Preview

Медицинская визуализация

Расширенный поиск
Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Только для подписчиков

Определение эффективности использования счета в качестве фМРТ-парадигмы при исследовании функциональных связей в норме для оценки управляющих функций мозга

https://doi.org/10.24835/1607-0763-2020-2-119-130

Полный текст:

Аннотация

Цель исследования: сравнительный анализ функциональных связей коры головного мозга при выполнении модификаций теста Струпа и теста счет про себя.

Материал и методы. Исследование было проведено на 18 здоровых добровольцах, которым выполнялась фМРТ на 3 Тл магнитно-резонансном томографе с использованием двух блоковых парадигм: модификаций теста Струпа и теста счет про себя.

Результаты. Анализ функциональных связей при обработке данных фМРТ показал, что, несмотря на вовлечение сходных структур, характер распределения связей отличается: при выполнении теста Струпа межполушарные связи наблюдались между передними отделами островка, а при счете про себя – латеральной префронтальной корой с обеих сторон и нижними отделами теменных долей с обеих сторон. Различия распределения связей обусловлены, вероятно, спецификой предложенных заданий. При сравнительном анализе корреляций парадигмы значимо отличались по связям со зрительной корой, которые были больше при выполнении модификации теста Струпа.

Заключение. Полученные данные свидетельствуют о возможности эффективного альтернативного использования модификации теста счет про себя для оценки управляющих функций мозга, а также его преимуществах при обследовании пациентов с нарушениями зрения.

Об авторах

С. Н. Морозова
ФГБНУ “Научный центр неврологии”
Россия

Морозова Софья Николаевна – канд. мед. наук, научный сотрудник отделения лучевой диагностики

125367 Москва, Волоколамское шоссе, д. 80



Е. И. Кремнева
ФГБНУ “Научный центр неврологии”
Россия

Кремнева Елена Игоревна – канд. мед. наук, старший научный сотрудник отделения лучевой диагностики

125367 Москва, Волоколамское шоссе, д. 80



З. Ш. Гаджиева
ФГБНУ “Научный центр неврологии”
Россия

Гаджиева Зухра Шарапутдиновна – канд. мед. наук, врач-невролог 3-го неврологического отделения

125367 Москва, Волоколамское шоссе, д. 80



Б. М. Ахметзянов
ООО “ПЭТ-Технолоджи”
Россия

Ахметзянов Булат Митхатович – канд. мед. наук, врач-рентгенолог, обособленное подразделение Филиал

450054 Уфа, ул. Рихарда Зорге, д. 58, стр. 2



М. В. Кротенкова
ФГБНУ “Научный центр неврологии”
Россия

Кротенкова Марина Викторовна – доктор мед. наук, заведующая отделением лучевой диагностики

125367 Москва, Волоколамское шоссе, д. 80



Л. А. Добрынина
ФГБНУ “Научный центр неврологии”
Россия

Добрынина Лариса Анатольевна – доктор мед. наук, заведующая 3 неврологическим отделением

125367 Москва, Волоколамское шоссе, д. 80



Список литературы

1. Кротенкова М.В., Брюхов В.В., Морозова С.Н., Кремнева Е.И., Сергеева А.Н., Древаль М.В., Кротенкова И.А., Коновалов Р.Н., Суслин А.С. Современные технологии нейровизуализации. Радиология-практика. 2017; 62 (2): 47–63.

2. Кремнева Е.И., Змейкина Э.А., Морозова С.Н., Суслин А.С., Коновалов Р.Н., Кротенкова М.В. Функциональная магнитно-резонансная томография в неврологии. М.: ИП Мартынов, 2016. 90 с. ISBN 978-5-9905509-6-4.

3. Шарова Е.В., Гаврон А.А., Абдулаев А.А., Смирнов А.С., Фадеева Л.М., Челяпина М.В., Жаворонкова Л.А., Болдырева Г.Н., Куликов М.А., Верхлютов В.М., Пронин И.Н., Корниенко В.Н. Опыт фМРТ-анализа состояния покоя (resting state) здоровых испытуемых с использованием программного обеспечения FSL. Медицинская визуализация. 2017; 4: 6–17.

4. Розовская Р.И., Печенкова Е.В., Мершина Е.А., Мачинская Р.И. ФМРТ исследование удержания в рабочей памяти изображений различной эмоциональной валентности. Психология. Журнал высшей школы экономики. 2014; 1 (11): 27–48.

5. Куликова С.Н., Переседова А.В. Кротенкова М.В., Брюхов В.В., Трифонова О.В., Завалишин И.А. Динамическое исследование реорганизации коры и структуры проводящих путей при ремиттирующем рассеянном склерозе с парезом кисти. Анналы клинической и экспериментальной неврологии. 2014; 1 (8): 22–29.

6. Biswal B., Yetkin F.Z., Haughton V.M., Hyde J.S. Functional connectivity in the motor cortex of resting human brain using echo-planar MRI. Magn. Res. Med. 1995; 34 (4): 537–541. https://doi.org/10.1002/mrm.1910340409

7. Селиверстова Е.В., Селиверстов Ю.А., Коновалов Р.Н., Иллариошкин С.Н. Функциональная магнитно-резонансная томография покоя: новые возможности изуче ния физиологии и патологии мозга. Анналы клинической и экспериментальной неврологии. 2013; 4 (7): 39–44.

8. Buchbinder B.R. Functional magnetic resonance imaging. Handb. Clin. Neurol. 2016; 135: 61–92. https://doi.org/10.1016/b978-0-444-53485-9.00004-0

9. Friston K.J., Frith C.D., Fletcher P., Liddle P.F., Frackowiak R.S. Functional topography: multidimensional scaling and functional connectivity in the brain. Cereb. Cortex. 1996; 6 (2): 156–164. https://doi.org/10.1093/cercor/6.2.156

10. Friston K.J., Worsley K.J., Frackowiak R.S., Mazziotta J.C., Evans A.C. Assessing the significance of focal activations using their spatial extent. Hum. Brain Mapp. 1994; 1 (3): 210–220. https://doi.org/10.1002/hbm.460010306

11. Foster B.L., Rangarajan V., Shirer W.R., Parvizi J. Intrinsic and task-dependent coupling of neuronal population activity in human parietal cortex. Neuron. 2015; 86: 578–590. https://doi.org/10.1016/j.neuron.2015.03.018

12. Cole M., Bassett D., Power J., Braver T., Petersen S. Intrinsic and Task-Evoked Network Architectures of the Human Brain. Neuron. 2014; 83: 238–251. https://doi.org/10.1016/j.neuron.2014.05.014

13. Spadone S., Penna S., Sestieri C., Betti V., Tosoni A., Perrucci M., Romani, G., Corbetta, M. Dynamic reorganization of human resting-state networks during visuospatial attention. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2015; 112: 8112–8117. https://doi.org/10.1073/pnas.1415439112

14. Kaufmann T., Alnæs D., Brandt C., Doan N., Kauppi K. Task modulations and clinical manifestations in the brain functional connectome in 1615 fMRI datasets. Neuro-Image. 2017; 147: 243–252. https://doi.org/10.1016/j.neuroimage.2016.11.073

15. Shine J., Bissett P., Bell P., Koyejo O., Balsters J. The dyna mics of functional brain networks: Integrated network states during cognitive task performance. Neuron. 2016; 92: 544–554. https://doi.org/10.1016/j.neuron.2016.09.018

16. Krienen F., Yeo T., Buckner R. Reconfigurable taskdependent functional coupling modes cluster around a core functional architecture. Philosophical Transactions Royal Soc. B. Biol. Sci. 2014; 369: 20130526. https://doi.org/10.1098/rstb.2013.0526

17. Gonzalez-Castillo J., Hoy C.W., Handwerker D., Robinson M.E., Buchanan L.C., Saad Z.S., Bandettini P. Tracking ongoing cognition in individuals using brief, whole-brain functional connectivity patterns. Proc. Nat. Acad. Sci. 2015; 112: 8762–8767. https://doi.org/10.1073/pnas.1501242112

18. Sadaghiani S., Poline J.-B., Kleinschmidt A., D’Esposito M. Ongoing dynamics in large-scale functional connectivity predict perception. Proc. Nat. Acad. Sci. 2015; 112: 8463–8468. https://doi.org/10.1073/pnas.1420687112

19. Лебедева И.С., Каледа В.Г., Бархатов А.Н., Абрамова Л.И., Голимбет В.Е., Петряйкин А.В., Семенова Н.А., Ахадов Т.А. Нейрофизиологические маркеры когнитивных нарушений при приступообразной шизофрении. Психиатрия. 2010; 4 (46): 7–11.

20. Лурия А.Р. Высшие корковые функции человека. 2-е изд. М.: Изд-во МГУ, 1980. 271 с.

