Российские учёные определили механизм речевых нарушений у больных эпилепсией

Исследователи из НИУ ВШЭ и НМХЦ им. Пирогова выяснили, как меняется языковая сеть мозга при эпилепсии. С помощью теории графов учёные проанализировали данные томографии 28 пациентов и показали, что у эпилептиков при выполнении речевой функции активируются оба полушария мозга — между ними образуются короткие связи, а длинные внутри одного полушария разрываются. Исследование опубликовано в журнале Epilepsy&Behavior.

Эпилепсией страдает около 1% населения земного шара. Это хроническое заболевание головного мозга, которое чаще всего возникает в височной доле. При этом эпилепсия — не просто нарушение в одном регионе мозга, это болезнь, которая затрагивает все сети мозга. Традиционно считается, что именно в левом полушарии сосредоточена сеть, отвечающая за языковую обработку. При эпилепсии работа сети нарушается: люди с этим заболеванием хуже выполняют языковые задания, иногда вовсе с ними не справляются.

Чтобы понять, как меняются нейронные сети у больных эпилепсией, используется метод функциональной магнитно-резонансной томографии (фМРТ). Сканирование мозга позволяет увидеть, что при эпилепсии активируются дополнительные области мозга, причём в обоих полушариях, а не только в левом, где у нас преимущественно локализована речь. Однако до сих пор не было достоверных сведений о том, как эти участки связаны между собой и как они взаимодействуют.

Исследователи Центра языка и мозга НИУ ВШЭ вместе с коллегами из Национального медико-хирургического центра имени Н.И. Пирогова разработали и применили новый комплексный подход к анализу языковой сети у больных эпилепсией, который сочетает в себе математическую теорию графов и фМРТ с выполнением языкового задания на завершение предложений.

Все методы по отдельности используются для изучения деятельности мозга, однако мы первые предложили применить их в комплексе для анализа языковой сети у больных эпилепсией. Только их сочетание позволит нам получить полную картину. С помощью фМРТ мы измеряем активность регионов мозга, которые вовлекаются в обработку и генерирование информации. Выполнение языкового задания испытуемыми (в нашем случае это было задание на завершение предложений) позволяет понять, как активные регионы мозга связаны между собой. А теория графов позволяет всё это описать. Например, насколько сильно или слабо связаны между собой регионы, как они разбиваются на подсети.

Виктор Карпычев
Один из авторов статьи, исследователь Центра языка и мозга НИУ ВШЭ

В исследовании приняли участие 28 человек, которые страдают эпилепсией, не поддающейся фармакологическому лечению, а также 19 здоровых добровольцев в качестве контрольной группы. Во время фМРТ испытуемые выполняли задание на завершение предложений. Участники видели на экране фразу, в которой не хватало последнего слова, например: «Умная соседка прочла…». Они должны были закончить предложение грамматически и семантически правильно.

Результаты исследования показали, что у здоровых людей языковая активность сосредоточена в левом полушарии и характеризуется длинными внутриполушарными связями. У больных эпилепсией языковая сеть перестраивается под влиянием болезни, что ведет к языковым и речевым трудностям. Так, испытуемые, страдающие эпилепсией, хуже справлялись с тестом на завершение предложений. Применение теории графов позволило увидеть, что при эпилепсии длинные связи внутри левого полушария обрываются, вместо них образуются короткие связи, модули, соединяющие левое и правое полушария мозга.

Благодаря новому комплексному подходу нам впервые удалось увидеть, что же происходит с языковой сетью больных эпилепсией не только со структурной, но и с функциональной точки зрения, понять, почему им сложнее справляться с различными языковыми заданиями. Мы планируем продолжить исследования в этой области и посмотреть, как языковая сеть взаимодействует с другими сетями мозга у здоровых людей и у больных эпилепсией. Если мы поймем, как перестраивается мозг при различных заболеваниях, то сможем значительно улучшить качество жизни пациентов, скомпенсировав влияние болезни.

Светлана Малютина
Один из авторов исследования, заместитель директора Центра языка и мозга НИУ ВШЭ

IQ

22 ноября, 2023 г.