ВОЗРАСТНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ ТОЛЩИНЫ КОРЫ И ЕЁ СЛОЕВ В ПАРАМЕДИАННОЙ ДОЛЬКЕ МОЗЖЕЧКА У ДЕТЕЙ

Полный текст

Введение. Толщина коры является важным интегративным показателем возрастных морфофункциональных преобразований экранных структур мозга в норме и при различных патологических нарушениях мозговой деятельности [16]. Развитие методик прижизненной нейровизуализации позволило существенно продвинуться в изучении изменений толщины коры большого мозга человека на различных этапах онтогенеза [5, 6]. Динамика возрастных изменений коры мозжечка изучена гораздо хуже, отдельные данные приведены в редких публикациях [13]. Между тем, известно, что функциональная роль мозжечка далеко не ограничивается управлением координацией движений. Кора мозжечка - важный компонент распределенных нейросетей, контролирующих обмен веществ и терморегуляцию, состояния «сон-бодрствование» и многие когнитивные функции мозга [11]. Актуальной является проблема получения объективных данных о сроках и темпах постнатальных структурных преобразований, протекающих в коре мозжечка, а также об этапах роста и асимметрии показателей поперечника коры и слоев в его правом и левом полушариях. Особый интерес представляет вопрос о морфофункциональном развитии парамедианной дольки (тонкая долька, HVIIB), расположенной в задней доле мозжечка. Известно, что она принимает непосредственное участие в регуляции произвольных движений глазных яблок и является частью «моторного домена» коры мозжечка, к которому ее относят наряду с III-VI дольками передней доли мозжечка, а также с его двубрюшной долькой (HVIII) [7, 15]. Известно также, что парамедианная долька имеет отношение к реализации так называемых немоторных (когнитивных и лимбических) функций мозжечка, в которые она включена благодаря опосредованным связям с немоторными областями в префронтальной коре и задней теменной коре большого мозга [8, 12]. Есть данные об активации парамедианной дольки мозжечка в ситуации устойчивого внимания при подготовке к выполнению движений, а также при принятии решений в условиях, требующих психоэмоционального контроля поведения и оптимизации функциональной активности коры большого мозга [2, 14]. Целью настоящего исследования было изучение возрастных изменений толщины коры и ее цитоархитектонических слоев, в том числе особенностей их возрастной динамики, в парамедианной дольке задней доли правого и левого полушарий мозжечка у детей. Материал и методы. Исследовали постмортальный материал (62 мозжечка), полученный от детей мужского пола в возрасте от рождения до 12 лет, погибших в результате несчастных случаев без повреждений головного мозга. Секционный материал получали из судебно-медицинских моргов отделов № 2 и№ 4 Бюро судебно-медицинской экспертизы Московской области (ГБУЗ МО «Бюро СМЭ»), а также прозектур Морозовской детской городской клинической больницы и Детской городской клинической больницы № 13 им. Н. Ф. Филатова Департамента здравоохранения Москвы. На сбор материала получено разрешение этической комиссии Института возрастной физиологии РАО, решение № 4 от 15 февраля 1996 г. Материал группировали по годам по 3-6 мозжечка в каждой возрастной группе. После фиксации в 10 % нейтральном формалине из симметричных латеральных участков правого и левого полушарий мозжечка в области парамедианной дольки (HVIIB) вырезали кусочки ткани, обезвоживали их в спиртах восходящей концентрации и заливали в парафин. Из каждого кусочка изготавливали серийные фронтальные срезы толщиной 10 мкм, из которых произвольным образом выбирали 4-5 срезов, окрашивали их крезиловым фиолетовым по Нисслю по стандартной методике и подвергали морфометрии. Морфометрическое исследование цифровых изображений гистологических препаратов проводили с использованием графического редактора Image Tools (National Institutes of Health, USA) и программы геометрических измерений микрообъектов ImageExpert™ Gauge (NEXSYS, Россия) на отечественном микроскопе Биолам-15 ЛОМО с встроенной USB-камерой UCMOS01300KPA (Altami, Россия). На каждом срезе проводили измерение толщины коры (Тк), толщины молекулярного (Мс) и зернистого (Зс) слоев в промежутках между грушевидными нейронами ганглионарного слоя на вершине мозжечкового листка по 10 измерений на каждый параметр. При оценке возрастных изменений Тк и ее слоев для графической визуализации статистических данных применяли метод сглаживания эмпирических рядов для получения аппроксимирующей кривой полиномиальной функции с удовлетворительным уровнем величины значимости аппроксимации (0,8<R2<0,95). Математическую обработку полученных количественных данных производили с использованием пакета программ SigmaPlot (SYSTAT Software, USA), интегрированного с MS Excel, вычисляя среднегрупповые величины изучаемых параметров и стандартные ошибки средних, при этом проверяли соблюдение нормальности распределения величин в сравниваемых выборках, анализировали распределение вероятностей количественных признаков [1]. Значимость различий средних величин в разных возрастных группах, а также в разных полушариях одной возрастной группы определяли с применением двухвыборочного t-критерия Стьюдента. Различия считали значимыми при p≥95 % (p<0,05). Результаты исследования. Анализ результатов морфометрии коры мозжечка в области парамедианной дольки (HVIIB) показал, что у новорожденных детей Тк в правом и левом полушариях не имеет значимых различий. Ее величина справа составляет в среднем 242,4±8,5 мкм, а слева - 251,4±5,4 мкм (таблица). У детей в постнатальном онтогенезе Тк нарастает, причем периоды роста чередуются с возрастными промежутками, когда видимых изменений не происходит. Можно выделить четыре этапа увеличения Тк, возрастные границы которых в правом и левом полушариях различны. Значимые количественные изменения Тк справа и слева наблюдаются от рождения до 1 года, а также в правом полушарии - к 3, 5 и 9 годам, а в левом полушарии - к 5, 7 и 9 годам. При этом темпы роста в правом и левом полушариях неодинаковы. В течение первого года жизни Тк справа увеличивается в 1,9 раза по сравнению с новорожденными и достигает 462,2±14,3 мкм, тогда как в левом полушарии нарастает в 2,3 раза до 582,0±15,8 мкм. Левосторонняя асимметрия, выражающаяся в том, что Тк мозжечка слева значимо больше, чем справа, наблюдается на протяжении первых двух лет жизни, при этом у детей первого года изучаемые показатели различаются в 1,3 раза, а у детей 2 лет - в 1,2 раза. К 3-му году жизни эти различия нивелируются благодаря значимому приросту коркового поперечника справа. От 3 до 6 лет темп роста коры в толщину справа выше, чем слева и, несмотря на значимый прирост Тк, наблюдаемый в обоих полушариях к 5 годам, приводит к выраженной правосторонней асимметрии Тк у детей в возрасте 6 лет (рисунок). К 7 годам эти различия стираются за счет значимого прироста Тк в парамедианной дольке слева. К 9 годам наблюдается синхронное билатеральное увеличение Тк в 1,2 раза по сравнению с Тк у детей в возрасте 5-7 лет. После 9 лет темпы роста коры мозжечка в толщину замедляются, межполушарные различия не выявляются. К 12 годам Тк в правом полушарии исследованной дольки составляет 953,6±82,7 мкм, в левом полушарии - 948,1±58,9 мкм. Таким образом, Тк в парамедианной дольке правого и левого полушарий мозжечка у детей увеличивается не только гетерохронно, но и гетеродинамически, при этом в течение первых 2 лет жизни темп ее нарастания выше в левом полушарии, а от 3 до 6 лет - в правом. Возрастные изменения Тк мозжечка связаны со структурными преобразованиями составляющих ее слоев. Изучение толщины Мс коры в парамедианной дольке мозжечка показало, что у новорожденных она справа и слева одинакова и составляет 82,2±5,0 и 76,2±3,5 мкм соответственно. Ее нарастание в обоих полушарий происходит синхронно в два этапа: от рождения до 1 года, а также к 5 годам. Толщина Мс в правом полушарии от рождения до 1 года увеличивается в 1,5 раза, а от 1 года до 5 лет - в 2,4 раза, тогда как в левом полушарии она увеличивается к 1 году в 2,6 раза, ак 5 годам - в 1,3 раза по сравнению с годовалыми детьми. Межполушарные различия в темпах роста Мс в толщину приводят к тому, что на протяжении раннего детства, вплоть до 3 лет жизни, величина его поперечника слева становится в 1,5 раза больше, чем справа. К 5 годам межполушарная асимметрия не обнаруживается вследствие интенсивного прироста толщины коры справа (см. рисунок), где толщина Мс достигает 297,5±24,2 мкм, в то время как в левом полушарии - 260,4±20,3 мкм. После 5 лет темп нарастания среднегрупповых показателей толщины Мс замедляется, его поперечник после 7 лет стабилизируется и к 12 годам в среднем составляет в правом полушарии 324,6±42,2 мкм, а в левом - 320,2±52,2 мкм. Толщина Зс, как и общий поперечник коры парамедианной дольки, у новорожденных не имеет выраженной латерализации и составляет справа 160,1±3,4 мкм, а слева - 174,8±3,2 мкм. Увеличение толщины Зс происходит в три этапа: справа - от рождения до 1 года и далее к 3 и 9 годам, а слева - от рождения до 1 года и далее к 7 и 9 годам. На первом этапе Зс прирастает в толщину в среднем справа в 2,1 раза, слева - в 2,2 раза, на втором - справа в 1,5 раза, слева - в 1,4 раза, на третьем - в обоих полушариях в 1,3 раза. Продолжительность второго этапа нарастания толщины Зс в правом полушарии (от 1 до 3 лет) значительно короче, чем в левом полушарии (от 1 до 7 лет). Поэтому к концу периода раннего детства, а именно к 3 годам жизни, вследствие более высокого темпа роста толщины Зс в правом полушарии наблюдается ее правосторонняя асимметрия (см. рисунок), которая постепенно сглаживается по мере нарастания поперечника Зс в левом полушарии к 5-7-му году. К 9 годам толщина Зс в коре парамедианной дольки справа составляет 658,4±32,2 мкм, а слева - 669,8±34,4 мкм. После 9 лет среднегрупповые показатели поперечника Зс постепенно стабилизируются, однако индивидуальные показатели широко варьируют. К 12 годам он составляет в правом полушарии мозжечка 629,3±46,2 мкм, а в левом - 627,9±42,1 мкм. Обсуждение полученных данных. Полученные результаты свидетельствуют о том, что Тк мозжечка и ее слоев в области дольки HVIIB по среднегрупповым показателям увеличивается от рождения вплоть до 9 лет. Уменьшения поперечника коры и слоев в парамедианной дольке задней доли мозжечка у детей не обнаружено. На первом году жизни рост поперечника коры в дольке HVIIB правого и левого полушарий мозжечка происходит за счет молекулярного и зернистого слоев, а к 5 годам - преимущественно за счет молекулярного слоя. Кроме того, увеличение Тк благодаря преимущественному росту Зс отмечается справа к 3 и 9 годам, а слева - к 7 и 9 годам. В период от рождения до 12 лет на определенных этапах постнатального развития, а именно на протяжении первых 3 лет жизни, а также в 6 лет в парамедианной дольке коры мозжечка наблюдаются межполушарные различия по толщине коры и величине поперечника составляющих ее слоев. Левополушарный характер асимметрии коры мозжечка в области парамедианной дольки четко ограничен конкретными временными интервалами и наблюдается по Тк у детей в возрасте от 1 года до 2 лет, а по толщине Мс - от 1 года до 3 лет. Можно предположить, что в парамедианной дольке задней доли коры мозжечка так же, как в коре больших полушарий, существует межполушарная функциональная специализация отдельных корковых зон, отличающихся по срокам и темпам постнатального развития. Наблюдаемая нами асимметрия в развитии коры парамедианной дольки мозжечка в период раннего детства носит преимущественно левосторонний характер, за исключением 3-го года жизни, когда отмечается правосторонняя асимметрия толщины Зс, и 6-го года с правосторонней асимметрией коркового поперечника в целом. По нашему мнению, межполушарная асимметрия в показателях толщины коры мозжечка и её слоев является следствием неравномерности темпа их развития. Гетерохронный и гетеродинамический характер нарастания коры и слоев в области парамедианной дольки мозжечка в определенной степени генетически запрограммирован, а также обусловлен комплексом взаимодействий с другими нервными центрами, в первую очередь с корой больших полушарий, ретикулярными ядрами моста, базальными ядрами и субталамическим ядром [3, 4, 9, 10]. Заключение. Полученные нами данные дают также основание предполагать, что в восходящем онтогенезе происходит усиление роли парамедианной дольки мозжечка в распределенных нейросетях, связанных с психоэмоциональным контролем и регуляцией когнитивных процессов, лежащих в основе планирования сложных двигательных функций и поведения в целом. Публикация подготовлена при поддержке Программы РУДН «5-100». Вклад авторов: Концепция и дизайн исследования: Т. А. Ц. Сбор и обработка материала: Т. А. Ц., А. Б. М. Статистическая обработка данных: Т. А. Ц., А. Б. М. Анализ и интерпретация данных: Т. А. Ц., А. Б. М., Д. К. О. Написание текста: Т. А. Ц., А. Б. М., Д. К. О. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Об авторах

Татьяна Александровна Цехмистренко

Российский университет дружбы народов; Институт возрастной физиологии Российской академии образования

Email: tsekhmistrenko2010@yandex.ru
кафедра анатомии человека; лаборатория нейрофизиологии когнитивной деятельности 117198, Москва, ул. Миклухо-Маклая, 8; 119121, Москва, ул. Погодинская, 8, корп. 2

Аслан Батразович Мазлоев

Российский университет дружбы народов

Email: aslan-mazloev@yandex.ru
кафедра анатомии человека 117198, Москва, ул. Миклухо-Маклая, 8

Дмитрий Константинович Обухов

Санкт-Петербургский государственный университет

Email: dkobukhov@yandex.ru
кафедра цитологии и гистологии 199034, Санкт-Петербург, Университетская наб., 7-9

Список литературы

Дополнительные файлы