Каковы нейронные маркеры стойкого заикания?

При использовании современных технологий визуализации для исследования мозга человека, страдающего заиканием, маловероятно, что мы обнаружим явные морфологические или функциональные аномалии. Как структуры серого, так и белого вещества будут выглядеть хорошо сформированными и на своих местах у людей, страдающих заиканием, и первоначальные наблюдения мозговых волн не будут казаться нетипичными. Заикание не проявляет явных признаков, таких как видимый перелом на рентгеновском снимке или явная дезорганизованная электрическая активность, наблюдаемая на электрокардиограмме при сердечной аритмии. Однако перспектива меняется при сравнении данных, полученных от разных групп людей. Через призму статистического анализа становится возможным выявить тонкие нейронные отклонения. Более 2 десятилетий исследований мозга накопили доказательства структурных и функциональных нейронных коррелятов заикания.

И дети, и взрослые, которые заикаются, демонстрируют нетипичную структуру мозга и функциональные паттерны, которые можно локализовать и которые являются частью ряда основных нейронных сетей. Вовлечены корковые области сетей планирования и контроля речевых моторных функций ( смотрите картинку ), включая области лобных долей, такие как моторная кора, премоторная кора, нижняя лобная извилина, лобная покрышка, островковая кора и пресупплементарные и дополнительные двигательные области [ 37–39 ] . Также вовлечены теменные и височные перисильвиевые области, такие как супрамаргинальная извилина, и слуховые области более высокого порядка, которые могут быть связаны с различиями в сенсомоторной интеграции и управлении обратной связью [ 37 , 38 , 40 ]. Кроме того, задействованы подкорковые структуры, такие как базальные ганглии, таламус и мозжечок, что может быть связано с различиями в функциях обучения, инициирования, синхронизации, последовательности и контроля ошибок [ 37 , 38 , 41–45 ] . Морфологические различия в лимбических областях мозга, участвующих в обработке вознаграждения и регуляции эмоций, таких как прилежащее ядро и миндалевидное тело, связаны с постоянным заиканием [ 46–48 ] . Наряду с дисфункциональными областями серого вещества, также сообщалось об изменениях в структурах белого вещества, включая дугообразный пучок, верхний продольный пучок, лобный косой тракт, кортико- бульбарные тракты и мозжечковые отростки, которые отвечают за передачу информации между областями мозга, участвующими в производстве речи и контроле движений [ 49–52 ]. Были проведены комплексные обзоры как маркеров состояния, так и черт характера заикания, которые доступны в существующей литературе [ 53 – 59 ].

Речедвигательная система

Сравнительные исследования между вокальными позвоночными, включая костистых рыб, певчих птиц и млекопитающих, показывают, что иерархически организованные двигательные пути способствуют вокальному поведению [ 60 – 64 ]. Вместе с клиническими исследованиями случаев, нейровизуализацией и прямой электрической стимуляцией у людей соответствующие результаты в основном формируют наше текущее понимание нейроанатомии речи. Транскаллозальные и кортико-кортикальные связи между речевыми моторными, слуховыми и соматосенсорными областями, кортико-таламо-кортикальные петли через базальные ганглии и мозжечково-таламо-базальные ганглии, как полагают, играют решающую роль в поддержке обучения речи и автоматизации [ 60 , 65 – 68 ], особенно в критический период сенсомоторного обучения. Автоматизация фрагментированной выходной последовательности речевых моторов может задействовать синапсы между премоторной и моторной корой [ 60 , 65 ]. В конечном итоге, в зрелой системе вокальной речи набор левых вентролатеральных и дорсомедиальных фронтальных областей мозга играет ключевую роль в произвольном инициировании речи [ 61 , 69 , 70 ], распространяя свои выходные сигналы к орофациальным и респираторным двигательным нейронам в стволе мозга, чтобы приводить в действие наши речевые органы ( рис. 1 ).

Помимо волевой артикуляционной двигательной сети ( рис. 1 ), отмеченной на изображении фиолетовым цветом, первичная вокальная двигательная сеть ( рис. 1 ), отмеченная на изображении насыщенным пурпурным цветом, проходит от передней поясной коры через околоводопроводное серое вещество в ретикулярную формацию моста и продолговатого мозга, а оттуда к орофациальным и гортанным мотонейронам [ 61 , 68 , 71 ]. Передняя поясная кора и околоводопроводное серое вещество получают входные данные от лимбических структур мозга, включая миндалевидное тело, ядро ложа конечной полосатой оболочки и латеральный гипоталамус [ 71 , 72 ]. Околоводопроводное серое вещество, по-видимому, контролирует готовность к вокализации у нечеловекообразных приматов и управляет социальной и игровой вокализацией у грызунов [ 73 , 74 ]. Передняя поясная кора хорошо расположена для интеграции познания, эмоций и действий. Ее электрическая стимуляция у людей вызывает мимику, интероцептивные ощущения, автономные реакции, смех и улыбку, что указывает на то, что она может организовывать социальное эмоциональное поведение [ 75 ].

Человеческая речь основана на значительно более широком наборе областей мозга, а сложная сеть связей внутри человеческого коннектома заметно более обширна. Изображенные области мозга и контуры ( рис. 1 ) представляют собой основных участников в механизме производства вокальной речи, и хотя все изображенные компоненты произвольной артикуляционной моторной сети связаны с заиканием, компоненты первичной вокальной моторной сети также, по-видимому, задействованы, включая переднюю поясную кору, миндалевидное тело и орбитофронтальную кору.

