Когнитивный профиль больных с мальформацией Киари 1
УДК 612.827:612.83
Е.Г. МЕНДЕЛЕВИЧ, Р.Г. КОКУРКИНА
Казанский государственный медицинский университет МЗ РФ, г. Казань
Контактная информация:
Менделевич Елена Геннадьевна — доктор медицинских наук, профессор кафедры неврологии и реабилитации
Адрес: 420012, г. Казань, ул. Бутлерова, д. 49, тел.: +7-987-296-15-16, e-mail: emendel@mail.ru
В работе представлен обзор литературы по проблеме когнитивных нарушений у больных с мальформацией Киари 1 (МК1), данные о котором начали формироваться в последние годы. Приведены сведения о преимущественном дефиците в структуре исполнительного функционирования у больных с МК1. Генез когнитивного дефицита у больных с МК1 чаще всего рассматривается в ключе церебеллярной дисфункции и повреждений связей мозжечка с префронтальной корой, что ведет к дисметрии мышления и эмоций. Представлены данные и иных исследований, рассматривающих роль дополнительных факторов когнитивной дисфункции при МК1, таких как боль и расстройства эмоциональной сферы.
Ключевые слова: мальформация Киари, когнитивно-аффективный синдром, исполнительные функции, «дисметрия мышления».
E.G. MENDELEVICH, R.G. KOKURKINA
Kazan State Medical University, Kazan
Cognitive profile of patients with Chiari 1 malformation
Contact details:
Mendelevich E.G, MD, Professor of the Neurology and Rehabilitation Department
Address: 49 Butlerov St., Russian Federation, Kazan, 420012, tel.: +7-987-296-15-16, e-mail: emendel@mail.ru
This paper presents literature review on cognitive impairments in patients with CM1, data on which began to be formed in the recent years. Data on the predominant deficit in the structure of executive functioning in patients with CM1 are presented. The genesis of cognitive deficits in patients with CM1 is most often considered in the context of cerebellar dysfunction and damage to the connections of the cerebellum with the prefrontal cortex, which leads to dysmetria of thinking and emotions. Data from other studies are presented that consider the role of additional factors of cognitive dysfunction in CM1, such as pain and emotional disorders.
Key words: Chiari malformation, cognitive-affective syndrome, executive functions, «dysmetria of thinking».
Традиционные представления о симптомокомплексе больных с мальформацией Киари 1 (МК1) как о протрузии миндалин мозжечка ниже уровня большого затылочного отверстия были построены на выделении 4 групп симптомов, основанных, прежде всего, на патогенезе их формирования: синдром мозжечковых расстройств, понто-медуллярной компрессии, ликвородинамический синдром и синдромкомпрессии спинного мозга. Спектр клинических симптомов МК1 был дополнен на рубеже XX и XXI вв. описанием ряда более редких симптомов, включающих синкопальные состояния, дроп-атаки и другие, преимущественно вегетативные симптомы. Представления о когнитивных нарушениях у больных с мальформацией Киари 1 типа начали формироваться исключительно в последние годы и стали предметом дискуссий и всестороннего изучения.
Одними из первых авторов, заинтересовавшихся структурой когнитивного профиля больных с МК, были M. Kumar и коллеги в 2011 г. По результатам клинико-инструментального исследования пациентов с МК1 в возрасте от 18 до 36 лет авторами была отмечена корреляция между микроструктурными изменениями определенных зон мозга и наличием когнитивной дисфункции, выявленной путем нейропсихологического тестирования. Диффузионно-тензорная МРТ-томография (ДТВ, DTI) у больных с МК1 показала уменьшение фракционной анизотропии наряду с ростом среднего коэффициента диффузии в области колена, валика и свода мозолистого тела, а также в области скорлупы. Радиальный коэффициент был значительно увеличен в области свода мозолистого тела и поясной извилины, в то время как рост аксиального коэффициента диффузии наблюдался в области скорлупы, таламуса и свода мозолистого тела по сравнению с контрольной группой. По результатам нейропсихологического тестирования пациентов с использованием Trail Making Test и теста Векслера был показан нейрокогнитивный дефицит в домене зрительно-пространственной ориентации, навыков логического и последовательного рассуждения, что согласуется с дисфункцией межполушарного взаимодействия [1].
