Воображение движения и его практическое применение

Научная статья, опубликованная в Журнале высшей нервной деятельности.

Мокиенко О.А, Черникова Л.А, Фролов А.А, Бобров П.Д.

Физиологические механизмы, лежащие в основе процесса воображения движения, во многом сходны с механизмами двигательного контроля, что можно использовать для реабилитации пациентов с двигательными нарушениями. У пациентов с грубым парезом воображение движения может быть единственным методом, направленным на двигательное восстановление. В связи с этим в последнее десятилетие возрос интерес к изучению функции воображения движения. Контролировать тренировки воображения движения можно с помощью технологии интерфейс мозг – компьютер.

Воображение движения относится к когнитивно-перцептивным процессам; это мысленное выполнение движения, не сопровождающееся какой-либо периферической (мышечной) активностью. Разделяют визуальное и кинестетическое воображение движений. В первом случае человек представляет зрительный образ собственного движения, рассматривая его как бы от третьего лица. Во втором случае он создает кинестетическое ощущение движения. В последние годы изучению функции воображения движения уделяется особое внимание в связи с рядом предпосылок. Во первых, показано, что при воображении движения происходит сознательная активация областей мозга, которые также участвуют в под готовке движения и в его совершении [28, 39].

Это можно использовать в нейрореабилитации пациентов с грубыми постинсультными парезами, так как существующие методики двигательного обучения, основанные на активном использовании парализованной конечности, неприемлемы для данной категории пациентов. Также подобные тренировки могут быть использованы у пациентов с легкими двигательными нарушениями для обучения более правильному планированию движения и повышению точности его выполнения [57].

Во-вторых, кинестетическое воображение движения – самая частая парадигма для использования неинвазивных интерфейсов мозг – компьютер [1, 40], поэтому изучение физиологических основ этого процесса может способствовать их дальнейшему совершенствованию. И наконец, в-третьих, такая функция нервной системы в настоящее время мало изучена, поэтому фундаментальные нейрофизиологические исследования с использованием современных методов нейровизуализации позволят глубже изучить физиологию двигательной нервной системы и механизмы нейропластичности.

В настоящем обзоре обсуждаются исследования, посвященные главным образом кинестетическому воображению движения, а также возможностям его применения для двигательной реабилитации.

АНАТОМОФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ

Как показано в многочисленных исследованиях с участием здоровых людей, во время воображения движения происходит активация тех же структур головного мозга, которые активируются и при произвольных движениях. Но при воображении движения степень активации ЦНС, как правило, слабее, чем при его выполнении, а конечная эфферентная команда отсутствует или подавляется. К структурам, вовлеченным в процесс воображения движения, относятся: премоторная и дополнительная моторная зоны (поле 6 по Бродману), области париетальной коры и цингулярной извилины, базальные ганглии и мозжечок [17, 38, 53]. Известна роль данных структур головного мозга в планировании и контроле выполнения движений. Также в этих исследованиях была показана активация первичной моторной коры (поле 4 по Бродману). В то же время в других аналогичных работах не наблюдалось активации данной области во время воображения движения [13, 25, 44]. В связи с этим многие авторы считают, что активация первичной двигательной зоны необязательна для воображения движения. Эта область коры вовлечена прежде всего в совершение движений, чего не происходит при их воображении. К тому же в исследовании А. Сиригу с коллегами было показано, что пациент с очагом инсульта в области первичной моторной коры был способен воображать движение так же, как и здоровые люди [56].

Кроме того, воображение движения различных частей тела (ноги, руки, языка) сопровождается активацией коры головного мозга по соматотопическому типу, что подтверждается результатами исследований с применением функциональной магнитно-резонансной томографии (фМРТ) [12, 19, 60].

Эти данные согласуются с более ранними исследованиями, в которых с помощью транскраниальной магнитной стимуляции (ТМС) изучали влияние воображения движения на возбудимость кортикоспинального тракта. Группа ученых из Великобритании исследовала изменения амплитуды двигательных вы званных потенциалов, индуцированных транскраниальной магнитной стимуляцией левой моторной коры во время воображения движения. Амплитуда вызванных электромиографических ответов с мышц-сгибателей была выше в фазе воображения участником эксперимента сгибания кисти, чем при воображении разгибания, и наоборот – амплитуда сигналов с мышц-разгибателей была выше в фазу воображения разгибания [26]. Тем самым было показано, что во время воображения движения возбудимость кортикоспинального тракта модулируется теми же временными и пространственными характеристиками, что и при совершении фактического движения.

Позднее аналогичные результаты были получены C. Стинир с соавторами в 2006 г. В данном исследовании было показано, что именно кинестетическое, но не визуальное воображение движения может модулировать возбудимость двигательных структур на супраспинальном уровне [59].

Кроме того, результаты исследования под руководством Л. Фарига с использованием ТМС дают основания предположить существование латерализации функции воображения движения с доминированием левого полушария [20]. В этом исследовании проводилась магнитная стимуляция правой и левой двигательной коры и одновременная регистрация вызванных потенциалов с мышц руки во время воображения сжатия и разжатия кисти. При магнитной стимуляции левой моторной коры увеличивалась возбудимость кортикоспинального тракта во время воображения движения

как правой, так и левой руки, в то время как при стимуляции правой моторной коры подобный эффект наблюдался только при воображении движения левой руки.

Каким же образом воображение движения модулирует возбудимость кортикоспинального тракта? Согласно Ж. Аббруззис с соавторами модуляция происходит за счет значительного подавления процессов ингибирования на корковом уровне [2]. Показав в своем эксперименте, что воображение движения не влияет на H-рефлекс, Р. Хашимото также предположил, что изменение возбудимости двигательного тракта имеет корковое происхождение [26].