Кроме того, у детей с постоянным заиканием методы МРТ показали морфологические различия в корковых и подкорковых двигательных структурах, включая уменьшение толщины коры в левых премоторных и двигательных областях [ 76 ], а также уменьшение объема серого вещества в левой вентральной премоторной коре и подкорковых областях, включая базальные ганглии [ 77 ]. Также наблюдались различия в структуре белого вещества, затрагивающие области, участвующие в слухо-моторной интеграции, инициации движения, мониторинге и межполушарной координации [ 77–80 ] . Эти структурные различия коррелируют с тяжестью заикания [ 77 ], что предполагает их связь с беглостью речи.

Во время спонтанного речевого производства дети с устойчивым заиканием демонстрируют сниженную мозговую активность в левой премоторной коре и базальных ганглиях по сравнению с детьми, которые не заикаются [ 81 ]. Кроме того, исследования указывают на первоначальные доказательства крупномасштабных различий в связях нейронных сетей у детей с устойчивым заиканием, особенно в отношении взаимодействия между речевыми двигательными сетями и другими сетями когнитивного контроля [ 82 ].

Каковы наиболее поразительные различия между аномалиями мозга у взрослых и детей, которые заикаются? В отличие от детей, взрослые часто демонстрируют повышенную речевую активность и связность в корковых структурах правого полушария, охватывающих лобные и теменные области, роландическую покрышку и островок [ 37 , 38 , 83 ]. Эта выраженная активация в правом полушарии превышает активацию соответствующих речевых областей в левом полушарии [ 56 , 84 , 85 ], что приводит к давним дискуссиям относительно ее потенциальной роли в качестве компенсаторного механизма [ 39 , 84 ]. Отсутствие подобного правостороннего сдвига у детей [ 81 ] подтверждает эту предложенную компенсаторную гипотезу. Однако данные МРТ, связанные с выполнением задач у детей, скудны, а недавние исследования представляют более разнообразную точку зрения, предполагая, что изменения, наблюдаемые в правом полушарии, могут представлять собой комбинацию как компенсаторных усилий, так и прямых проявлений заикания [ 51 , 80 , 85 ].

В отличие от взрослых, недавний отчет показал, что дети, которые впоследствии будут иметь постоянное заикание, демонстрируют значительно уменьшенный объем скорлупы на ранних этапах развития [ 77 ]. Однако это несоответствие уменьшается с возрастом, и во взрослом возрасте возникает интригующий парадокс, когда взрослые, которые заикаются, демонстрируют повышенную нейронную активность в базальных ганглиях, включая скорлупу [ 86 ] и хвостатое ядро [ 41 ]. Одна из правдоподобных гипотез заключается в том, что рано возникающая структурная дисперсия в базальных ганглиях может изначально способствовать наблюдаемым групповым различиям, но это различие нормализуется со временем из-за каскадов развития, влияющих на взаимосвязанные структуры мозга. Например, структурная дисперсия в базальных ганглиях на ранних этапах развития и ее связь с дополнительной двигательной областью могут потенциально оказывать влияние на различные траектории развития в таких областях, как таламус и мозжечок. Необходимы дальнейшие исследования для выяснения точных механизмов, лежащих в основе этой динамики развития у людей, страдающих заиканием.

В целом, результаты визуализации показывают, что заикание, как и другие сложные расстройства, можно отнести к нарушениям на уровне сети [ 82 , 87–89 ]. Вовлеченные сети включают основные центры приобретения и автоматизации речевых двигательных навыков, сенсомоторную интеграцию, обратную связь и мониторинг ошибок, познание и целенаправленное поведение, а также лимбические структуры, координирующие аффект и социальный контекст. Эти сети интегрируют общие процессы , вовлеченные в вербальную коммуникацию, включая множественные временные масштабы от миллисекунд для голосовых функций до секунд для просодических функций. Таким образом, беглая речь требует нейронной организации иерархических представлений двигательной последовательности, которые достаточно стабильны, чтобы автоматически выполняться, и в то же время достаточно гибки, чтобы адаптироваться к аффективным, социальным и целенаправленным требованиям.

Вопросы

Несмотря на рассмотренные в этом разделе достижения в области исследований, ответы на следующие вопросы остаются неясными.

1) Как критический период освоения речи формирует взаимодействия между контурами обучения речевой моторике и контурами производства речевой моторики у типично развивающихся и заикающихся детей?

2) Как и когда развивающаяся система переключается между состояниями обучения, состояниями автоматизации и состояниями, требующими мониторинга через центральные исполнительные или сенсорные системы управления обратной связью?

3) Какие базовые нейронные цепи отвечают за переход между чистым привычным выполнением речевых движений и состояниями, требующими реализации просодических модуляций на основе социального контекста (например, разговор с домашним животным, другом или авторитетной фигурой) и аффективного состояния (например, чувство удовольствия или гнева)?

4) Как мозг кодирует иерархические представления речевой моторной последовательности?

5) Как на инициацию речевой моторной последовательности влияют иерархические структуры или различные когнитивные и аффективные состояния?

https://demosfen.org/neurobiology-of-stuttering

Телеграм: t.me/ainewsline

Источник: demosfen.org

Комментарии: