ДИНАМИКА ЭНЦЕФАЛОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ МОЗОЛИСТОГО ТЕЛА И АСИММЕТРИЧЕСКОЙ ИЗМЕНЧИВОСТИ ПОЛУШАРИЙ ГОЛОВНОГО МОЗГА У ДЕТЕЙ ПОДРОСТКОВОГО ВОЗРАСТНОГО ПЕРИОДА
ДИНАМИКА ЭНЦЕФАЛОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ МОЗОЛИСТОГО ТЕЛА И АСИММЕТРИЧЕСКОЙ ИЗМЕНЧИВОСТИ ПОЛУШАРИЙ ГОЛОВНОГО МОЗГА У ДЕТЕЙ ПОДРОСТКОВОГО ВОЗРАСТНОГО ПЕРИОДА
Аннотация
Цель исследования — изучение особенностей динамики показателей мозолистого тела и билатеральной асимметрии полушарий у детей подросткового возрастного периода. Одной из приоритетных задач современной нейроанатомии и нейрофизиологии является установление энцефалометрических вариантов нормы для морфогенеза больших полушарий и мозолистого тела у детей, и в особенности у подростков, в контексте межполушарного взаимодействия и латерализации высших нервных и психических функций при обучении и коммуникации. Нами был проведен ретроспективный анализ энцефалометрических параметров полушарий большого мозга и мозолистого тела по материалам архивных МР-томограмм головного мозга у 240 мальчиков и девочек 13–16 лет и 12–15 лет соответственно (60 человек по 30 мальчиков и девочек в каждой возрастной группе), целях рационального и эквивалентного сравнения по полу возраст был дифференцирован на 4 возрастных интервала (IIV). Динамика определялась по коэффициенту приращения параметра. По результатам исследования нам не удалось обнаружить определённую морфологическую паттерность для асимметрической изменчивости полушарий при внутригрупповом сравнении мальчиков и девочек разных возрастных интервалов. Однако были определены и статичные асимметрические различия полушарий мальчиков во всех анализируемых возрастах и правополушарная асимметрия для ширины полушарий и длин лобных и височных долей у девочек (14 и 15 лет). При анализе нейроразвития мозолистого тела установлена положительная зависимость всех параметров от пола (у мальчиков 14-ти лет; девочек 12-ти и 14-ти лет) за исключением конца подросткового возрастного периода (IV интервал), характеризующегося полным исчезновением половых различий. Для девочек характерно более стабильное нейроразвитие мозолистого тела (пики активности морфогенеза 12–13 и 13–14 лет), тогда как у мальчиков наблюдается более вариабельная модель роста, с пиком выраженных морфологических изменений в 15–16 лет. Обнаруженные в ходе половозрастной динамики морфометрические различия в билатеральной асимметрии полушарий и морфогенезе структур мозолистого тела могут быть использованы в нейровизуализации и детской неврологии как паттерны нормального развития головного мозга.
1. Введение
Изучение морфометрических особенностей полушарий конечного мозга представляет значительный научный междисциплинарный интерес, особенно в аспекте нейроразвития и возникающей в ходе него половозрастной изменчивости . Согласно установленным нейробиологическим концепциям, для полушарий большого мозга характерно возникновение билатеральной асимметрии, выраженность которой детерминирована половым диморфизмом . При этом некоторые исследователи выдвигают гипотезы о зависимости двусторонней асимметрии церебральных структур от индивидуальных аллометрических пропорций тела, однако данные взгляды не являются общепризнанными в нейроанатомическом сообществе , , . Данная вариабельность результатов обусловлена недостаточным количеством прикладных рентгенологических исследований, освещающих нормальный морфогенез энцефалометрических параметров, поскольку акцент большинства современных работ в области лучевой диагностики смещен на изучение макро- и микроанатомических структурных изменений в условиях патологии, что придает актуальность выбранной теме исследования , . В то же время благодаря развитию таких не инвазивных методов нейровизуализации, как магнитно-резонансная томография, стало возможным прижизненное рассмотрение отдельных церебральных структур как в статическом режиме, так и в динамике с коррелятами на пол и асимметричную изменчивость в любой возрастной группе . Особый интерес вызывает подростковый возрастной период, с характерными для него интенсивными гормональными изменениями, которые влияют как на целый организм, так и на его отдельные составляющие, в том числе и на нервную ткань больших полушарий и мозолистого тела , .