Дальнейшие сравнительные исследования по проблеме когнитивной дисфункции у больных с МК1 были проведены на группе из 24 больных, перенесших операцию хирургической декомпрессии задней черепной ямки. Для оценки когнитивного дефицита был использован ряд нейрокогнитивных тестов, таких как RAVLT (оценка кратковременной и отсроченной памяти), Stroopтест (ингибирование быстрого ответа) и Ospan (рабочая память), а для контроля тревожных расстройств, уровня стресса и боли были использованы DASS21 и Pain Disability Index Questionnaire соответственно.
Полученные результаты исследования свидетельствовали о дефиците в доменах исполнительного функционирования, таких как рабочая память, ингибиторный контроль и модуляция речи, по сравнению со здоровой группой.После оценки негативного влияния тревожных расстройств, дефицит в домене ингибиторного контроля сохранил статистическую значимость наряду с общим замедлением, в то время как дефицит в доменах рабочей памяти и модуляции речи, так же характерных для комплекса исполнительных функций, утратил свою значимость [2]. Согласно более ранним исследованиям, исполнительное функционирование часто ассоциируется с префронтальной корой [3]. Однако в настоящей работе было показано, что специфические изменения в когнитивном функционировании больных не могут быть ассоциированы исключительно с префронтальной областью, ввиду диссоциации расстройств характерных функций. По мнению авторов, когнитивный дефицит при МК1 может иметь стволовой и мозжечковый генез [2].
Многофакторный генез когнитивных нарушений у детей с МК обсуждался в исследовании педиатрической когорты больных в возрасте от 15 до 196 месяцев. В исследовании было показано наличие дефицита в доменах внимания, речи и поведения у детей, который в той или иной степени нивелировался после проведения операции хирургической декомпрессии задней черепной ямки. На примере подробного разбора двух случаев постоперационного клинического течения МК1 у детей 5 и 15 лет в первом случае было показано улучшение в домене речевых навыков наряду с ухудшением процессов внимания и концентрации, во втором же случае наблюдалась обратная картина. Данный результат исследования авторы объясняют влиянием множества факторов на когнитивный профиль детей с МК, включая как самостоятельное компрессии мозжечка и структур задней черепной ямки, так и генетический, социальный и конституциональный аспекты [4].
В подтверждение когнитивной дисфункции у детей с МК1 был описан дефицит в рабочей памяти, в процессах инициации и планирования, который был зафиксирован путем оценки когнитивного профиля 77 больных вне зависимости от хирургического статуса по декомпрессии ЗЧЯ при помощи опросника BRIEF-Parent Form. Однако генез дефицита авторами не дискутируется [5].
Продолжая обсуждение когнитивного профиля больных с МК1, все больше исследователей ссылается на церебеллярный генез когнитивного дефицита. Так, по данным литературного обзора, в который были включены 12 работ с общим количеством 783 участника в возрасте от 3 месяцев до 64 лет с подтвержденным диагнозом МК 1 типа, когнитивный профиль больных с МК1 характеризовался дефицитом исполнительных функций, таких как внимание, рабочая память и навыки визуально-пространственной ориентации. Данный дефицит авторы рассматривают с позиции нарушений в корково-мозжечковых связях, вовлеченных в процессы когниции, ввиду структурных компрессионных изменений мозжечка, патогномоничных для МК1 [6].
Дисфункцию связей мозжечка с префронтальной корой, лежащую в основе когнитивного дефицита у больных с МК1, на первый план выдвигают и другие авторы. Согласно проведенному исследованию с использованием стандартизированных тестов (Stroop, WCST, CPT), 20 неоперированных респондентов с МК 1 типа, по сравнению со здоровой группой, показали отклонения в процессах ингибиторного контроля, в доменах внимания, планирования и принятия решений, свидетельствуя о дефиците в рамках исполнительного функционирования [7].
Оценка визуально-пространственных навыков у пациентов с МК1 показала дефицит в исследуемом домене. Проанализировав полученные результаты исследования группы из 26 респондентов по сравнению со здоровой группой контроля, авторы указали на заинтересованность мозжечка в процессах когниции у больных с МК1, снова ссылаясь на дисфункцию корково-мозжечковых связей [8]. По мнению авторов, дефицит в системе репрезентации психических состояний или ToM (Theory of Mind) у больных с МК1 так же имеет церебеллярный генез [9].
