Исследование возрастных расстройств может раскрыть новые тайны мозга
Они называют его доктором ВАИ, сокращенно от «Где я».
Образованный 29-летний мужчина без каких-либо серьезных заболеваний и травм смог нарисовать более или менее точную карту дома, в котором он прожил 15 лет, только с четвертой попытки [Bianchini, F., et al. Где я? Новый случай топографической дезориентации развития.
Журнал нейропсихологии 8, 107-124 (2014)].
Другая пациентка, Дженнифер из Сан-Франциско, всегда смотрит на север, независимо от того, в каком направлении она смотрит. Джуди Бентли однажды, когда она училась в старшей школе, внезапно потеряла память обо всем, что ее окружало.
Она потеряла всякое представление о том, что находится за дверью класса.
Это лишь несколько примеров для изучения, открытых новой областью медицины, начавшейся с девушки, которую можно назвать «нулевым пациентом».
Назовем ее Алисой [Иария Г.
, Богод Н.
, Фокс С.
Дж.
и Бартон Дж.
Дж.
Топографическая дезориентация развития: случай первый.
Нейропсихология 47, 30-40 (2009)].
В 2007 году Алиса обратилась к нейробиологу Джузеппе Иариа со странной и досадной проблемой: ей было очень сложно ориентироваться на местности.
Иногда она даже терялась в собственном доме.
Ей приходилось полагаться на стандартные маршруты, поездки от двери к двери по тщательно заученной тропе.
Чтобы добраться до работы, она запоминала, где ей нужно выйти из автобуса и как пройти от одного заученного ориентира к другому, пока не доберется до офисного здания, где она работала.
Но если Алиса отклонялась от маршрута, она тут же терялась, и ей оставалось только позвонить отцу, чтобы тот ее забрал.
У нее не было проблем со зрением – она могла распознавать ориентиры и другие объекты не хуже любого другого человека.
У нее был хороший интеллект, и она была страстной любительницей книг.
И хотя она разработала для себя стратегию, которая поможет ей в жизни, она боялась, что откажется: ее компания решила перевести ее в другое место, и она была в ужасе от перспективы освоить новый маршрут в новом месте.
область.
Слева — карта дома, нарисованная человеком с отклонением.
Справа — настоящая карта его дома.
Ярия из Университета Калгари был очарован этим случаем.
В течение многих лет он изучал, как люди ориентируются и задействованы системы мозга, и знал многих людей с проблемами навигации.
Но у всех них было повреждение головного мозга, чаще всего в результате инсульта.
Алиса была первым встреченным им человеком, у которого были серьезные проблемы с ориентацией без каких-либо видимых повреждений мозга.
Ярия протестировала Алису и обнаружила, что она хорошо справляется с широким спектром когнитивных задач.
Не было никаких структурных аномалий мозга и никаких очевидных проблем с воспитанием, которые могли бы быть связаны с ее неспособностью ориентироваться.
Она была совершенно неспособна нарисовать осмысленную карту или визуализировать ее.
Единственным возможным объяснением, казалось, была какая-то генетическая проблема.
Ярия придумал термин «топографическая дезориентация развития» (ТДД) для Алисы и других подобных случаев, которые вскоре были обнаружены в достаточном количестве.
Внезапно возникла новая и довольно распространенная проблема, потенциально способная продемонстрировать новые знания о том, как мы знаем, что находимся там, где мы находимся.
Допустим, вы идете по горной местности.
У вас есть карта (бумажная) и компас (магнитный).
Вы пытаетесь достичь Горы Возможностей.
У вас есть несколько вариантов: 1. Если вы видите гору с того места, где находитесь, а также видите землю, лежащую между вами, вы можете построить путь, основываясь на том, что вы видите.
Это визуальная навигация.
2. Если вы идете по тропе и видите указатель «Гора возможностей, 500 м», вы можете просто следовать по тропе дальше, не сверяясь с картой.
Это маршрутная навигация.
3. В противном случае вам необходимо найти себя на карте, с помощью компаса правильно его развернуть, найти на ней Гору Возможностей и с помощью карты построить маршрут, ведущий вас от вашего текущего местоположения к горе.
Это навигация по карте.
У таких людей, как Алиса, обычно нет проблем с визуальной навигацией или прокладкой маршрута.
Их трудности связаны с навигацией по карте.
Но навигация по карте — непростое дело, и есть несколько причин, по которым она может пойти не так.
Среди них: неспособность составить хорошую карту окружающей среды; невозможность найти себя на карте; невозможность понять свою ориентацию относительно карты; невозможность использовать карту для построения маршрута между двумя точками.
Каждый из этих вариантов, вероятно, связан с разными проблемами и разными участками мозга.
Если проблема в построении карты, то скорее всего она связана с гиппокамп .
Нейроны гиппокампа срабатывают, когда животное проходит определенные участки окружающей среды.
Эта «реакция местности» объединяет информацию от органов чувств и других частей мозга, в частности энторинальная кора , расположен рядом с гиппокампом и отвечает за пространственную систему координат. Если проблема связана с ориентацией, то она может лежать в области системы «направления головы» — инерциального компаса, расположенного в мозгу.
Набор мозговых структур, на которых построена эта система, тесно взаимодействует с гиппокампом и энторинальной корой.
В отличие от магнитного компаса, система ориентации головы не сохраняет направление на север; он больше похож на гирокомпас и использует инерционные свойства для поддержания постоянного чувства направления при движении и изменении ориентации.
Но чаще всего топографическая ориентация, возникающая вследствие поражения головного мозга, связана ретросплениальная кора .
Эта область расположена близко к центру мозга и тесно связана с гиппокампом и другими областями, участвующими в навигации.
