с ЦП коррелировала с показателями ФАРГ по хромосомам групп Б (г=0,6734) и О (г=0,7420). Данная зависимость была также характерна для детей с нижней спастической диплегией и спастическим гемипарезом. Общая ФАРГ детей со спастическим тетрапарезом коррелировала лишь с ФАРГ по хромосомам группы О (г=0,7379), в то время как в группе детей с атонически-астатической формой ЦП отмечалась связь суммарной ФАРГ и ФАРГ по хромосомам группы Б (г=0,9613). Отметим, что у девочек с ЦП имела место более сильная связь суммарной ФАРГ с показателями
Таблица 1
Корреляционная матрица показателей ФАРГ детей с ЦП
Суммарная ФАРГ детей с ЦП ФАРГ детей с ЦП по хромосомам гр. Б ФАРГ детей с ЦП по хромосомам гр. О Количество ассоциаций Количество хромосом в ассоциации
Суммарная ФАРГ детей с ЦП 1,00 N=48 р= 0,001
ФАРГ детей с ДЦП по хромосомам гр. Б 0,67* N=48 1,00 N=48 Р= 0,001
ФАРГ детей с ДЦП по хромосомам гр. О 0,74* N=48 0,004 N=48 Р=0,98 1,00 N=48 р= 0,001
Количество ассоциаций - 0,05 N=48 р=0,76 - 0,17 N=48 Р=0,25 0,09 N=48 р=0,53 1,00 N=48 р= 0,001
Количество хромосом в ассоциации - 0,04 N=48 р=0,8 -0 ,18 N=48 Р=0,23 0,11 N=48 р=0,47 0,99* N=48 1,00 N=48 р= 0,001
Примечание: * - р<0,05 - 0,001
ФАРГ по хромосомам групп Б (г= 0,79, р=0,001) и О (г= 0,77, р=0,001), чем у мальчиков (г=0,61, р=0,001 для Б-хромосом, г=0,73, р=0,001 для О-хромосом).
У детей с ЦП наблюдалась обратная отрицательная связь уровня ФАРГ по О-хромосомам с количеством баллов по шкале Апгар (г= -0,31, р=0,042), в основном за счет группы детей с нижней спастической дипле-гией (г= -0,55, р=0,03). Также у детей с ЦП выявлена обратная отрицательная связь числа хромосом, вступивших в ассоциацию (г= -0,37, р=0,02), и количества ассоциаций (г= -0,3625, р=0,03) с уровнем Са в крови. У девочек с ЦП установлена прямая корреляционная зависимость числа хромосом, вступивших в ассоциацию (г=0,61, р=0,02), и количества ассоциаций (г=0,59, р=0,02) с уровнем глюкозы в крови.
При анализе корреляционных матриц детей с ЦП по копийности установлено следующее: у низкокопийных больных отмечалась прямая связь суммарной ФАРГ с показателем ФАРГ по Б-хромосомам (г=0,65, р=0,001) и обратная отрицательная связь между показателями ФАРГ по хромосомам Б и О (г= -0,69, р=0,001). Также в данной группе возрастание ФАРГ по О-хромосомам сопровожда-
лось увеличением числа хромосом в ассоциации (г=0,42, р=0,03) и количества ассоциаций (г=0,4, р=0,04). Помимо этого, обнаружена обратная отрицательная связь числа баллов по шкале Апгар с суммарной ФАРГ (г= -0,58, р=0,003) и с уровнем глюкозы в крови (г= -0,43, р=0,04).
В группе среднекопийных детей с ЦП выявлена корреляционная связь ФАРГ по О-хромосомам с показателем суммарной ФАРГ (г= 0,57, р=0,01) и с показателем ФАРГ по хромосомам группы Б (г= -0,56, р=0,01). Отмечалась прямая положительная связь количества баллов по шкале Апгар с ФАРГ по Б-хромосомам (г= 0,58, р=0,01) и обратная отрицательная связь - с ФАРГ по О-хромосомам (г= -0,5, р=0,03).
Разделение детей с ЦП на доношенных и недоношенных выявило следующие особенности исследуемых групп. В обеих группах отмечалась прямая связь суммарной ФАРГ с ФАРГ по Б- и О-хромосомам, однако в группе недоношенных больных связь с ФАРГ по О-хромосомам была несколько выше (г=0,83, р=0,001), чем в группе доношенных (г=0,59, р=0,003). Также среди доношенных детей с ЦП отмечалась практически одинаковая обратная отрицательная связь количества хро-