Прямая корреляция когнитивного дефицита по нескольким доменам исполнительного функционирования с электрофизиологическими изменениями в структурах мозжечка и префронтальной области дала старт к более подробному изучению нейроанатомических особенностей когнитивного профиля у больных с МК1 [10]. Так, дефицит внимания, оперативной памяти, нарушения в речевых процессах и зрительно-пространственной ориентации авторы связывают с дисфункцией задних отделов полушарий мозжечка и его многочисленных взаимосвязей с префронтальной корой и ассоциативными зрительными регионами [11].
Таким образом, наряду с субъективными жалобами пациентов с МК1 на некоторые отклонения в когнитивном функционировании, согласно имеющимся литературным данным, существуют объективные признаки когнитивной дисфункции. Так, путем использования методов нейропсихологического тестирования были получены данные о преимущественном дефиците в структуре исполнительного функционирования у больных с МК (контроль внимания, речи, оперативная память, планирование и гибкость мышления). Одной из наиболее часто фигурирующих гипотез явилась связь когнитивного дефицита у больных с МК1 с микроструктурными повреждениями мозжечка и его связей с префронтальной корой.
За основу церебеллярной когниции авторами принимается комплекс трех идентифицированных зон в задней доле мозжечка, которые связаны с третичными церебральными ассоциативными полями и отличаются от первичных и вторичных церебеллярных сенсомоторных областей, связанных со спинным мозгом. Повреждения сенсомоторных областей передней доли мозжечка ведет к дисметрии движений — мозжечковому моторному синдрому. Повреждения задней доли мозжечка — к дисметрии мышления и эмоций — мозжечковому когнитивно-аффективному синдрому [12].
Первые мысли о UCT (Universal Cerebellar Transform) и DoT (Dysmetria of Thought) появились в работах Jeremy Schmahmann еще в 1996 г., где он предположил, что в основе мозжечкового функционирования лежит единый патофизиологический механизм модуляции движений, процесса познания и формирования эмоций. Начиная с 2000-х гг., описания новой теории Schmahmann стали перспективнее. Под теорией UCT стала подразумеваться универсальность мозжечкового механизма, лежащего в основе гетерогенности модулируемых функций, в условиях относительной однородности цитоархитектоники мозжечка. Теория универсальной мозжечковой трансформации — фундаментальный процесс, позволяющий контролировать модулируемые функции в пределах абстрактной гомеостатической базальной плоскости. В свою очередь, специфичность церебелло-церебральных связей позволяет мозжечку осуществлять поправочную деятельность в структуре различных неврологических функций. Повреждение этой системы вследствие патологии структур мозжечка (травмы, опухоли, наследственные и дегенеративные заболевания) неизбежно ведет к единственному всеобъемлющему нарушению — дисметрии, включающей в себя дисметрию движения — атаксию и дисметрию мышления (Dysmetria of Thought) и эмоций — мозжечковый когнитивно-аффективный синдром [13–15].
Возражая против самостоятельной роли МК1 в развитии когнитивных расстройств, ряд авторов объясняют специфический когнитивный дефицит у больных наличием дополнительных факторов, сопровождающих клиническую картину мальформации, таких как боль и расстройства эмоциональной сферы. Известно, что боль, особенно хронического характера, и эмоциональные расстройства тревожно-депрессивного спектра играют важную роль в механизмах развития когнитивной дисфункции. Так, авторы, по результатам оценки двух клинических случаев с МК1, заключили, что проявления когнитивного дефицита не имеют корреляционной зависимости с наличием у пациентов мальформации, а скорее связаны с рядом различных стрессоров и имеют сугубо психогенную природу [16].
Проблемы с эпизодической памятью, выявленные по результатам исследования, в котором приняли участие 638 больных с подтвержденным диагнозом МК1, авторы связывают с хронической болью, которая воздействует на процессы запоминания, притупляя внимание и вмешиваясь в саму цепь фиксации информации. В исследовании приняли участие 638 больных с различными типами МК, из которых 341 больному была проведена хирургическая декомпрессия задней черепной ямки. Однако, группа оперированных и группа неоперированных больных не показали различий в нейропсихологическом тестировании, демонстрируя сходный когнитивный дефицит. Отсутствие различий авторы связывают с изначально более тяжелыми формами МК, впоследствии подвергшимися хирургическому вмешательству, что дает возможность предположить уравнивание болевого синдрома в постоперационном периоде с таковым у неоперированных больных [17].
