РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ ОБРАЗОВАНИЯ ИНСТИТУТ ВОЗРАСТНОЙ ФИЗИОЛОГИИ Крупская Екатерина Вадимовна

1. ОСОБЕННОСТИ ОРГАНИЗАЦИИ ВНИМАНИЯ У ДЕТЕЙ МЛАДШЕГО ШКОЛЬНОГО ВОЗРАСТА С СИНДРОМОМ ДЕФИЦИТА ВНИМАНИЯ И ГИПЕРАКТИВНОСТИ РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ ОБРАЗОВАНИЯ ИНСТИТУТ ВОЗРАСТНОЙ ФИЗИОЛОГИИ Крупская Екатерина Вадимовна МачинскаяРегина Ильинична лаборатория нейрофизиологии когнитивной деятельности develop.physiol@inbox.ru

2. СДВГ – отклонения в поведении, выражающиеся преимущественно в нарушениях регуляции деятельности и различных компонентов внимания.

3. Критерии СДВГ по DSM-IV

4. Дифференциальная диагностика СДВГ • Индивидуальные особенности темперамента • Неврозы и невротические реакции • Церебрастенический синдром при соматических заболеваниях • Побочные эффекты лечения некоторыми препаратами (антигистаминными средствами, теофиллином) • Резидуальные явления перенесенной черепно-мозговой травмы, нейроинфекции, интоксикации • Другие формы ММД: дислексия, дисграфия, дискалькулия • Заболевания щитовидной железы • Значительное снижение остроты слуха • Эпилепсия • Психические расстройства:патохарактерологическое развитие, олигофрения, аутизм, шизофрения, маниакально-депрессивный синдром • Синдром Туретта • Наследственные синдромы: Вильямса, Смита-Мажениса, Беквита-Видеманна, фрагильной Х-хромосомы

5. ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА РАЗВИТИЕ У РЕБЕНКА СИНДРОМА ДЕФИЦИТА ВНИМАНИЯ С ГИПЕРАКТИВНОСТЬЮ

6. ГЕНЕТИЧЕСКАЯ ПРЕДРАСПОЛОЖЕННОСТЬ Исследования: генеалогии лиц с СДВГ: анализ наличия признаков гиперактивности у матери и отца [D.L. Pauls et al, 1983], других родственников [J. Biederman et al, 1992], а также при сравнении монозиготных и дизиготных близнецовых пар [D.P. Cantwell, 1972; J.J. Gillis et al, 1992; F. Levy et al, 1997], молекулярной генетики П. Хейзера и соавт. [P. Heiser et al, 2004], полиморфизм генов дофаминовых рецепторов DRD4, DRD5 и транспортного белка DAT1 (некоторые исследователи включают в этот список так же гены SNAP-25 и 5HT1B [J. Mill et al, 2005]) Генетической детерминированности особенностей морфологического строения различных систем мозга, а также сроков их созревания. Подтверждающие это предположение данные представлены в работах [J.R. Morrison, M.A. Stewart. 1973; L. Willerman, 1973; J. Biederman et al. 1992; A. Thapar et al., 1995; N. Gogtay et al., 2002 ].

7. ДИСФУНКЦИЯ НЕЙРОМЕДИАТОРНЫХ СИСТЕМ Низкий уровень активации мозга, связанный соснижением активностинорадреналинана уровне ретикулярной формации и базальных ганглиев[A.I. Zametkin., I.L. Rapoport, 1987]. снижение уровнядофаминергической активности в корковых областях (передние извилины), что проявляется в виде когнитивных дефицитов, и повышение такой активности в подкорковых областях (хвостатое ядро) [F.X. Castellanos, 1997] сложнаясистемная дисфункциянейромедиаторов (предположительно -моно- и катехоламинов и серотонина) [R.D. Оades, 1987]

8. НЕЙРОАНАТОМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ МРТ исследования (обобщенные данные): Специфические зоны мозга с высокой концентрацией дофаминовых рецепторов по объему меньше у детей с СДВГ, чем в контрольной группе. У детей с СДВГ наблюдается меньший объем белого вещества в правой лобной области и больший объем затылочных отделов обоих полушарий У детей с СДВГ меньший объем мозолистого тела Effect sizes reported in MRI studies of brains of children with ADHD(from James M. Swanson et al, Clinical and Cognitive Definitions of Attention Deficits in Children with Attention-Deficit/Hyperactivity Disorder, 2004)

9. КОГНИТИВНЫЕ ДЕФИЦИТЫ У ДЕТЕЙ С СДВГ Penningtonand Ozonoff (1996): дети с СДВГ демонстрируют дефицит управляющих функций , при выполнении таких тестов как ханойская и лондонская башня, струп-тест и различных тестах с использование парадигм предполагающих оттормаживание ответной реакции (go/no-go, stop signal, and continuous performance tasks), трудностей при выполнении заданий не связанных с управляющими функциями не обнаружено. Sergeant et al. (2002): дети с СДВГ демонстрируют трудности в заданиях связанных с необходимостью оттормаживания ответной реакции, (задания типа струп теста и stop signal парадигмы) однако аналогичные трудности отмечаются и в других исследованных группа (с двигательными расстройствами, нарушениями чтения) без СДВГ, т.е.такие трудности не являются специфичными именно для группы с СДВГ Особенности мотивационных процессов, приводящие к невозможности длительно удерживать внимание (Sonuga-Barke, Houlberg, and Hall, 1994 Booth et al., 2004) В литературе по теме отмечается, что батареи когнитивных тестовне являются чувствительнымиили специфичными в отношении СДВГ.

10. СДВГ – отклонения в поведении, выражающиеся преимущественно в нарушениях регуляции деятельности и различных компонентов внимания. • Исследования СДВГ в когнитивной психологии и психофизиологии свидетельствуют о неоднородности этого синдрома. • В основе различных нарушений регуляции деятельности могут лежать: • Дефицит управляющих «лобных» функций (Barkley ,1998) • Дефицит энергетических ресурсов (Sergeant et al.,1999) • Особенности мотивационных процессов, приводящие к невозможности длительно удерживать внимание (Sonuga-Barke, Houlberg, and Hall, 1994 Booth et al., 2004)

11. Нейрофизиологические механизмы внимания. • Функцией внимания является контроль и организация деятельности. Эта функция осуществляется с помощью специализированных мозговых систем (источников вниманияили регуляторных систем), которые оказывают модулирующее избирательное влияние на структуры мозга, участвующие в ее реализации, формируя, таким образом, функциональные системы • Основные данные получены в ходе экспериментальных исследований внимания с анализом: • Вызванной ЭА (ССП) у человека • Нейронной активности у обезьян и кошек • данных функциональной нейровизуализации (PET, fMRI)

12. Функциональные модулирующие системы мозга, обеспечивающие основные составляющие внимания Компоненты внимания, как деятельности контроля и регуляции Информационный (селективность, избирательность внимания) активационный (уровень бодрствования) Мотивационный (поддержание внимания) • Системы взаимодействующих ассоциативных зон коры и глубинных структур: • корково-гиппокампальная • (ориетировочный рефлекс) • таламо-париетальная (непроизвольное избирательное внимание), • фронто-таламическая (произвольное избирательное внимание) • Системы неспецифической и избирательной активации • стволово-таламо-кортикальная (РФ), • базально (ядра базального переднего мозга) -кортикальная • стриопалидарная (базальные ганглии) лимбические структуры, высший регуляторный центр - медиальные области лобной доли, передняя цингулярная извилина Р.И. Мачинская, Н.В. Дубровинская, 2003; Р.И. Мачинская, 2003 Модулирующие (регуляторные) системы мозга

13. Данные о нарушениях различных аспектов внимания и организации деятельности [K. Konrad et al, 2004; J.M. Swanson et al, 1991; R.A. Barkley et al, 1992 и др.] у детей с разными типами СДВГ позволяют предположить, что в основе неоднородности этого синдрома может лежать незрелость или дисфункция регуляторных систем мозга разного уровня. Для исследования этого предположения представляется актуальным комплексный анализ функционального состояния регуляторных систем мозга и особенностей организации различных аспектов внимания у гиперактивных детей младшего школьного возраста.

