На правах рукописи Агапов Павел Алексеевич СТРУКТУРНОЕ И
advertisement
На правах рукописи Агапов Павел Алексеевич СТРУКТУРНОЕ И МОРФОМЕТРИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВЕРХНЕЙ ТЕМЕННОЙ ОБЛАСТИ МОЗГА ЧЕЛОВЕКА 03.03.04 – клеточная биология, цитология, гистология Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук Москва – 2015 1 Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном научном учреждении «Научный центр неврологии» Научный руководитель: член-корреспондент РАН, профессор Боголепова Ирина Николаевна Официальные оппоненты: Дубовая Татьяна Клеониковна, доктор медицинских наук, профессор, профессор кафедры гистологии, эмбриологии и цитологии ГБОУ ВПО РНИМУ имени Н.И. Пирогова Минздрава России. Востриков Виктор Михайлович, доктор медицинских наук, ведущий научный сотрудник, лаборатории клинической нейроморфологии с паталогоанатомической группой ФГБНУ Научного центра психического здоровья. Ведущая организация: ФГБУН Институт физиологии имени И.П. Павлова РАН. Защита диссертации состоится «17» ноября 2015 г. в 17 часов на заседании диссертационного совета Д 501.001.52 при Московском государственном университете имени М.В. Ломоносова по адресу: 119899, Москва, Ленинские горы, МГУ, д. 1, стр. 12, аудитория М-1. С диссертацией можно ознакомиться в Научной библиотеке МГУ имени М.В. Ломоносова (Фундаментальная библиотека, Ломоносовский проспект, дом 27) и на сайте биологического факультета www.bio.msu.ru. Автореферат разослан «___» _____________» 2015 г. Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат биологических наук Калистратова Елена Николаевна 2 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность проблемы. В настоящее время отмечается рост научного интереса к проблеме межполушарной асимметрии мозга человека, внимание исследователей направлено на изучение принципов сходства и различий в структурно-функциональной организации полушарий мозга, а так же к значению межполушарной асимметрии в обеспечении нервно-психической деятельности [Жаворонкова Л.А., 2007; Фокин В.Ф., Пономарева Н.В. и др., 2011; и др.]. Выявление структурной асимметрии мозга человека является актуальной задачей для морфологических исследований. В современной литературе представлено большое количество данных о межполушарной асимметрии мозга, полученных методами морфологии, нейрофизиологии, нейрокибернетики и психиатрии [Катерлина И.Р. и др.,2010; Лавров В.В., 2010; и др.]. Верхняя теменная область принимает активное участие в контроле движений и вторичной переработке зрительной информации, в восстановлении из памяти зрительных образов [Fletcher P.C. et al., 1995; Voisin J.I. et al., 2011]. Нейронные сети поля 7 вовлечены в фиксацию зрительного образа, в контроль и слежение за движениями рук. К важным функциям верхней теменной области относят процессы переключения и поддержания внимания, и участие в восприятии пространства [Andreasen N.C. et al., 1995; Connolly J.D. et al., 2000; Воробьев С.В. и др., 2014]. Большой интерес представляют различия обработки зрительной информации мужчинами и женщинами, показанные методами функциональной магнитно-резонансной томографии (фМРТ), которые проявляются при ориентации в пространстве и тестах на мысленное вращение предметов. С этими тестами более успешно справляются мужчины, при их выполнении мужчины и женщины используют разные способы решения поставленных задач [Pezaris E., Casey M.B., 1991]. Выявлены некоторые отличия активирующихся структур мозга мужчин и женщин при выполнении задач, связанных с пространственным вращением объѐмных предметов [Jordan K. et al., 2002]. Мужчины и женщины используют разные стратегии ориентирования в пространстве. Первая стратегия базируется 3 на детальной зрительной информации о пространстве – еѐ предпочитают использовать женщины. Вторая стратегия заключается в использовании геометрических характеристик пространства и расстояний – еѐ обычно используют мужчины [Saucier, D.M. et al., 2002; Rahman Q. et al., 2005]. В свою очередь, тесты на пространственное расположение объектов, связанные с функциями верхней теменной области, лучше выполняют женщины [Eals M., Silverman I., 1994]. С развитием технологий нейровизуализации появились публикации, посвященные межполушарной асимметрии объема белого и серого вещества мозга мужчин и женщин [Боголепова И.