ДИНАМИКА ЭНЦЕФАЛОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПОЛУШАРИЙ ГОЛОВНОГО МОЗГА У ДЕВОЧЕК ПОДРОСТКОВОГО ВОЗРАСТНОГО ПЕРИОДА
ДИНАМИКА ЭНЦЕФАЛОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПОЛУШАРИЙ ГОЛОВНОГО МОЗГА У ДЕВОЧЕК ПОДРОСТКОВОГО ВОЗРАСТНОГО ПЕРИОДА
Аннотация
Цель исследования — изучение динамики энцефалометрических параметров полушарий конечного мозга у девочек подросткового возрастного периода.
Ключевой задачей современной нейробиологии является выведение энцефалометрических вариантов морфогенеза полушарий головного мозга и их интерпретация в контексте индивидуального развития церебральных структур в разных половозрастных группах, и в особенности у детей подросткового возрастного периода. Установлено, что рост головного мозга у девочек, с одной стороны, характеризуется большей стабильностью и устойчивостью к расстройствам нейроразвития, а с другой — повышенной чувствительностью к тревожным и аффективым расстройствам, детерминированным гормональной активностью и социальными факторами. В то же время при сохраняющейся недостаточности исследований в детской рентгенологии накопление данных о динамики энцефалометрической изменчивости структур полушарий для девочек подросткового возраста при нейровизуализации представляет актуальность создания дифференциальных для нормального развития и патологических изменений морфологических критериев.
Было проведено ретроспективное исследование по материалам архивных МР-томограмм головного мозга 120 девочек (30 девочек для каждой возрастной группы) 12–15 лет. Были проанализированы энцефалометрические показатели мозга, обоих полушарий и формирующих их долей. Оценка динамики определялась по коэффициенту приращения параметра.
По результатам анализа нами была сформирована половозрастная модель динамики церебральных структур для девочек в виде нелинейной кривой с пиками наибольших энцефалометрических изменений в начале подросткового возраста (наиболее усиленный) и в конце (менее интенсивный). Установлено, что для девочек характерно двустороннее развитие теменных и височных долей, и наиболее интенсивный, с наличием левополушарной асимметрии рост левых лобной и затылочной доли в начале подросткового возраста.
Обнаруженная в ходе половозрастной динамики энцефалометрическая изменчивость в приросте может использоваться в детской рентгенологии как критерии нормального нейроразвития полушарий большого мозга для девочек подросткового возраста.
1. Введение
Несмотря на недавно установленные модели нормального морфогенеза головного мозга на уровне групп от детского и до зрелого возраста, важнейшими задачами для нейробиологии и возрастной анатомии остаются выведение энцефалометрических вариантов «нормы» и их интерпретация в контексте индивидуального нейроразвития церебральных структур
. Подростковый возрастной период, характеризующийся выраженной пластичностью и чувствительностью центральной нервной системы ребёнка к внешним и внутренним факторам, признан одним из ключевых этапов в формировании большого мозга и, в особенности, его полушарий, а пополнение знаний об их индивидуальной морфологической изменчивости, полученных при помощи данных нейровизуализации, позволит выявить и дифференцировать структурные отклонения от нейротипичного развития . В то же время для лучевой диагностики в педиатрии наблюдается дефицит прикладных исследований, которые отражали бы варианты и критерии нормального морфогенеза полушарий головного мозга для конкретных периодов развития .И тем не менее, представленные результаты по нейровизуализации церебральных параметров у детей подросткового возраста весьма интересны и требуют разбора. Так, по результатам исследования Brain Development Cooperative Group (2012), при оценке динамики регионарных объёмов головного мозга у подростков обоих полов, установлено превалирование объёмов мозга и затылочной доли в среднем 3,2% у мальчиков, по сравнению с аналогичными группами девочек . Однако, по данным Л.М. Веренги и соавт., мозг девочек характеризуется не только меньшим абсолютным объемом полушарий по сравнению с мальчиками, но и спектром энцефалометрических паттернов. Авторы пишут, что у девочек подросткового возрастного периода объём серого вещества в коре и базальных ганглиях больше в целом на 3,3% при сравнении с группами мальчиков, а меньшая вариабельность для долей полушарий и региональных объёмов мозга, проявляющаяся в виде меньшего разброса их значений и отсутствием точек экстремума, вероятно, обуславливает большую устойчивость к появлению органических нейропсихиатрических расстройств и параллельно повышенный риск манифестации тревожных и аффективных нарушений ,
.При этом, часть авторов считает спорной роль полового фактора в нейроразвитии полушарий, ссылаясь на доминирующую роль аллометрических пропорций краниального отдела к росту тела как для мальчиков, так для девочек . А.Н. Качкуркин и соавторы утверждают, что несмотря на часто сообщаемые рентгенологами данные за половые различия у девочек подросткового возраста в морфометрии долей полушарий и организации серого вещества коры, существующие данные при детальном рассмотрении весьма неоднозначны и представлены несколькими половозрастными векторами развития, требующими дальнейшего уточнения в динамике .