14. Гипотеза исследования: Особенности организации внимания у разных подгрупп детей с СДВГ существенно зависят от степени зрелости мозговых систем, обеспечивающих избирательную регуляцию и неспецифическую активацию коры больших полушарий.

15. Цель исследования: Комплексный электрофизиологический и психофизиологический анализ зрелости регуляторных систем мозга и организации процесса внимания у гиперактивных детей младшего школьного возраста. Выявление зависимости особенностей нарушений внимания от характера функциональной зрелости регуляторных систем мозга.

16. Методическиеаспекты исследования контингент испытуемых В исследовании приняли участие 129 праворуких детей (95 в возрасте 7-8 лет, 34 – в возрасте 9-10 лет), обучавшихся в массовой школе, не имевших неврологических нарушений в анамнезе и выраженных (очаговых и/или эпилептиформых) изменений фоновой электрической активности (ЭА) мозга.

17. Методическиеаспекты исследования для выявления детей с признаками дефицита внимания и гиперактивного поведения использовалась методика В.Р. Кучмы, А.Г. Платоновой [1997], состоящая из двух оригинальных опросников - оценочных шкал для родителей и учителей и сбора данных анамнеза. Опросники содержат утверждения об особенностях поведения ребенка и соответствуют диагностическим критериям DSM-IV и МКБ-10. Заключение о наличии и степени выраженности школьных трудностей делалось на основе экспертного мнения учителя и данных о школьной успеваемости. Были выделены три варианта успеваемости: отсутствие трудностей обучения (средняя оценка 4-5), незначительные трудности обучения (средняя оценка 3-4), выраженные трудности обучения (средняя оценка 2-3).

18. Методическиеаспекты исследования Для оценки функционального состояния и функциональной зрелости регуляторных систем мозга использовались ЭЭГ критерии, выявленные при качественном визуальном анализе ЭА мозга детей дошкольного и младшего школьного возраста [Р.И. Мачинская, И.П. Лукашевич, М.Н. Фишман, 1997].

19. ЭЭГ паттерны, характеризующие функциональное состояние глубинных регуляторных структур мозга Группы колебаний с частотой 4-6 Гцв теменных и центральных областях– высокий уровень активности синхронизирующих систем неспецифического таламуса (мезодиэнцефальный уровень) Генерализованные группы колебаний с частотой 4-6 Гц - высокий уровень активности синхронизирующих систем ствола мозга Группы колебаний с частотой 4-6 Гцв передних отделах мозга- изменение функционального состояния фронто-таламической регуляторной системы Группы колебаний с частотой 4-6 Гцв задних отделах мозга– дефицит неспецифической активации со стороны РФ стволамозга

20. ЭЭГ критерии соответствия функционального состояния глубинных регуляторных структур возрастной норме

21. Методическиеаспекты исследования исследование особенностей организации неспецифического зрительного внимания : тест«Простое обнаружение редкого стимула»[P. Zimmermann, P. North, B. Fimm, 1993], активационный компонент внимания – дефицит активационного компонента внимания проявляется в увеличении времени реакции при опознании простого редкого стимула в ситуациях с короткими (2750 мс ) предстимульными задержками мотивационный компонент внимания – дефицит мотивационного компонента внимания (снижение эффективности длительного произвольного внимания - бдительности) проявляется в увеличении времени реакции при опознании простого редкого стимула в ситуациях с длинными (3000 и 3250 мс) предстимульными задержками