Н. и др., 2010; Штарк М.Б. и др., 2012; O'Neill A. et al., 2013]. Однако в литературе можно найти диаметрально противоположенные точки зрения в отношении объема серого и белого вещества мозга, зависящие от методов их сравнения. Проблема межполушарной асимметрии и гендерных различий цитоархитектонического строения верхней теменной области в литературе освещена недостаточно подробно. Среди этих работ лишь единичные исследователи обсуждают полученные данные с позиции межполушарной асимметрии и гендерных различий. Из отечественных ученых изучением цитоархитектонического строения верхней теменной области занималась в основном Минаева В.М. [Минаева В.М., 1948, 1955, 1959]. Несмотря на то, что в литературе имеются данные об объѐме, площади поверхности коры верхней теменной области и еѐ структурной организации [Zilles K, Palomero-Gallagher N., 2001; Amunts K. et al., 2005; Scheperjans F. et al., 2008], в литературе не рассмотрена проблема асимметрии и полового диморфизма верхней теменной области мозга мужчин и женщин. Цель работы: исследование полового диморфизма и межполушарной асимметрии верхней теменной области мозга человека. Задачи работы: 1. Изучить общие закономерности и особенности цитоархитектоники коры поля 7, являющегося основным и типичным полем верхней теменной области мозга мужчин и женщин. 4 2. Установить различия нейронного состава цитоархитектонических слоѐв III и V коры поля 7 верхней теменной области мозга мужчин и женщин. 3. Провести сравнительный анализ нейроглиальных взаимоотношений в цитоархитектонических слоях III и V коры поля 7 верхней теменной области мозга мужчин и женщин. 4. Оценить особенности цитоархитектонической межполушарной асимметрии коры поля 7 верхней теменной области мозга мужчин и женщин. 5. Определить взаимосвязь объѐма серого и белого вещества мозга мужчин и женщин методами магнитно-резонансной томографии. Научная новизна. Впервые проведено комплексное цитоархитектоническое и морфометрическое исследование поля 7 коры мозга мужчин и женщин. Новым в исследовании верхней теменной области мозга человека является выявленная структурная межполушарная асимметрия поля 7 и установленные особенности структурной организации верхней теменной области в левом и правом полушарии мозга человека. Получены принципиально новые данные о половых различиях верхней теменной области мозга мужчин и женщин, полученные с использованием современных методов компьютерной морфометрии и магнитно-резонансной томографии (МРТ). Установлены особенности объема серого и белого вещества мозга мужчин и женщин. Сравнительное морфометрическое исследование слоев III3 и V коры поля 7 выявило важные количественные показатели межполушарной асимметрии особенности строения отдельных цитоархитектонических слоѐв коры поля 7 мозга мужчин и женщин. В работе показана индивидуальная вариабельность строения верхней теменной области мозга мужчин и женщин. Научно-практическая значимость. Выявленные особенности межполушарной асимметрии и гендерных различий структурной организации коры поля 7 мозга человека пополнят банк данных, характеризующий функциональную и структурную неравнозначность левого и правого полушария мозга мужчин и женщин при обработке когнитивной информации. Данные об асимметричной организации строения коры мозга мужчин и женщин вносят 5 вклад в понимание механизмов функциональной межполушарной асимметрии мозга человека. Показанные морфометрические особенности цитоархитектонического строения коры поля 7 мозга мужчин и женщин могут использоваться в других областях науки о мозге, например, в физиологии или патологической анатомии. Полученные результаты могут применяться в фармакологии и неврологии при разработке нейропротекторных различных неврологических препаратов и заболеваний прогнозировании мужчин и течения женщин и для индивидуального подхода их лечения. Внедрение в практику. Результаты исследования используются в учебном процессе кафедры биологии и биотехнологии ФГБОУ ВПО «МГГУ им. М.