Таким образом, изучение возрастной динамики для энцефалометрических параметров полушарий у девочек и выведение паттернов нейроразвития для определённых возрастных промежутков является актуальным направлением для лучевой диагностики в педиатрии, а полученные данные «стабильной нейробиологической нормы» предоставят возможность разработки морфометрических предикторов для психических и поведенческих нарушений, манифестирующих при влиянии гормональных и средовых факторов в подростковом возрастном периоде
, . Целью исследования является изучение динамики энцефалометрических параметров полушарий большого мозга у девочек подросткового возрастного периода.2. Методы и принципы исследования
Было проведено ретроспективное исследование по материалам архивных протоколов МР-томограмм головного мозга 120 девочек (30 девочек для каждой возрастной группы) 12–15 лет, (согласно периодизации возраста АПН СССР, Москва, 1965). В исследование были включены дети без зарегистрированных в истории развития органических и функциональных психоневрологических заболеваний. В ходе исследования нами были проанализированы следующие церебральные параметры: 1) высота (мм), 2) ширина (мм), 3) общий объём мозга (см³), 4) широтно-продольный и 5) высотно-продольный показатели мозга (%); 6) длина (мм), 7) ширина (мм), 8) высота (мм), широтно-продольный и 10) высотно-продольный показатели для правого и левого полушарий (%); длина (мм), 11) лобной, 12) теменной, 13) затылочной и 14) височной доли для полушарий с обеих сторон.
Выявляемая возрастная динамика определялась по коэффициенту приращения показателя (Wc, %), согласно формуле И.И. Шмальгаузена . Количественные показатели энцефалометрических показателей полушарий оценивались на предмет соответствия нормальному распределению с помощью критерия Колмогорова-Смирнова. Статистическую обработку данных проводили с использованием пакета Statistica 12.0 (StatSoft Inc., CША) и Microsoft Excel 2016 для Windows. Для сравнения средних величин в нормально распределенных совокупностях численных данных использовался t-критерий Стьюдента. Различия энцефалометрических показателей считали статистически значимыми при p <0,05.
3. Основные результаты
При проведении статистического анализа для величин полушарий значимые по приросту и эквивалентные по количеству изменения у девочек определяются при сравнении возрастных групп 12–13 лет, и 14–15 лет. Стоит отметить, что первая группа (12–13 лет) отличается качественно по процентажу прироста от второй (14–15 лет) и характеризует более интенсивный рост преимущественно как обоих полушарий в длину (приращение на 11,07% и 10,25% для правого и левого полушарий), так и их отделов за счёт двустороннего приращения теменных (на 30,23% и 23,49% для правого и левого полушарий), левой лобной и левой затылочной долей (на 12,86% и 11,23% соответственно). В то же время во второй группе для всех показателей наблюдается преимущественно отрицательная, вариативная по величине динамика, за исключением высотно-продольного показателя обоих полушарий с сохраненным приращением (прирост на 2,35% и 6,91% для правого и левого полушарий соответственно) (см. табл. 1).