22. Методическиеаспекты исследования исследование особенностей организации избирательного зрительного внимания : тест «Иерархическая буква» [D. Navon, 1977]. информационный компонент внимания - дефицит информационного компонента внимания проявляется в увеличении времени реакции при опознании иерархического стимула, наиболее ярко в ситуациях с конфликтным типом стимула Предъявление тестов осуществлялось с помощью компьютерной программы в оболочке «Butterfly» [B.V. Pulkin, 1996]

23. Методическиеаспекты исследования статистическая обработка результатов осуществлялась с помощью дисперсионного анализа (ANOVA, Repeated Measures ANOVA), точного критерия Фишера для таблиц сопряженности признаков 2х2 и Т-критерия с использованием стандартного пакета статистических программ SPSS 10,0.

24. ЭЭГ – паттерны, характеризующие функциональное состояние РС мозга у детей 7-8 лет 1- контрольная группа 2- незрелость фронто-таламической системы 3 - дефицит неспецифической активации 1 2 3

25. ** * ** ** Распределение ЭЭГ - признаков, характеризующих функциональное состояние глубинных регуляторных структур мозга у гиперактивных детей 7-8 лет и детей контрольной группы того же возраста 1 - отсутствие билатерально-синхронных изменений на ЭЭГ, 2 – наличие ЭЭГ признаков заинтересованности стволовых и/или диэнцефальных структур, 3 - наличие ЭЭГ признаков функциональной незрелости системы неспецифической активации со стороны ретикулярной формации ствола мозга, 4 - наличие признаков функциональной незрелости фронто-таламической регуляторной системы. (**р<0,05 и *р=0,098) %

26. Фронто-таламическая регуляторная система (ФТС) Система неспецифической активации мозга (СНА) Префронтальная кора Медиодорзальное ядро таламуса Ретикулярная формация ствола мозга

27. Распределение ЭЭГ-паттернов, характеризующих функциональное состояние РС мозга у детей с СДВГ без трудностей обучения (белые столбики) и с трудностями обучения (цветные столбики) % 1 - отсутствие билатерально-синхронных изменений на ЭЭГ, 2 – наличие ЭЭГ признаков заинтересованности стволовых и/или диэнцефальных структур, 3 - наличие ЭЭГ признаков функциональной незрелости системы неспецифической активации со стороны ретикулярной формации ствола мозга, 4 - наличие признаков функциональной незрелости фронто-таламической регуляторной системы. (**р<0,05 и *р=0,098)

28. фиксация цель фиксация 2 с Время реакции Межпробный интервал 2750-3000-3250 мс Схема эксперимента «Простое обнаружение редкого стимула»

29. Факторы, анализируемые в ситуации обнаружения простого редкого стимула Межстимульный интервал рассматривался в качестве внутри-индивидуального фактора (within-subjects) (3 уровня – 2750мс/3000мс/3250мс); в качестве меж-индивидуальных (групповых) факторов (between-subjects) рассматривались функциональное состояние РС мозга (3 уровня – контроль / ДНА / НФТС) и возраст (2 уровня – 7-8 лет и 9-10 лет)

30. специфика организации активационного и мотивационного компонентов внимания мс мс контроль ДНА НФТС 3 2 1 Распределение времени реакции при простом обнаружении сигнала у детей 7-8 (дальние столбики) и 9-10 (ближние столбики) лет в зависимости от интервала между стимулами и состояния РС Время реакции при минимальном межстимульном интервале у детей 7-8 лет время реакции при простом обнаружении зрительного сигнала достоверно уменьшается с возрастом при переходе от 7-8 к 9-10 годам активационный компонент внимания наименее эффективен в группе детей с ДНА у детей с НФТС увеличение временного интервала приводит к замедлению реакции, что свидетельствует о трудностях мотивационного компонента произвольного удержания внимания в этой группе детей

31. фиксация звук цель + E фиксация E 100мс + 500мс Время реакции Исследование избирального произвольного внимания (информационный аспект) Схема эксперимента «Иерархическая буква» Межпробный интервал 1500мс

32. Образцы стимулов, использованных в тесте «Иерархическая буква»