Хотя большинство исследований в данной области ориентировано на воображение движения рук (пальцев) или языка, важно отметить, что активация соответствующих корковых представительств также происходит во время воображения крупных движений. Ф. Малоуин с соавторами сообщают об активации первичной моторной коры и зоны, прилегающей к дополнительной моторной коре во время воображения локомоторных движений, что было показано в исследовании с применением позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ) [34].

Совершение движения и воображение движения также имеют общие электроэнцефалографические признаки: модуляция сенсорно-моторного ритма, или мю-ритма.

Этот ритм в частотных диапазонах 7–13 Гц (“мю альфа”) и 14–26 Гц (“мю бета”) регистрируется над первичными областями соматосенсорной и двигательной коры в покое. Во время совершения движения, подготовки к движению или воображения движения происходит уменьшение (или десинхронизация) сенсорномоторного ритма в корковых представительствах исполняющего движение органа. Увеличение мю-ритма, т.е. синхронизация, связанная с событием, наблюдается после движения и во время расслабления [47].

Долгое время считалось, что мю-ритм может быть за регистрирован только у небольшого процента популяции (лишь в 15% случаев), однако в последние годы, благодаря появлению новых методов обработки ЭЭГ, было показано, что мю-ритм может регистрироваться практически у всех людей [33]. Также показано, что у пациентов, перенесших инсульт, при выполнении движения и при представлении движения задействованы в основном компоненты мю-ритма как для здоровой, так и для парализованной руки [37].

Между воображением движения и его выполнением существуют сходства и в поведенческой сфере. Известно, что воображение движения и его осуществление практически одинаковы по длительности. Этот феномен получил название “ментальный изохронизм”. Время, затрачиваемое на мысленный поворот руки, аналогично времени совершения реального аналогичного движения руки [43]. В своем исследовании Ж. Десети с коллегами следили за сердечным ритмом и частотой дыхательных движений испытуемых во время воображения и совершения движения ногой. Не только реальные движения, но и воображение движения сопровождались увеличением частоты сердечных сокращений и частоты дыхания [16].

Несколько исследований было проведено с целью сравнить паттерны активации головного мозга у пациентов после инсульта во время совершения движения или его воображения. В исследовании с применением ТМС было показано, что при воображении движения увеличиваются площадь коркового представительства и сила мышечного ответа в обоих полушариях у пациентов с постинсультным гемипарезом легкой или средней степени, в подостром периоде (в среднем че рез 2 мес. после инсульта). Таким образом, авторы заключили, что при воображении движения значительно

увеличивается возбудимость коры даже на стороне полушария с очагом инсульта [11].

В исследование под руководством Н. Шарма [54] было включено 20 пациентов с хорошо восстановленной двигательной функцией после подкоркового инсульта и 17 здоровых испытуемых в качестве контроля. Во время сеансов тренинга испытуемые представляли или совершали отведение большого пальца. С помощью фМРТ изучались особенности активации первичной моторной коры (поле 4 по Бродману), дорзальной премоторной и дополнительной моторной коры (поле 6 по Бродману). В результате паттерн активации головного мозга во время совершения движения пострадавшей руки не отличался от группы контроля. Однако во время воображения движения паттерн активации по врежденного полушария имел некоторые особенности:

1) в отличие от группы контроля и интактного полушария активация первичной моторной и дорзальной премоторной коры во время воображения движения была не слабее, чем во время совершения движения; 2) степень активации первичной моторной коры на поврежденной стороне положительно коррелировала со степенью восстановления движения. Авторы сделали вывод, что у пациентов с хорошим восстановлением двигательных функций после инсульта моторная система активируется в процессе представления движения, несмотря на очаговое повреждение. Однако наблюдается дезорганизация данной активации, коррелирующая со степенью двигательного нарушения [54].

ОЦЕНКА СПОСОБНОСТИ ВООБРАЖАТЬ ДВИЖЕНИЕ

Вместе с тем остаются открытыми следую щие вопросы: 1) существует ли различие способности воображать движение у здоровых людей? 2) в какой степени страдает данная функция при повреждении нервной системы? 3) можно ли оценить способность к воображению?

Несмотря на данные в пользу сохранности после инсульта функции воображения движения, по-видимому, интенсивность ощущения и временная связь при этом могут быть нарушены – так называемое хаотичное воображение движения [53]. Показана зависимость интенсивности воображения движения от привычности данного движения и значение сохранности рабочей памяти [17]. В настоящее время способность воображать движение может быть проверена с помощью специальных шкалопросников.

Опросники MIQ (Movement Imagery Ques tionnaire) и VMIQ (Vividness of Motor Imagery Questionnaire) основаны на оценке анкетируемым легкости воображения определенных движений верхней или нижней конечности по семи и пятибалльной шкале соответственно. Перед оценкой каждого движения анкетируемых просят выполнить движение. Воображение движения оценивается дважды, один раз для визуального воображения выполнения движения (анкетируемых просят “видеть” в уме себя, выполняющего задание) и один раз для кинестетического воображения (анкетируемых просят почувствовать, как их собственное тело совершает двигательное задание).

Стабильность результатов тестирования по MIQ от испытания к испытанию составляет 87%. Есть данные, подтверждающие наличие прямой связи между числом баллов по MIQ и скоростью приобретения двигательных навыков. Стабильность результатов тестирования по VMIQ составляет...

Продолжение статьи - в прикрепленном файле

(Воображение движения и его практическое применение - Мокиенко О.А,Черникова Л.А,Фролов А.А,Бобров П.Д. (ЖВНД,2013.том 63,№2, с. 195)

Источник: vk.com

Комментарии: