http://www. *****/Nauch_obzor/
ИПИИО МГППУ, лаборатория исследования трудностей обучения
Март 2011 г.
Автор реферата: м. н.с.
Редактор реферата: зав. лаб.
Реферат на тему «Модель мозговой организации когнитивного контроля»
Обзор статей:
1. Casey B. J., Durston S. From behavior to cognition to the brain and back: what have we learned from functional imaging studies of attention deficit hyperactivity disorder? // The American Journal of Psychiatry. – 2006. – Vol. 163. – Issue 6. – P. 957-960.
2. Nigg J. T., Casey B. J. An integrative theory of attention-deficit/hyperactivity disorder based on the cognitive and affective neurosciences. // Development and Psychopathology. – 2005. – Vol. 17. – Issue 3. – P. 785-806.
3. Casey B. J., Thomas K. M., Welsh T. F., Badgaiyan R. D., Eccard C. H., Jennings J. R., Crone E. A. Dissociation of response conflict, attentional selection, and expectancy with functional magnetic resonance imaging. // Proceedings of the National Academy of Sciences. – 2000. – Vol. 97. – Issue 15. – P. .
4. Casey B. J., Tottenham N., Fossela J. Clinical, imaging, lesion, and genetic approaches toward a model of cognitive control. // Developmental Psychobiology. – 2002. – Vol. 40. – Issue 3. – P. 237-254.
Реферируемый цикл статей посвящен проблеме построения и экспериментальной верификации модели мозговой организации системы когнитивного контроля и механизмов её нарушения при СДВГ.
Первые представления о мозговых механизмах систем регуляции поведения были сформулированы авторами в ходе исследования произвольного зрительного внимания (Casey et al., 2000). Теоретической базой исследования послужила модель двух мозговых подсистем зрительного внимания – задней (теменная кора, латеральное коленчатое тело, подушка таламуса), отвечающей за зрительно-пространственную ориентировку внимания, и передней (дорзолатеральная префронтальная кора, передняя часть поясной извилины), связанной с процессами нисходящей регуляции процессов переработки информации – активации релевантных и торможением нерелевантных действий (Posner, Petersen, 1990). В качестве методов исследования был выбран эксперимент по типу фланговой задачи (flanker task) с высоковероятными и низковероятными событиями в сочетании с нейровизуализацией (фМРТ).
В ходе исследования было показано, что при выполнении фланговой задачи задействуются 3 основные области мозга, каждая из которых решает при этом свою специфическую задачу:
· дорзолатеральная префронтальная кора и передняя часть поясной извилины (передняя система внимания) - разрешение возникшего конфликта (увеличение активации при инконгруэнтной фланговой стимуляции) в ходе нисходящей модуляции со стороны фронтальных отделов мозга
· переднетеменная кора, глазодвигательный центр во фронтальной коре, правое полушарие мозжечка (задняя система внимания) – обеспечение перевода и удержания взора и фокуса внимания к конкретному релевантному решаемой задаче региону в зрительном поле (ориентировка внимания)
· хвостатое ядро и кора островка – отслеживание вероятностного компонента событий (увеличение активации при появлении низковероятных событий)
Также авторами было показано, что заднетеменные области мозга (40 поле Бродмана) и часть слуховой коры (41 и 42 поля Бродмана), напротив, демонстрируют снижение активации при решении предложенной задачи, демонстрируя реципрокный характер отношений с активацией переднетеменных и фронтальных отделов. Авторы предполагают, что переднетеменная и заднетеменная мозговые системы реализуют различные взаимоисключающие стратегии переработки информации: так, переднетеменная система внимания сужает фокус восприятия, концентрируясь на конкретной области пространства, тогда как заднетеменная система восприятия, напротив, расширяет поле обрабатываемых стимулов, вовлекая фовеальные области зрения.