33. Факторы, анализируемые в ситуации опознания иерархической буквы Статистическая обработка данных исследования избирательного зрительного внимания в ситуации опознания иерархической буквы осуществлялась с помощью модели RM ANOVA, в которой переменными служили значение времени реакции при правильном опознании. В качестве внутри-индивидуальных факторов (within-subjects) рассматривались: ситуация (sit) (2 уровня – глобальный аспект / локальный аспект), стимул (stim) (3 уровня – совпадающий / конфликтный / нейтральный); в качестве меж-индивидуальных факторов (between-subjects) – функциональное состояние РС мозга (ЭЭГ_РС1) (3 уровня – Норма / ДНА / НФТС) и возраст (age) (2 уровня – 7-8 лет и 9-10 лет).

34. контроль ДНА НФТС контроль ДНА НФТС специфика организации информационного компонента внимания Распределение времени реакции при правильном обнаружении маленькой буквы - локальный аспект фигуры (а) и большой буквы – глобальный аспект фигуры (б) у детей 7-8 и 9-10 лет в зависимости от вида стимула (незаштрихованный – совпадающий, вертикальная штриховка – конфликтный, горизонтальная штриховка – нейтральный) и состояния РС мозга а б На основании дисперсионного анализа для испытуемых всех групп были выявлены общие закономерности организации зрительного избирательного внимания в ситуации опознания иерархической буквы. Обнаружено высоко достоверное влияние факторов “ситуация”, “стимул” и их взаимодействия во всех группах.

35. контроль ДНА НФТС специфика организации информационного компонента внимания Уровень достоверности по Т-критерию групповых различий разности времени реакции при опознании локального и глобального аспектов буквы для детей 7-8 лет Распределение разностей во времени реакции при правильном опознании локального и глобального аспектов буквы у детей 7-8 и 9-10 лет в зависимости от вида стимула (незаштрихованный – совпадающий, вертикальная штриховка – конфликтный, горизонтальная штриховка – нейтральный) и состояния РС мозга В ситуации восприятия иерархического зрительного стимула удетей с незрелостью фронто-таламической системы выявлено снижение эффективности процессов произвольного избирательного внимания в виде достоверного увеличения разности во времени реакции при распознании локального и глобального аспектов буквы по сравнению с контрольной группой и группой с дефицитом неспецифической активации.

36. Выводы • Синдром гиперактивности с дефицитом внимания является неоднородным как по функциональному состоянию регуляторных систем мозга, так и по организации процесса внимания. • У детей с незрелостью системы неспецифической активации головного мозга в наибольшей степени страдает активационный компонент внимания, дефицит неспецифической активации не оказывает отрицательного влияния на формирование мотивационного и информационного компонентов внимания. • Незрелость фронто-таламической системы приводит к формированию особого типа организации внимания с преобладанием дефицитов информационного и мотивационного компонентов. • Возрастные и индивидуальные особенности функционального созревания регуляторных структур головного мозга в значительной степени определяют гетерохронию и неравномерность формирования различных компонентов зрительного внимания у детей младшего школьного возраста.

37. Схема структурирования ЭЭГ информации (Лукашевич, Мачинская, Фишман, 1994) Ключевые вопросы ЭЭГ диагностики Функциональное состояние коры Общемозговые изменения Локальные измененияфункционального состояния коры Функциональное состояние глубинных регуляторных структур ЭЭГ феномены, соответствующие ключевым вопросам Блок 4 Биллатерально-синхронная отклоняющаяся электрическая активность мозга Блок 1 характеристики альфа-ритма Блок 2 Диффузная отклоняющаяся электрическая активность мозга Блок 3 Локальная отклоняющаяся электрическая активность мозга

38. Functional system of cortical areas needed for relevant information processing Selective modulation of cortical zones activity Fronto-thalamic regulatory system Prefrontal cortex MD nuclei of thalamus Reticular nuclei of thalamus Intralaminar complex of thalamus Limbic structures