Влияние хронической боли на процессы когниции подтверждают и другие авторы. По их мнению, боль, как стрессовый фактор, запускает процесс массивного выброса нейромедиаторов, приводя к сбою в процессах экспрессии генов, являющихся важным звеном в регуляции нейропластичности, тем самым оказывая негативное влияние на процессы внимания и памяти [18, 19].
Использование нейропсихологического тестирования у больных с хроническим болевым синдромом показало нарушения в таких когнитивных доменах, как память, внимание, скорость обработки информации и в структуре исполнительного функционирования в целом. Многие исследования также показали наличие обратной взаимосвязи между когнитивным функционированием и восприятием боли [20, 21]. Формирование болевых ощущений напрямую зависит от участия когнитивно-аффективного «фильтра» в процессах преобразования входящих афферентных стимулов во взаимодействии с антиноцицептивными механизмами [22, 23].
Были также получены сведения о преимущественном влиянии в момент исследования таких психоневрологических состояний, как тревога или депрессия. Взаимосвязь между когнитивными процессами и механизмами различных расстройств психической сферы, в частности аффективными нарушениями, является весьма обсуждаемой на сегодняшний день проблемой [24]. Как и в случае влияния хронического болевого синдрома на когнитивные процессы, влияние тревожных расстройств на процессы когниции так же имеют обратную зависимость. По мнению многих авторов, когнитивные нарушения могут являться важным звеном патогенеза тревожно-депрессивных состояний. Описанные взаимосвязи подтверждаются нейровизуальными данными активации амигдалы, префронтальной коры и крупными ассоциативными зонами близ данных структур [25].
Тем не менее анализ литературных данных свидетельствует о том, что хроническая боль и аффективные расстройства являются скорее дополнительными факторами отягощения самостоятельного когнитивного дефицита у больных с МК1. В свою очередь, корково-церебеллярный генез когнитивных нарушений остается превалирующим в формировании специфического когнитивного профиля у данных пациентов. Однако, несмотря на многолетнюю историю мозжечкового когнитивно-аффективного синдрома, теория универсального мозжечкового преобразования на модели МК остается неизученной.
Таким образом, когнитивный профиль больных с мальформацией Киари на сегодняшний день остается актуальной и дискуссионной проблемой. Определение основных черт, нейроанатомических и патофизиологических коррелятов когнитивной дисфункции у оперированных и неоперированных больных в зависимости от возраста и пола требует проведения дальнейших исследований.
Менделевич Е.Г.
http://orcid.org/ 0000-0002-6829-7942
Кокуркина Р.Г.
https://orcid.org/0000-0002-3182-8009
ЛИТЕРАТУРА
- Kumar M. at al. Correlation of diffusion tensor imaging metrics with neurocognitive function in Chiari I malformation // World Neurosurgery. — 2011. — Vol. 76 (1-2). — P. 189–194.
- Allen P.A. at al. Task-specific and general cognitive effects in Chiari malformation type I // PLoS One. — 2014. — Vol. 9 (4). — P. 1–11.
- L. Schroeter M.L. at al. Prefrontal activation due to Stroop interference increases during development-an event-related fNIRS study // Neuroimage. — 2004. — Vol. 23 (4). — P. 1317–1325.
- Riva D. at al. Can Chiari malformation negatively affect higher mental functioning in developmental age? // Neurological Sciences. — 2011. — Vol. 32 (3). — P. 307–309.
- Lacy M. at al. Parent-Reported Executive Dysfunction in Children and Adolescents with Chiari Malformation Type 1 // Pediatric Neurosurgery. — 2016. — Vol. 51 (5). — P. 236–243.
- Rogers J.M., Savage G., Stoodley M.A. A Systematic Review of Cognition in Chiari I Malformation // Neuropsychology Review. — 2018. — Vol. 28 (2). — P. 176–187.