21. Lezak M.D. Neuropsychological Assessment. 2nd ed. New York: Oxford University Press, 1983. https://doi.org/10.1177/073428298600400111

22. Семенова О.А. Проблемы исследования функций программирования, регуляции и контроля психической деятельности человека. Обзор литературы. Физиология человека. 2005; 6 (31): 106–115.

23. Camilleri J.A., Müller V.I., Fox P., Laird A.R., Hoffstaedter F., Kalenscher T., Eickhoff S.B., Definition and characterization of an extended multiple-demand network. NeuroImage. 2018: 138–147. https://doi.org/10.1016/j.neuroimage.2017.10.020

24. Crittenden B.M., Mitchell D.J., Duncan J. Task Encoding across the Multiple Demand Cortex Is Consistent with a Frontoparietal and Cingulo-Opercular Dual Networks Distinction. J. Neurosci. 2016; 36 (23): 6147–6155. https://doi.org/10.1523/jneurosci.1466-17.2017

25. Amato M.P., Portaccio E., Goretti B., Zipoli V., Ricchiuti L., De Caro M. F., Patti F., Vecchio R., Sorbi S., Trojano M. The Rao’s brief repeatable battery and stroop test: normative values with age, education and gender corrections in an Italian population. Mult. Scler. 2006; 12: 787–793. https://doi.org/10.1177/1352458506070933

26. Fera F., Nicoletti G., Cerasa A., Romeo N., Gallo O., Gioia M.C., Arabia G., Pugliese P., Zappia M., Quattrone A. Dopaminergic modulation of cognitive interference after pharmacological washout in Parkinson’s disease. Brain Res. Bull. 2007; 74: 75–83. https://doi.org/10.1016/j.brainresbull.2007.05.009

27. Scarpina F., Tagini S. The stroop color and word test. Front. Psychol. 2017; 8: 1–8. https://doi.org/10.3389/fpsyg.2017.00557

28. Langenecker S.A. FMRI of healthy older adults during Stroop interference. NeuroImage. 2004; 21: 192–200. https://doi.org/10.1016/j.neuroimage.2003.08.027

29. Glascher J., Adolphs R., Damasio H., Bechara A., Rudrauf D., Calamia M. et al. Lesion mapping of cognitive control and value-based decision making in the prefrontal cortex. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2012; 109: 14681– 14686. https://doi.org/10.1073/pnas.1206608109

30. Esterman M., Noonan S.K., Rosenberg M., Degutis J. In the zone or zoning out? Tracking behavioral and neural fluctuations during sustained attention. Cereb. Cortex. 2013; 23: 2712–2723. https://doi.org/10.1093/cercor/bhs261

31. Hellyer P.J., Shanahan M., Scott G., Wise R.J., Sharp D.J., Leech R. The control of global brain dynamics: opposing actions of frontoparietal control and default mode networks on attention. J. Neurosci. 2014; 34: 451–461. https://doi.org/10.1523/jneurosci.1853-13.2014

32. Song Y., Hakoda Y. An fMRI study of the functional mecha nisms of Stroop/reverse-Stroop effects. Behav. Brain. Res. 2015; 290: 187–196. https://doi.org/10.1016/j.bbr.2015.04.047

33. Ярец М.Ю., Шарова Е.В., Смирнов А.С., Погосбекян Э.Л., Болдырева Г.Н., Зайцев О.С., Ениколопова Е.В. Журнал высшей нервной деятельности им. И.П. Павлова. 2018; 2 (68): 1–14

34. Burbaud P., Camus O., Caille J.M., Biolac B., Allard M. Influence of individual strategies on brain activation pattern during cognitive tasks. J. Neuroradiol. 1999; 26: 59–65. https://doi.org/10.1016/s0304-3940(00)01099-5

35. Sveljo O., Culić M., Koprivšek K., Lučić M. The functional neuroimaging evidence of cerebellar involvement in the simple cognitive task. Brain Imaging Behav. 2014; 8 (4): 480–486. https://doi.org/10.1007/s11682-014-9290-3

36. Šveljo O., Koprivšek K., Lučić M., Prvulović N. Counting and language. Prilozi. 2012; 33 (1): 411–418.

37. Donaldson D.I., Buckner R.L. Effective paradigm design. In: Jezzard, P., Matthews, P.M., Smith, S.M. (Eds.). Functional MRI, an Introduction to Methods. Oxford: Oxford University Press, 2003. https://doi.org/10.1093/acprof:oso/9780192630711.003.0009

38. Хомская Е. Д. Нейропсихология. 4-е изд. СПб.: Питер, 2005. 496 с.