Общеизвестно, что по ходу полового созревания для полушарий конечного мозга мальчиков отмечается более выраженная левополушарная асимметрия, обусловленная интенсивным развитием латеритизации высших корковых функций, в то время как развитие полушарий у девочек характеризуется более равномерным и симметричным, без определённой тенденции к билатеральной асимметрии , . В настоящий момент активно обсуждается и роль комиссурального аппарата, как ключевого в подростковом возрасте звена межполушарного взаимодействия, участвующего в формировании и закреплении типов мышления и индивидуальных поведенческих моделей .
Установлено, что общий размер мозолистого тела больше у мальчиков по сравнению с девочками, при этом установлены зависимые от пола модели роста объёма белого вещества, определяющие преимущественное развитие мозолистого тела , . Так, у мальчиков-подростков отмечается преобладание миелинизированных волокон по объёму в передних и средних сегментах, в то время как у девочек — в задних . Важно учитывать, что морфометрические изменения структур конечного мозга детерминированы как внутренними, физиологическими изменениями организма, так и внешними социально-гуманитарными факторами по типу адаптации в социальной среде, обучения и коммуникации в школах и учреждениях дополнительного образования, что представляет актуальность изучения асимметрической изменчивости структур полушарий и особенностей возрастной динамики мозолистого тела уже не только для лучевой диагностики в педиатрии, но и для детской нейропсихологии в контексте межполушарного взаимодействия . Таким образом, целью данного исследования является изучение особенностей динамики показателей мозолистого тела и билатеральной асимметрии полушарий у детей подросткового возрастного периода.
2. Методы и принципы исследования
Было проведено ретроспективное исследование по материалам заключений архивных МР-томограмм головного мозга 240 мальчиков и девочек (60 человек по 30 мальчиков и девочек в каждой возрастной группе) 13–16 лет и 12–15 лет соответственно, согласно возрастной периодизации онтогенеза, принятой АПН СССР (Москва, 1965). В исследование были включены дети, в анамнезе которых не было зарегистрировано органической патологии ЦНС, психических поведенческих расстройств. В целях пропорционального сопоставления энцефалометрических структур у мальчиков и девочек в динамике, исходя из отличающихся границ для их подросткового возраста, он был разделён на 4 возрастных интервала (I — девочки 12-ти лет/мальчики 13-ти лет; II — девочки 13-ти лет/ мальчики 14-ти лет; III — девочки 14-ти лет/ мальчики 15-ти лет; IV — девочки 15-ти лет/мальчики 16-ти лет).
Были проанализированы следующие церебральные параметры:
1) высота (мм);
2) ширина (мм);
3) общий объём мозга (см³);
4) широтно-продольный показатель мозга (%);
5) высотно-продольный показатели мозга (%);
6) длина (мм);
7) ширина (мм);
8) высота (мм);
9) широтно-продольный показатель для правого и левого полушарий (%);
10) высотно-продольный показатели для правого и левого полушарий (%);
11) длина лобной доли для правого и левого полушарий (мм);
12) длина теменной доли для правого и левого полушарий (мм);
13) длина затылочной доли для правого и левого полушарий (мм);
14) длина височной доли для правого и левого полушарий (мм).
Половозрастная изменчивость мозолистого тела оценивалась по таким морфометрическим показателям, как: общие
1) общая длина;
2) общая толщина мозолистого тела;
3) площадь поперечного сечения;
4) длина валика;
5) длина колена мозолистого тела.