Ретросплениальная кора не участвует в построении точной карты или определении направления, но каким-то непонятным образом она имеет решающее значение для правильного использования карты и компаса для прокладки маршрута к пункту назначения.
Причины ВТД могут включать перечисленные выше.
Некоторые люди, в том числе Алиса, формируют сильно искаженные когнитивные карты.
Это указывает на дисфункцию энторинальной коры или теменная кора , области, связанные с построением пространственных отношений.
У других наблюдаются трудности с ориентацией, что указывает на дисфункцию системы управления головой.
Джуди Бентли, одна из пациенток Ярии, обнаруживает, что ее чувство направления внезапно переключается между четырьмя вариантами, и каждый раз ей приходится изучать новый набор отношений.
Шэрон Роузман также часто теряет чувство направления, но она обнаружила, что если она закрывает глаза и крутится на месте, чувство обычно возвращается.
А Дженнифер, пациентка из Сан-Франциско, кажется, всегда смотрит в одном направлении, даже если оборачивается.
Систематические исследования ВТД указали на некоторые структуры и функции головного мозга, однако выводы пока нельзя назвать решающими.
Два года назад Ярия и его коллеги обнаружили, что у девяти женщин, страдающих от TTD, были снижены связи между гиппокампом и префронтальная кора , по сравнению с контрольной группой.
Это интересно, но есть подозрение, что этот факт может быть следствием ВТД, а не причиной.
Грубо говоря, гиппокамп строит карты, а префронтальная кора — планы.
Сокращение взаимодействия говорит о том, что полученные карты оказывают меньшее влияние на строящиеся планы.
Это может быть просто результатом того, что люди узнают, что их карты ненадежны.
В работе 2014 года группа исследователей из Принстона и Карнеги-Маллон подробно изучила мозговую деятельность женщин с ТТД, которых просили лишь наблюдать пространственные сцены, разворачивающиеся на экране компьютера, а не ориентироваться на реальной местности [Kim, J.G. , Аминофф ?.
М.
, Кастнер С.
и Берманн М.
Нейронная основа топографической дезориентации развития.
Журнал Neuroscience 35, 12954-12969 (2015)].
Когда их мозговую активность сравнили с контрольной группой, в гиппокампе не было обнаружено никаких различий.
Четкие различия появились в ретросплениальной коре головного мозга, той самой области мозга, повреждение которой чаще всего вызывает топографическую дезориентацию.
У испытуемых наблюдалось снижение реакции на знакомые места и снижение функциональной связи между ретроспленальной корой и областью, окружающей гиппокамп, ответственной за запоминание окружающей среды в памяти.
Вполне возможно, что ретросплениальная кора будет так же важна для ИТД, как и для топографической дезориентации в результате травмы, по крайней мере, в некоторых случаях.
Со временем, возможно, самой важной информацией, которую нам предоставит изучение TTD, станет лучшее понимание генов, связанных с пространственным распознаванием.
Есть данные о том, что ТТД передается по наследству.
Йиара обещает вскоре опубликовать работу, подтверждающую это наблюдение.
Если станет возможным выявить небольшое количество генетических мутаций, которые отличают людей с TTD от других, это станет отличной отправной точкой.
Это может не сработать: количество экспрессируемых в мозге генов огромно, и невозможно заранее предсказать, сколько из них связано с пространственным распознаванием.
Если у нескольких людей с ТТД не будет мутаций в одних и тех же генах, двигаться вперед будет довольно сложно.
Но попробовать стоит. Результаты будут не только полезны для изучения VTD, но также, вероятно, будут полезны для понимания нормального диапазона пространственных способностей.
Крупные мутации вызывают большие проблемы, но небольшие различия в экспрессии генов, вероятно, приведут к меньшим различиям в поведении.
Что особенно интересно в генетике ВТД, так это то, что это заболевание встречается гораздо чаще у женщин, чем у мужчин.
В первоначальную группу Иарии из 120 человек вошли 102 женщины и 18 мужчин [Iaria, G., & Barton, J.J. Топографическая дезориентация развития: недавно обнаруженное когнитивное расстройство.
Experimental Brain Research 206, 189-196 (2010)].
Это нельзя считать доказательством, так как большинство членов группы Йиары пришли самостоятельно, а женщины просто могут быть более открытыми в таких случаях.
Чтобы четко установить связь, потребуется взять случайную выборку людей.
Но все же разница достаточно велика, и можно ожидать, что она сохранится и после выборки – учитывая, что некоторые исследования показали, что мужчины в среднем немного лучше женщин ориентируются по карте [Андерсен Н.
Е.
, Дахмани Л.
.
, Кониши К.
и Бохбот В.
Д.
Отслеживание взгляда, стратегии и половые различия в виртуальной навигации.
Нейробиология обучения и памяти 97, 81-89 (2012)].
Следовательно, по крайней мере, экспрессия некоторых из этих генов может быть сцеплена с полом.
За последние пять лет выявлено несколько сотен случаев ВТД.
Может оказаться, что эта проблема не такая уж и редкая.
Информационный опрос студентов, проведенный Yiara в Университете Калгари, показал, что как минимум 2% из них могут подпадать под критерии VTD. Есть вероятность, что один из читателей этой статьи также страдает этим заболеванием, даже не подозревая об этом.
Йиара подготовила онлайн-тест [Английский] – возможно, стоит пройти.
Что касается Алисы, то в итоге место работы решили не менять, и она продолжает искать работу по ориентирам.
Уильям Скэггс — нейробиолог и автор публицистики, изучающий роль гиппокампа в пространственном распознавании и памяти.
Теги: #мозг #память #карты #ориентация #гиппокамп
-
Выбираем Наноквадрокоптер За 20 Долларов
19 Oct, 24 -
Транзистор Из Днк Человека
19 Oct, 24