- Besteiro González J.L., Torres Campa-Santamarina J.M. Anomalies in the cognitive-executive functions in patients with Chiari Malformation Type I // Psicothema. — 2018. — Vol. 30 (3). — P. 316–321.
- García M. at al. Analysis of Visuospatial Abilities in Chiari Malformation Type I // Cerebellum. — 2020. — Vol. 19 (1). — P. 6–15.
- García M. at al. Social Cognition in Chiari Malformation Type I: a Preliminary Characterization // Cerebellum. — 2020. — Vol. 19 (3). — P. 392–400.
- Houston J.R. at al. Type I Chiari malformation, RBANS performance, and brain morphology: Connecting the dots on cognition and macrolevel brain structure // Neuropsychology. — 2019. — Vol. 33 (5). — P. 725–738.
- Steinberg S.N., Greenfield J.P., Perrine K. Neuroanatomic Correlates for the Neuropsychological Manifestations of Chiari Malformation Type I // World Neurosurgery. — 2020. — Vol. 136. — P. 462–469.
- Schmahmann J.D. The cerebellum and cognition // Neuroscience letters. — 2019. — Vol. 688. — P. 62–75.
- Frank Van Overwalle at al. Consensus Paper: Cerebellum and Social Cognition // Cerebellum (London, England). — 2020.
- Schmahmann J.D. Disorders of the cerebellum: ataxia, dysmetria of thought, and the cerebellar cognitive affective syndrome // Journal of Neuropsychiatry and Clinical Neurosciences. — 2004. — Vol. 16 (3). — P. 367–378.
- Schmahmann J.D. The Role of the Cerebellum in Cognition and Emotion: Personal Reflections Since 1982 on the Dysmetria of Thought Hypothesis, and Its Historical Evolution from Theory to Therapy // Neuropsychology Review. — 2010. — Vol. 20 (3). — P. 236–260.
- Klein R., Hopewel C.A., Oien M. Chiari malformation type I: a neuropsychological case study // Military Medicine. — 2014. — Vol. 179 (6). — P. 712–718.
- Allen P.A. at al. Chiari 1000 Registry Project: assessment of surgical outcome on self-focused attention, pain, and delayed recall // Psychological Medicine. — 2018. — Vol. 48 (10). — P. 1634–1643.
- McCarberg Bill, Peppin John. Pain Pathways and Nervous System Plasticity: Learning and Memory in Pain // Pain medicine (Malden, Mass.). — 2019. — Vol. 20 (12). — P. 2421–2437.
- Moriarty O., McGuire B.E., Finn D.P. The effect of pain on cognitive function: a review of clinical and preclinical research // Progress in Neurobiology. — 2011. — Vol. 93 (3). — P. 385–404.
- Hedy Kober at al. Let it be: mindful acceptance down-regulates pain and negative emotion // Social cognitive and affective neuroscience. — 2019. — Vol. 14 (11). — P. 1147–1158.
- Louise Urien, Jing Wang. Top-Down Cortical Control of Acute and Chronic Pain // Psychosomatic medicine. — 2019. — Vol. 81 (9). — P. 851–858.
- Weiner D.K. at al. The relationship between pain, neuropsychological performance, and physical function in community-dwelling older adults with chronic low back pain // Pain Medicine. — 2006. — Vol. 7 (1). — P. 60–70.
- Failo A., Giannotti M., Venuti P. Associations between attachment and pain: From infant to adolescent // SAGE open medicine. — 2019. — Vol. 7.
- Michaelides A., Zis P. Depression, anxiety and acute pain: links and management challenges // Postgraduate medicine. — 2019. — Vol. 131 (7). — P. 438–444.
- Pessoa L. On the relationship between emotion and cognition // Nature reviews. — 2008. — Vol. 9 (2). — P. 148–158.
REFERENCES
- Kumar M. et al. Correlation of diffusion tensor imaging metrics with neurocognitive function in Chiari I malformation. World Neurosurgery, 2011, vol. 76 (1-2), pp. 189–194.
- Allen P.A. et al. Task-specific and general cognitive effects in Chiari malformation type I. PLoS One, 2014, vol. 9 (4), pp. 1–11.
- Schroeter M.L. et al. Prefrontal activation due to Stroop interference increases during development-an event-related fNIRS study. Neuroimage, 2004, vol. 23 (4), pp. 1317–1325.