Таблица 1 - Обобщение данных по возрастной динамике энцефалометрических показателей полушарий у девочек подросткового возрастного периода
Исследуемый показатель | 12/13 лет | 13/13 лет | 14/15 лет | Характеристика прироста |
Объем мозга, см³ | 2,29 | -0,13 | -8,42 | −−− |
Длина правого полушария, мм | 11,07х | 0,06 | -4,00 | ↑−− |
Длина левого полушария, мм | 10,25х | 0,54 | -6,08х | ↑−↓ |
Ширина мозга, мм | -0,22 | -0,52 | -9,61 | −−− |
Ширина правого полушария, мм | -2,13 | 2,81х | -6,45х | −↑↓ |
Ширина левого полушария, мм | 1,76 | -4,12х | -5,81х | −↓↓ |
Высота мозга, мм | -4,01 | -0,32 | -2,89 | −−− |
Высота правого полушария, мм | -18,85 | 6,27х | -3,60х | −↑↓ |
Высота левого полушария, мм | -19,31 | 0,00 | 1,20 | −−− |
Широтно-продольный показатель мозга, % | -12,66х | -0,50 | -3,48 | ↓−− |
Широтно-продольный показатель правого полушария, % | -14,94х | 2,95 | -0,49 | ↓−− |
Широтно-продольный показатель левого полушария, % | -9,42х | -4,81х | 0,25 | ↓↓− |
Высотно-продольный показатель мозга, % | -16,93х | -0,27 | 2,86 | ↓−− |
Высотно-продольный показатель правого полушария, % | -33,56х | 6,11х | 2,35х | ↓↑↑ |
Высотно-продольный показатель левого полушария, % | -34,18х | 0,34 | 6,91х | ↓−↑ |
Длина правой лобной доли, мм | 5,76 | -0,88 | -0,26 | −−− |
Длина левой лобной доли, мм | 12,86х | -3,52 | -11,17х | ↑−↓ |
Длина правой теменной доли, мм | 30,23х | -5,00 | -33,72х | ↑−↓ |
Длина левой теменной доли, мм | 23,49х | 0,45 | -30,90х | ↑−↓ |
Длина правой затылочной доли, мм | 11,93 | -5,42 | -30,23х | −−↓ |
Длина левой затылочной доли, мм | 11,23х | -4,34х | -34,01х | ↑↓↓ |
Длина правой височной доли, мм | -46,52 | -17,54х | -3,64х | −↓↓ |
Длина левой височной доли, мм | -46,42 | -22,73х | 0,00 | −↓− |
Примечание: изменчивость возрастных различий – Wc, %; знаком «×» в ячейках таблицы обозначены статистически значимые для возрастной динамики показатели девочек; в последнем столбце символ «↑» – характеризует положительную динамику для показателя с течением возраста; символ «↓» – характеризует отрицательную динамику; символ «−» обозначает отсутствие статистически достоверной динамики
Выявленную возрастную динамику для роста полушарий у девочек можно представить в виде параболической кривой (см. рис. 1), в которой наибольшие пики значимых половозрастных изменений приходятся на начало и конец подросткового периода; при этом первый пик имеет преимущественно положительную динамику прироста показателей полушарий, а для терминального пика, напротив, не было зафиксировано выраженного положительного роста.
Рисунок 1 - Параболическая характеристика динамики церебральных параметров у девочек в течение подросткового возрастного периода (12-15 лет)
Примечание: числа на горизонтальной оси обозначают суммарное количество статистически значимых различий в трёх рассматриваемых возрастных промежутках
4. Обсуждение
Обнаруженные нами наиболее интенсивные морфологические изменения для церебральных параметров у девочек, приходящиеся на ранний (12–13 лет) и поздний (14–15) пубертатный период, согласуются с нейроанатомическими концепциями о смещенных на 1–2 года и детерминированных полом, границах морфогенеза мозга в подростковом возрасте, что, в свою очередь, соответствует установленным максимальным пикам для роста большого мозга в период второго детства
.Для динамики роста полушарий девочек отмечается преимущественно двустороннее развитие теменных и височных долей для всех возрастных интервалов, а также интенсивный прирост в объёме левых лобной и затылочной долей в начале подросткового возрастного периода.
Весьма интересные и двойственные результаты динамики в виде вариативно чередующегося приращения обусловлены, по-видимому, интенсивным пруннингом нейронов церебральной коры и миелинизацией её белого вещества. Так, сообщается, что в коре некоторых долей полушарий у мальчиков и девочек подросткового возраста, а также периода второго детства происходят изменения по типу уменьшения объёма серого вещества и, в то же время увеличения доли миелизированных нервных волокон в белом веществе, обусловленные оптимизацией нейронных сетей в ходе пруннинга
, . С другой стороны, выявленный разброс в приращении церебральных показателей может быть связан с индивидуальными вариациями в темпе роста собственно мозгового отдела черепа, и в частности его продольного размера .Комплексное изучение взаимосвязи параметров нейрокраниологии с аспектами реорганизации цито- и миелоархитектоники у подростков, требует проведения дальнейших прикладных исследований в нейроморфологии с междисциплинарным подходом и их дальнейшего анализа.
5. Заключение
При изучении динамики энцефалометрических параметров полушарий для девочек подросткового возраста установлена анатомическая модель развития для структур большого мозга в виде нелинейных кривых с пиками наибольших энцефалометрических изменений: в начале подросткового возраста (наиболее усиленный) и в конце (менее интенсивный). Выявлены возрастные морфологические паттерны, за счёт которых преимущественно осуществляется морфогенез полушарий (двустороннее развитие теменных и височных долей, с наиболее интенсивным левополушарным ростом лобной и затылочной доли в начале полового созревания). Обнаруженные в ходе возрастной динамики церебральные изменения в каждом возрастном промежутке могут быть интерпретированы в детской рентгенологии как морфологические варианты нормального нейроразвития головного мозга.