39. Whitfield-Gabrieli S., Nieto-Castanon A. Conn: A functional connectivity toolbox for correlated and anticorrelated brain networks. Brain Connectivity. 2012; 2 (3): 125–141. https://doi.org/10.1089/brain.2012.0073

40. Fonov V.S., Evans A.C., McKinstry R.C., Almli C.R., Collins D.L. Unbiased nonlinear average age-appropriate brain templates from birth to adulthood. NeuroImage. 2009; 47 (1): 102. https://doi.org/10.1016/s1053-8119(09)70884-5

41. Stiers P., Goulas A. Functional connectivity of task context representations in prefrontal nodes of the multiple demand network. Brain Structure and Function. 2018; 223 (5): 2455–2473. https://doi.org/10.1007/s00429-018-1638-9

42. Harrison B.J., Shaw M., Yücel M., Purcell .R, Brewer W.J., Strother S.C., Egan G.F., Olver J.S., Nathan P.J., Pantelis C. Functional connectivity during Stroop task performance. Neuroimage. 2005; 24 (1): 181–191. https://doi.org/10.1016/j.neuroimage.2004.08.033

43. Anderson J.S., Shah L.M., Nielsen J.A. Specialty imaging. Functional MRI. First edition. Amirsys Publishing, Inc, 2014. 298 p.

44. Stoeckel C., Gough P.M., Watkins K.E., Devlin J.T. Supramarginal gyrus involvement in visual word recognition. Cortex. 2009; 45 (9): 1091–1096. https://doi.org/10.1016/j.cortex.2008.12.004

45. Segal E., Petrides M. Functional activation during reading in relation to the sulci of the angular gyrus region. Eur. J. Neurosci. 2013; 38 (5): 2793–2801. https://doi.org/10.1111/ejn.12277

46. Seghier M.L. The Angular Gyrus: Multiple Functions and Multiple Subdivisions. The Neuroscientist. 2013; 19 (1): 43–61. https://doi.org/10.1177/1073858412440596

47. Onitsuka T., Shenton M.E., Salisbury D.F., Dickey C.C., Kasai K., Toner S.K., Frumin M., Kikinis R., Jolesz F.A., McCarley R.W. Middle and Inferior Temporal Gyrus Gray Matter Volume Abnormalities in Chronic Schizophrenia: An MRI Study. Am. J. Psychiatry. 2004; 161: 1603–1611. https://doi.org/10.1176/appi.ajp.161.9.1603

48. Tailor K.S., Seminowicz D.A., Davis K.D. Two systems of resting state connectivity between the insula and cingulate cortex. Hum. Brain Mapp. 2009; 30 (9): 2731–2745. https://doi.org/10.1002/hbm.20705

49. Лурия А.Р. Высшие корковые функции человека и их нарушения при локальных поражениях мозга. М.: Изд-во МГУ, 1962. 431 с.

50. Blummenfeld R.S., Parks C.M., Yonelinas A.P., Ranganath C. Putting the pieces together: the role of dorsolateral prefrontal cortex in relational memory encoding. J. Cogn. Neurosci. 2011; 23 (1): 257–265. https://doi.org/10.1162/jocn.2010.21459

51. Koechlin E., Hyafil A. Anterior prefrontal function and the limits of human decision making. Science. 2007; 318: 594–598. https://doi.org/10.1126/science.1142995

52. Warburton E., Wise R.J.S., Price C.J., Weiller C., Hadar U., Ramsay S., Frackowiak R.J.S. Noun and verb retrieval by normal subjects: studies with PET. Brain. 1996; 119: 159–179. https://doi.org/10.1093/brain/119.1.159


Для цитирования:


Морозова С.Н., Кремнева Е.И., Гаджиева З.Ш., Ахметзянов Б.М., Кротенкова М.В., Добрынина Л.А. Определение эффективности использования счета в качестве фМРТ-парадигмы при исследовании функциональных связей в норме для оценки управляющих функций мозга. Медицинская визуализация. 2020;24(2):119-130. https://doi.org/10.24835/1607-0763-2020-2-119-130

For citation:


Morozova S.N., Kremneva E.I., Gadzhieva Z.S., Akhmetzyanov B.M., Krotenkova M.V., Dobrynina L.A. Evaluation of fMRI counting task efficiency for normal brain functional connectivity analisys during executive function examination. Medical Visualization. 2020;24(2):119-130. (In Russ.) https://doi.org/10.24835/1607-0763-2020-2-119-130

Просмотров: 35


ISSN 1607-0763 (Print)
ISSN 2408-9516 (Online)