Оцениваемая при сравнении выборок динамика определялась по коэффициенту приращения показателя (Wc, %), согласно формуле Шмальгаузена . Количественные показатели энцефалометрических параметров полушарий и мозолистого тела оценивались на предмет соответствия нормальному распределению с помощью критерия Колмогорова-Смирнова. Статистическую обработку данных проводили с использованием пакета Statistica 12.0 (StatSoftInc., CША) и Microsoft Excel 2016 (MicrosoftCorp., США) 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
В ходе проведения статистического анализа при внутригрупповом расчёте для большинства морфометрических параметров большого мозга нами не было определено значимых различий в межполушарной асимметрии для обоих полов. Во всех возрастных группах мальчиков выраженная межполушарная разность единична и демонстрирует статичность в виде превалирования высотно-продольного показателя для левого полушария у детей 15-ти лет (на 2,40% относительно правого полушария), а для длины височной доли у мальчиков 16-ти лет выявлена правополушарная асимметрия (разность 2,35%) (см. рис. 1).
Рисунок 1 - Различия в межполушарной асимметрии энцефалометрических показателей полушарий у мальчиков и девочек в конце подросткового периода при внутригрупповом сравнении
Примечание: 15-16 лет, IV возрастной интервал; здесь и далее знаками «*» и «×» обозначены статистически значимые различия в группах сравнения мальчиков и девочек соответственно
Рисунок 2 - Различия в межполушарной асимметрии энцефалометрических показателей полушарий у мальчиков и девочек в 14-15 лет при внутригрупповом сравнении
Примечание: III возрастном интервал
Таблица 1 - Обобщение данных за половую динамику энцефалометрических показателей полушарий в четырех возрастных интервалах (I-IV)
Показатель/ возрастной интервал | Длина мозолистого тела (мм) | Длина колена мозолистого тела (мм) | Длина валика мозолистого тела (мм) | Толщина мозолистого тела (мм) | Площадь поперечного сечения (см²) | Превалирующие различия по полу |
I | -1,31 | -3,91x | -2,18x | -0,46 | 1,15 | ♀ |
II | 3,09* | 5,80* | 5,68* | 2,04* | 3,43* | ♂ |
III | -1,60 | -2,82x | -4,78x | -0,69 | 7,27* | ♀ |
IV | 0,00 | 0,00 | 0,00 | 0,00 | 0,00 | - |
Примечание: изменчивость половых различий - Wc, %; здесь и далее знаком «*» в ячейках таблицы обозначены показатели мальчиков, статистически значимо различающиеся от аналогичных структур у девочек Знаком «×» обозначены показатели девочек, статистически значимо различающиеся от аналогичных параметров мальчиков. В последней строке таблицы символ «♂»- обозначает превалирующий по количеству статистически достоверных различий мужской пол, а символ «♀» - женский
У мальчиков было выявлено отсутствие возрастной изменчивости для длины мозолистого тела, а наименьшую пластичность и отрицательный по отношению к динамике процентаж демонстрировали его толщина и площадь поперечного сечения (см. таб. 2). Для девочек определяется иной характер изменений. Так, нами зафиксировано отсутствие динамики для толщины мозолистого тела, в то время как площадь поперечного сечения обладает наименьшей чувствительностью к изменению возрастных диапазонов (см. таб. 3).