В дальнейшем на основании метаанализа разнообразных эмпирических данных была сформулирована двухкомпонентная модель мозговой организации когнитивного контроля (Casey, Tottenham, Fossela, 2002). Под когнитивным контролем авторы понимают способность к разрешению конфликта между конкурирующими стимулами или схемами действия посредством торможения нерелевантных данных и поддержанию обработки релевантных. В качестве синонимов данного термина авторы оперируют понятиями «саморегуляция» (self-regulation – см. Casey, Durston, 2006), «настройка внимания» (attentional bias) и «центральный управляющий» («central executive»), за которыми стоит возможность нисходящего модулирования процессов обработки информации и осуществления действия за счет процессов избирательного подавления или активации.
Авторы выделяют в системе когнитивного контроля две различные подсистемы действий, обеспечение которых связано с работой различных мозговых механизмов:
· Подсистема подавления нерелевантных действий, обеспечиваемая базальными ганглиями, в особенности структурами хвостатого ядра
· Подсистема избирательной активации и интенсификации релевантных психических содержаний и действий, связанная с деятельностью префронтальных отделов мозга
Адекватность данной схемы обосновывается посредством анализа многочисленных данных клинических, нейровизуализационных и генетических исследований.
Представления о мозговой организации зрительного внимания и когнитивного контроля легли в основу модели мозговых механизмов нарушения психической деятельности при СДВГ, предложенной авторами в результате обобщения богатого эмпирического материала (Nigg, Casey, 2005). Согласно данной модели, система произвольного внимания и когнитивного контроля, нарушенная при СДВГ, включает в себя следующие подсистемы со своими специфическими мозговыми механизмами:
· Фронтостриальные и фронтомозжечковые подсистемы – задача детекции и прогнозирования вероятностей происходящих событий
· Фронтоамигдалярная подсистема – задача маркирования эмоциональной значимости события
Данная модель в дальнейшем нашла своё подтверждение в различных нейровизуализационных исследованиях (см. метаанализ данных в работе Casey, Durston, 2006). При выполнении задач, требующих произвольного зрительного внимания, дети с СДВГ демонстрируют дефицитарность следующих иерархически организованных подсистем когнитивного контроля и произвольного внимания и соответствующих им мозговых подсистем:
· Высшие процессы когнитивного контроля - разрешение конфликта: фронтальные отделы (лобные области и передняя поясная извилина)
· Подчиненные им процессы, создающие необходимые условия для разрешения: конфликта:
А) Пространственное внимание, задача перевода взора в релевантную задаче область зрительного поля и удержания на ней фокуса внимания: теменные отделы коры
Б) Анализ вероятностного компонента происходящих событий, создание основы для адекватного прогнозирования, без которого невозможны процессы планирования - передача информации о том, какое событие может произойти в текущей ситуации с наибольшей вероятностью, сигнализирование об изменении вероятностной структуры ситуации при появлении низковероятных событий, требующих значительного усиления процессов планирования и контроля: хвостатое ядро и мозжечок
Обобщение всех полученных данных позволяет сделать вывод о наличии следующих мозговых механизмов обеспечения произвольного внимания и когнитивного контроля:
· Дорзолатеральная лобная кора и передняя поясная извилина – разрешение конфликта в обработке информации посредством удержания и интенсификации обработки релевантной информации или схем действия; вершина иерархической структуры данной мозговой системы.
Подчиненные передним отделам мозга подсистемы:
· Переднетеменная кора, глазодвигательный центр в передних отделах мозга, подушка таламуса, латеральное коленчатое тело – пространственная ориентировка внимания
· Хвостатое ядро (базальные ганглии), кора островка, мозжечок; фронтостриальные и фронтомозжечковые связи:
а) оценка вероятностного компонента событий
б) хвостатое ядро – разрешение конфликта посредством подавления нерелевантных действий
· Фронтоамигдалярные связи – маркирование эмоциональной значимости происходящих событий
Нарушение любого из данных компонентов может привести к дисфункции всей системы когнитивного контроля и сбоям в работе процессов произвольного внимания, что характерно для нарушения развития произвольной регуляции в варианте СДВГ. Созданная авторами модель обладает высокой теоретической и клинической значимостью и методологически непротиворечиво согласуется с представлениями о системной динамической локализации ВПФ, на которых основывается отечественный нейропсихологический подход.