А. Шолохова», в научных исследованиях лаборатории нейрокибернетики ФГБНУ НЦН, при чтении лекций по анатомии человека, физиологии человека, гистологии, в научно-исследовательском процессе кафедры анатомии и физиологии человека и животных Института биологии и химии ГБОУ ВПО МПГУ, при чтении лекций в музее эволюции мозга ФГБНУ НЦН. Основные положения, выносимые на защиту: 1. Для цитоархитектонического строения коры поля 7 мозга мужчин и женщин характерна межполушарная асимметрия, проявляющаяся в различии ширины коры, размеров нейронов, их плотности и плотности глии в левом и правом полушарии мозга. 2. Половой диморфизм мозга мужчин и женщин выражается в более крупных размерах нейронов коры поля 7 мозга мужчин по сравнению с аналогичными нейронами в мозге женщин. 3. Верхняя теменная область мозга мужчин и женщин различается по плотности нейронов и глии в отдельных цитоархитектонических слоях коры поля 7. 4. В цитоархитектоническом строении верхней теменной области мозга человека отмечается своеобразие сочетания показателей нейронов и глии коры поля 7 мозга мужчин и женщин. 6 плотности 5. Магнитно-резонансное исследование позволило установить различное процентное соотношение белого и серого вещества в мозге мужчин и женщин. 6. По данным магнитно-резонансного исследования объем верхней теменной области мозга мужчин больше объема верхней теменной области мозга женщин. Апробация работы. Основные положения и материалы диссертационной работы изложены и обсуждены, на конференции, посвященной 100-летию со дня рождения Д.А. Жданова (Москва, 2008), на международной научно- практической конференции «Проблемы современной морфологии человека» (Москва, 2013), на заседании учѐного совета ФГБНУ НЦН в 2013 году. Публикации. По теме диссертации опубликованы 3 статьи в журналах, рекомендованных ВАК РФ, 4 тезиса, данные диссертационной работы включены в коллективную монографию: «Архитектоника коры мозга человека: МРТ-атлас» (2010). Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 191 странице, состоит из введения, обзора литературы, материалов и методов исследования, собственных данных и обсуждения полученных результатов исследования и выводов. Список литературы содержит 88 российских и 248 зарубежных публикаций. Диссертационная работа иллюстрирована 26 микрофотографиями, снятыми в лаборатории анатомии и архитектоники мозга ФГБНУ НЦН, 8 таблицами и 59 рисунками. СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Материал и методы исследования Материал исследования. Исследование цитоархитектоники поля 7 коры верхней теменной области мозга выполнено на непрерывных сериях фронтальных срезов, окрашенных крезилом фиолетовым по методу Ниссля, толщиной 20 мкм. Изучались левые и правые полушария мозга 5 мужчин и 5 женщин (20 полушарий) в возрасте от 19 до 59 лет (9 случаев в возрасте от 19 до 33 лет и один случай 59 лет), которые были правшами, не страдали психическими и неврологическими заболеваниями, а также алкоголизмом. 7 Причиной смерти являлась какая-либо соматическая патология или несчастный случай, причина смерти так же не была связана с органическими поражениями мозга. Мозг изымался в течение суток с момента наступления смерти и фиксировался в 10% растворе формалина. Морфометрическое показатели изучались в 30 полях зрения на 5-ти и более срезах. Исследуемая кора располагалась на вершине извилины в центре медиальной поверхности поля 7, имела выраженную радиарную исчерченность. Измерение площади профильного поля пирамидных нейронов. Измерение площади профильного поля пирамидных нейронов проводилось на комплексе «ДиаМорф» (микроскоп с объективом х100, оборудованный цифровой видеокамерой) в морфометрической программе «ДиаМорфCito W» под объективом х100. Измерялись нейроны пирамидной формы с ядром и ядрышком. Для