Возможности исследования коннектома человека в связи с нарушением речевых функций

Авторы

  • Валерия Всеволодовна Кемстач Российский государственный педагогический университет им. А. И. Герцена https://orcid.org/0000-0002-0047-3428
  • Светлана Игоревна Беляева Российский государственный педагогический университет им. А. И. Герцена https://orcid.org/0000-0002-8014-5407
  • Игорь Всеволодович Саковский Российский государственный педагогический университет им. А. И. Герцена https://orcid.org/0000-0001-8947-1463

DOI:

https://doi.org/10.33910/2686-9527-2020-2-2-182-187

Ключевые слова:

коннектом человека, нарушения речи, когнитивные функции, коммуникационная эффективность, восстановление, здоровое функционирование

Аннотация

В данном обзоре рассмотрены возможности, которые предоставляет изучение коннектома человека, в том числе один из прикладных аспектов — возможности его исследования в целях восстановления нарушенных речевых функций. Актуальность изучения коннектома человека как модели, охватывающей совокупность связей между элементами — межнейронными связями, — определяется ресурсом его реабилитационного потенциала при различных повреждениях головного мозга. Понимание иерархической организации коннектома человека может предоставить новый взгляд на то, каким образом заболевания влияют на топологию и функционирование мозга. Социальная актуальность определяется высокой потребностью в эффективных реабилитационных мероприятиях, проводимых после нарушений мозгового кровообращения. Так, ежегодно в мире переносят инсульт около 6 млн человек, в России — более 450 000 человек, что является не только причиной снижения качества жизни этих людей, но и главной причиной частичной или полной потери их трудоспособности. При этом восстановление нарушенных когнитивных функций является первостепенной задачей психологической реабилитации.

В настоящее время ученые располагают диапазоном методов, позволяющих исследовать структурно-функциональную организацию мозга на макро-, мезо- и микроуровнях. Определено, что некоторые участки с большим количеством связей играют центральную роль в сетевой организации в целом, участвуя в многочисленных ее коммуникациях, и таким образом являются узлами коммуникаций. Такая разноуровневая организация коннектома человека позволяет найти новые пути к оценке того, каким образом повреждения головного мозга влияют на его морфологию и функционирование.

Одним из самых серьезных нарушений когнитивных функций после острого нарушения мозгового кровообращения является афазия. Восстановление речевой функции — один из важнейших факторов, определяющих качество жизни человека в дальнейшем. Результаты исследований показали, что метод анализа коннектома человека является наиболее эффективным для оценки слухового восприятия. Также его эффективность подтверждена при оценке таких функций речи, как номинативная и функции повторения.

Библиографические ссылки

Bennett, S. H., Kirby, A. J., Finnerty, G. T. (2018) Rewiring the connectome: Evidence and effects. Neuroscience & Biobehavioral Reviews, vol. 88, pp. 51–62. DOI: 10.1016/j.neubiorev.2018.03.001 (In English)

Bookheimer, S. Y., Salat, D. H., Terpstra, M. et al. (2019) The lifespan human connectome project in aging: An overview. Neuroimage, no. 185, pp. 335–348. DOI: 10.1016/j.neuroimage.2018.10.009 (In English)

Bosboom, J. L., Stoffers, D., Wolters, E. Ch. et al. (2009) MEG resting state functional connectivity in Parkinson’s disease related dementia. Journal of Neural Transmission, vol. 116, no. 2, pp. 193–202. DOI: 10.1007/s00702-008-0132-6 (In English)

Brookshire, B. L., Chapman, S. B., Song, J., Levin, H. S. (2000) Cognitive and linguistic correlates of children’s discourse after closed head injury: A three-year follow-up. Journal of the International Neuropsychological Society, vol. 6, no. 7, pp. 741–751. DOI: 10.1017/s1355617700677019 (In English)

Bullmore, E., Sporns, O. (2009) Complex brain networks: Graph theoretical analysis of structural and functional systems. Nature Reviews Neuroscience, no. 10, pp. 186–198. DOI: 10.1038/nrn2575 (In English)

Gong, G., He, Y., Concha, L. et al. (2009) Mapping anatomical connectivity patterns of human cerebral cortex using in vivo diffusion tensor imaging tractography. Cerebral Cortex, vol. 19, no. 3, pp. 524–536. DOI: 10.1093/cercor/bhn102 (In English)

Greicius, M. D., Krasnow, B., Reiss, A. L., Menon, V. (2003) Functional connectivity in the resting brain: A network analysis of the default mode hypothesis. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, vol. 100, no. 1, pp. 253–258. DOI: 10.1073/pnas.0135058100 (In English)