- Riva D. at al. Can Chiari malformation negatively affect higher mental functioning in developmental age? Neurological Sciences, 2011, vol. 32 (3), pp. 307–309.
- Lacy M. et al. Parent-Reported Executive Dysfunction in Children and Adolescents with Chiari Malformation Type 1. Pediatric Neurosurgery, 2016, vol. 51 (5), pp. 236–243.
- Rogers J.M., Savage G., Stoodley M.A. A Systematic Review of Cognition in Chiari I Malformation. Neuropsychology Review, 2018, vol. 28 (2), pp. 176–187.
- Besteiro González J.L., Torres Campa-Santamarina J.M. Anomalies in the cognitive-executive functions in patients with Chiari Malformation Type I. Psicothema, 2018, vol. 30 (3), pp. 316–321.
- García M. at al. Analysis of Visuospatial Abilities in Chiari Malformation Type I. Cerebellum, 2020, vol. 19 (1), pp. 6–15.
- García M. at al. Social Cognition in Chiari Malformation Type I: a Preliminary Characterization. Cerebellum, 2020, vol. 19 (3), pp. 392–400.
- Houston J.R. at al. Type I Chiari malformation, RBANS performance, and brain morphology: Connecting the dots on cognition and macrolevel brain structure. Neuropsychology, 2019, vol. 33 (5), pp. 725–738.
- Steinberg S.N., Greenfield J.P., Perrine K. Neuroanatomic Correlates for the Neuropsychological Manifestations of Chiari Malformation Type I. World Neurosurgery, 2020, vol. 136, pp. 462–469.
- Schmahmann J.D. The cerebellum and cognition. Neuroscience letters, 2019, vol. 688, pp. 62–75.
- Frank Van Overwalle at al. Consensus Paper: Cerebellum and Social Cognition. Cerebellum (London, England), 2020.
- Schmahmann J.D. Disorders of the cerebellum: ataxia, dysmetria of thought, and the cerebellar cognitive affective syndrome. Journal of Neuropsychiatry and Clinical Neurosciences, 2004, vol. 16 (3), pp. 367–378.
- Schmahmann J.D. The Role of the Cerebellum in Cognition and Emotion: Personal Reflections Since 1982 on the Dysmetria of Thought Hypothesis, and Its Historical Evolution from Theory to Therapy. Neuropsychology Review, 2010, vol. 20 (3), pp. 236–260.
- Klein R., Hopewel C.A., Oien M. Chiari malformation type I: a neuropsychological case study. Military Medicine, 2014, vol. 179 (6), pp. 712–718.
- Allen P.A. et al. Chiari 1000 Registry Project: assessment of surgical outcome on self-focused attention, pain, and delayed recall. Psychological Medicine, 2018, vol. 48 (10). — pp. 1634–1643.
- McCarberg Bill, Peppin John. Pain Pathways and Nervous System Plasticity: Learning and Memory in Pain. Pain medicine (Malden, Mass.), 2019, vol. 20 (12), pp. 2421–2437.
- Moriarty O., McGuire B.E., Finn D.P. The effect of pain on cognitive function: a review of clinical and preclinical research. Progress in Neurobiology, 2011, vol. 93 (3), pp. 385–404.
- Hedy Kober at al. Let it be: mindful acceptance down-regulates pain and negative emotion. Social cognitive and affective neuroscience, 2019, vol. 14 (11), pp. 1147–1158.
- Louise Urien, Jing Wang. Top-Down Cortical Control of Acute and Chronic Pain. Psychosomatic medicine, 2019, vol. 81 (9), pp. 851–858.
- Weiner D.K. at al. The relationship between pain, neuropsychological performance, and physical function in community-dwelling older adults with chronic low back pain. Pain Medicine, 2006, vol. 7 (1), pp. 60–70.
- Failo A., Giannotti M., Venuti P. Associations between attachment and pain: From infant to adolescent. SAGE open medicine, 2019, vol. 7.
- Michaelides A., Zis P. Depression, anxiety and acute pain: links and management challenges. Postgraduate medicine, 2019, vol. 131 (7), pp. 438–444.
- Pessoa L. On the relationship between emotion and cognition. Nature reviews. Neuroscience, 2008, vol. 9 (2), pp. 148–158.