каждого слоя одного полушария объем выборки составлял не менее 100 нейронов в 30 полях зрения, всего измерено 8607 нейронов. Измерение плотности нейронов, плотности нейронов, окруженных сателлитной глией, плотности сателлитной глии, плотности общей глии. Подсчет нейронов и глиальных клеток проводился на комплексе электроннооптического анализа изображений «ДиаМорф» визуальным методом во всей толщине гистологического среза, первое поле зрения серии измерений выбиралось случайным образом. Всего изучалось 30 полей зрения на 5-ти срезах. При подсчете плотности нейронов учитывались пирамидные нейроны с ядром и ядрышком. Нейронами, окруженными сателлитной глией, считались нейроны, вокруг которых располагались одна или более глиальных клеток на расстоянии диаметра своего ядра [Александровская М.А. и др., 1968]. Сателлитной глией считалась глия, лежащая вокруг нейронов на расстоянии, не превышающем диаметра своего ядра. При подсчете плотности общей глии учитывались все сохранные глиальные клетки в поле зрения. По завершении подсчетов производился пересчет плотности нейронов, нейронов, окруженных сателлитной глией, плотности общей глии, сателлитной глии на 0,001 мм3 вещества мозга с учетом поправки Аберкромби. 8 и Измерение ширины коры. Измерение проводилось на стереоскопическом микроскопе МБС-9 с цифровой камерой-окуляром DCM 130 в программе ScopePhoto. Выполнялось 30 измерений на 5 препаратах каждого из полушарий мозга перпендикулярно поверхности извилины и параллельно радиарной исчерченности коры. Измерялась ширина каждого слоя в отдельности и на основании суммы их измерений по вертикали определялась общая ширина коры. Материалы и методы МРТ-исследования. Совместно со старшим научным сотрудником отделения лучевой диагностики ФГБНУ НЦН Коноваловым Р.Н. выполнялось изучение показателей объема белого и серого вещества мозга человека. Проводилось МРТ-исследование 30 здоровых мужчин и женщин (15 мужчин и 15 женщин) в возрасте от 20 до 50 лет на магнитнорезонансном томографе «Magnetom Avanto» фирмы Siemens со сверхпроводящим магнитом и напряженностью магнитного поля 1,5 Тл. Для получения анатомических изображений с возможностью их реконструкции в любых плоскостях и объемной реконструкции мозга исследование выполнялось в режиме 3D-Т1 градиентное эхо (Т1-mpr) со следующими параметрами сканирования: TR=1940 мс, TE=308 мс, усреднения=1, dist. factor (gap) 50%, FOV=250 мм, матрица 256х256 пикселей, толщина среза=1 мм, размер воксела – 1 х 1 х 1 мм, угол наклона=15 град, время исследования 4 минуты 23 секунды. Измерение объема тканей мозга. Объем серого и белого вещества мозга измерялся на Т1-мрт изображениях в программе SPM 8 [http://www.fil.ion.ucl.ac.uk] по следующему алгоритму: 1. Исходные изображения формата DICOM в специализированной программе анализа fMRI, PET, SPECT, EEG и MEG изображений преобразовывались в формат, используемый программой SPM 8, представляющей собой набор специализированных процедур и функций для MATLAB (The Math Works Inc). 2. Проводилась процедура нормализации и сегментации для получения двух файлов, содержащих данные о сером и белом вещества мозга для последующей работы. 9 3. В тулбоксе WFU PickAtlas [http://www.nitrc.org] создавались маски левого и правого полушарий мозга и маски верхней теменной области для серого и белого вещества мозга, необходимые для измерения этих структур мозга. 4. Измерение объема вещества мозга выполнялось в утилите Easyvolume [http://www.sbirc.ed.ac.uk] для SPM8. Статистическая обработка данных. Статистическая проводилась в статистическом пакете STATISTICA 8. обработка В работе для представления данных мы использовали описательную статистику – среднее значение и стандартную ошибку. Выборки проверяли на нормальность распределения (тест Шапиро-Уилка). Поскольку не все выборки подчинялись закону нормального распределения, для их сравнения использовались непараметрические критерии сравнения. Анализ зависимых выборок (исследуемые показатели в левом и правом полушариях одного мозга) выполняли с помощью