Hagmann, P., Cammoun, L., Gigandet, X. et al. (2008) Mapping the structural core of human cerebral cortex. PLoS Biology, vol. 6, no. 7, article e159. DOI: 10.1371/journal.pbio.0060159 (In English)

Howell, B. R., Styner, M. A., Gao, W. et al. (2019) The UNC/UMN Baby Connectome Project (BCP): An overview of the study design and protocol development. Neuroimage, vol. 185, pp. 891–905. DOI: 10.1016/j.neuroimage.2018.03.049 (In English)

Kaiser, M., Martin, R., Andras, P., Young, M. P. (2007) Simulation of robustness against lesions of cortical networks. European Journal of Neuroscience, vol. 25, no. 10, pp. 3185–3192. DOI: 10.1111/j.1460-9568.2007.05574.x (In English)

Lassalle-Lagadec, S., Sibon, I., Dilharreguy, B. et al. (2012) Subacute default mode network dysfunction in the prediction of post-stroke depression severity. Radiology, vol. 264, no. 1, pp. 218–224. DOI: 10.1148/radiol.12111718 (In English)

Lynall, M. E., Bassett, D. S., Kerwin, R. et al. (2010) Functional connectivity and brain networks in schizophrenia. Journal of Neuroscience, vol. 30, no. 28, pp. 9477–9487. DOI: 10.1523/jneurosci.0333-10.2010 (In English)

Mason, M. F., Norton, M. I., Van Horn, J. D. et al. (2007) Wandering minds: The default network and stimulus independent thought. Science, vol. 315, no. 5810, pp. 393–395. DOI: 10.1126/science.1131295 (In English)

Raichle, M. E., Snyder, A. Z. (2007) A default mode of brain function: A brief history of an evolving idea. Neuroimage, vol. 37, no. 4, pp. 1083–1090; 1097–1099. DOI: 10.1016/j.neuroimage.2007.02.041 (In English)

Rehme, A. K., Grefkes, C. (2013) Cerebral network disorders after stroke: Evidence from imaging-based connectivity analyses of active and resting brain states in humans. The Journal of Physiology, vol. 591, no. 1, pp. 17–31. DOI: 10.1113/jphysiol.2012.243469 (In English)

Sechenov, I. M. (1952) Fiziologiya nervnykh tsentrov (Iz lektsij, chitannykh v sobranii vrachej v Moskve, v 1889–1890 gg.) [Physiology of nerve centers (From lectures given at a meeting of doctors in Moscow, in 1889–1890)]. Moscow: USSR Academy of Sciences Publ., 236 p. (In Russian)

Sporns, O., Honey, C. J., Kotter, R. (2007) Identification and classification of hubs in brain networks. PLoS One, vol. 2, no. 10, article e1049. DOI: 10.1371/journal.pone.0001049 (In English)

Sporns, O., Tononi, G., Kotter, R. (2005) The human connectome: A structural description of the human brain. PLoS Computational Biology, vol. 1, no. 4, article e42. DOI: 10.1371/journal.pcbi.0010042 (In English)

Stakhovskaya, L. V., Klochikhina, O. A., Kovalenko, V. V., Bogatyreva, M. D. (2013) Epidemiologiya insul’ta v Rossii po rezul’tatam territorial’no-populyatsionnogo registra (2009–2010) [Epidemiology of stroke according to the results of the territorial population register in Russia (2009–2010)]. Zhurnal nevrologii i psikhiatrii im. S. S. Korsakova — S. S. Korsakov’s Journal of Neurology and Psychiatry, vol. 113, no. 5, pp. 4–10. (In Russian)

Van den Heuvel, M. P., Sporns, O. (2011) Rich-club organization of the human connectome. Journal of Neuroscience, vol. 31, no. 44, pp. 15775–15786. DOI: 10.1523/jneurosci.3539-11.2011 (In English)

Van den Heuvel, M. P., Sporns, O. (2019) A cross-disorder connectome landscape of brain dysconnectivity. Nature Reviews Neuroscience, vol. 20, no. 7, pp. 435–446. DOI: 10.1038/s41583-019-0177-6 (In English)

Yourganov, G., Fridriksson, J., Rorden, C. et al. (2016) Multivariate connectome-based symptom mapping in poststroke patients. Journal of Neuroscience, vol. 36, no. 25, pp. 6668–6679. DOI: 10.1523/jneurosci.4396-15.2016 (In English)

Опубликован

2020-10-06

Выпуск

Раздел

Статьи