Таблица 2 - Обобщение данных по возрастной динамике энцефалометрических показателей полушарий у девочек подросткового возрастного периода
Показатель | Девочки 12/13 лет | Девочки 13/14 лет | Девочки 14/15 лет | Характеристика прироста |
Длина мозолистого тела (мм) | -5,80x | 8,20x | -7,65x | ↓↑↓ |
Длина колена мозолистого тела (мм) | -32,32x | 21,43x | -18,87x | ↓↑↓ |
Длина валика мозолистого тела (мм) | -12,38x | 19,85x | -29,70x | ↓↑↓ |
Толщина мозолистого тела (мм) | -20,69 | 1,69 | -5,36 | −−− |
Площадь поперечного сечения (см²) | -6,67x | 0,00 | 4,76x | ↓−↑ |
Примечание: (изменчивость возрастных различий - Wc, %); здесь и далее в последнем столбце символ «↑» - характеризует положительную динамику для показателя с течением возраста; символ «↓» - характеризует отрицательную динамику; символ «−» обозначает отсутствие статистически достоверной динамики
Таблица 3 - Обобщение данных по возрастной динамике энцефалометрических показателей полушарий у мальчиков подросткового возрастного периода
Показатель | Мальчики 13/14 лет | Мальчики 14/15 лет | Мальчики 15/16 лет | Характеристика прироста |
Длина мозолистого тела (мм) | 6,16 | -3,98 | -3,38 | −−− |
Длина колена мозолистого тела (мм) | 18,71* | -20,87* | -8,49* | ↑↓↓ |
Длина валика мозолистого тела (мм) | 18,46* | -19,27* | -7,92* | ↑↓↓ |
Толщина мозолистого тела (мм) | 13,04 | -21,05* | -1,79 | −↓− |
Площадь поперечного сечения (см²) | 0,30 | 1,18 | -7,94* | −−↓ |
Примечание: изменчивость возрастных различий - Wc, %
4. Обсуждение
Результаты исследования не выявили статистически значимой зависимости между возрастными интервалами и динамикой асимметрической изменчивостью церебральных структур у мальчиков и девочек. Тем не менее мы можем говорить о единичных и статичных по возрастному интервалу различиях, демонстрирующих большее их значение для правого полушария у обоих полов.
При изучении половозрастной изменчивости мозолистого тела нами были установлены следующие энцефалометрические тенденции. Так, для девочек характерно более равномерное нейроразвитие в виде параболы с двумя пиками, характеризующими наиболее интенсивные морфологические возрастные изменения: в начале (группа девочек 12–13 лет) и в конце (группа девочек 14–15 лет) подросткового возраста (см. рис. 3). У мальчиков, напротив, отмечается более неравномерный морфогенез, вероятно, характеризующий становление латерализации для функций ориентации и координации при межполушарном взаимодействии, а общий рисунок возрастной динамики соответствует логарифмической зависимости, с пиком наибольших морфологических изменений в конце полового созревания (15–16 лет) (см. рис. 4), что не противоречит данным прочих нейроанатомических исследований , .
Рисунок 3 - Параболическая характеристика динамики структур мозолистого тела у девочек в течение подросткового возрастного периода
Примечание: 12-15 лет; здесь и далее числа на горизонтальной оси обозначают суммарное количество статистически значимых различий в трёх рассматриваемых возрастных промежутках
Рисунок 4 - Логарифмическая характеристика динамики церебральных структур мозолистого тела у мальчиков в течение подросткового возрастного периода
Примечание: 13-16 лет
5. Заключение
При изучении асимметрической изменчивости показателей полушарий головного мозга у подростков были определены нелинейные поло-зависимые модели, заключающиеся в статичной по билатеральной асимметрии изменчивости полушарий у мальчиков в течение всего периода полового созревания, и правополушарной асимметрии для ширины полушарий, длины лобных и височных долей у девочек 14-ти и 15-ти лет. При исследовании гендерной изменчивости структур мозолистого тела была установлена положительная динамика по всем параметрам у мальчиков 14-ти лет, и девочек 12-ти и 14 лет, при этом в конце подросткового возраста половые различия нивелируются. Возрастная динамика морфогенеза мозолистого тела у девочек является более стабильной, с пиками наиболее интенсивного развития в 12–13 и 14–15 лет, в то время как у мальчиков динамика параметров мозолистого тела характеризуется более наиболее неравномерным развитием, с пиком в 15–16 лет.