критерия Вилкоксона. О различиях в морфометрических показатели мозга мужчин и женщин судили по критерию Манна-Уитни, применяемого для сравнения независимых выборок. Анализ частотного распределения нейронов проводился с использованием критерия хи квадрат. Выявленные различия считали статистически значимыми при уровне р ≤ 0,05. Результаты и обсуждение В результате настоящего цитоархитектонического и морфометрического исследования впервые были получены данные о ширине коры верхней теменной области в левом и правом полушариях мозга мужчин и женщин, которые являются важными морфологическими показателями строения коры мозга (рис. 1). Сопоставление ширины коры поля 7 мозга мужчин и женщин обнаружило большее значение ширины коры поля 7 мозга женщин по отношению к ширине коры поля 7 мозга мужчин, что особенно ярко проявлялось в правом полушарии. Ширина коры поля 7 правого полушария мозга мужчин составляла 2,563±0,017 мм, а в правом полушарии мозга женщин - 2,690±0,020 мм. 10 I I II II III III IV V IV VI VII V VI VII Мужчина (мозг Ае-2) Женщина (мозг А-1) Рис. 1. Цитоархитектоника поля 7 коры правого полушария мозга (об.х2.5, окраска по методу Ниссля) Анализ ширины коры поля 7 мозга мужчин и женщин показал правополушарную асимметрию, средняя ширина коры поля 7 мозга мужчин составляла в правом полушарии 2,563±0,017 мм, в левом полушарии 2,510±0,011 мм, мозга женщин 2,690±0,020 мм в правом и 2,590±0,012 мм в левом полушарии (рис. 2). Необходимо отметить межполушарные различия отдельных цитоархитектонических слоѐв коры поля 7. Сопоставление их ширины выявило статистически значимое большее значение ширины слоя III и слоя V в левом и правом полушариях мозга женщин по отношению к мозгу мужчин. Ширина слоя III коры поля 7 в правом полушарии мозга женщин в среднем равнялась 1,019 мм, а у мужчин – 0,894 мм, в левом полушарии мозга женщин ширина коры составляла 0,944 мм, у мужчин – 0,868 мм. 11 Большее значение ширины коры мозга женщин показаны и в других цитоархитектонических исследованиях. Например, K. Amunts с соавторами [Amunts K. et al., 2007] в мозге женщин по сравнению с мозгом мужчин выявила большую ширину коры полей 17 и 18, лежащих в непосредственной близости от верхней теменной области мозга. *+ 2,75 2,69 Данные представлены в виде M±m, где M – среднее значение показателя, m – стандартная ошибка среднего. 2,7 + 2,65 2,59 мм 2,6 2,55 2,563 Левое полушарие 2,51 2,5 Правое полушарие 2,45 2,4 * – межполушарные отличия статистически значимы. р≤0,05 (Mann-WhitneyUtest) + – отличия между мужчинами и женщинами статистически значимы. р≤0,05 (Mann-WhitneyUtest) 2,35 Мужчины Женщины Рис. 2. Среднее значение ширины коры поля 7 мозга мужчин и женщин (мм) По данным МРТ-исследований среднее значение ширины коры мозга женщин во многих областях преобладает над шириной коры мозга мужчин [Luders E. etal., 2006]. При измерении ширины коры многие исследователи отметили еѐ увеличение у женщин, в первую очередь, в теменной и височной области [Nopoulos P. et al., 2000; Narr K.L. et al., 2005; Luders E. et al., 2006]. При сравнении среднего значения профильного поля нейронов слоя III 3 поля 7 коры мозга мужчин с аналогичным показателем мозга женщин выявлена тенденция (р=0,058) к преобладанию значения профильного поля нейронов в мозге мужчин. Эти различия особенно ярко проявляется при сопоставлении значения данного показателя правого полушария мозга мужчин с правым полушарием мозга женщин. Среднее значение профильного поля нейронов слоя III3 коры поля 7 мозга мужчин равнялось: в левом полушарии 220,8±3,3 мкм2, в правом полушарии 240,6±3,7 мкм2, у женщин данный показатель составлял 214,5±2,8 мкм2 слева и 225,2±2,9 мкм2 справа. Анализ среднего значения 12 профильного поля нейронов слоя III3 коры поля 7 мозга мужчин и женщин выявил значимую правополушарную асимметрию у обоих полов (рис. 3). *+ 250 240,6 240 мкм2 230 Данные представлены в виде M±m, где M – среднее значение показателя, m – стандартная ошибка среднего. * 225,2 220,8 214,6 220 Левое полушарие 210 Правое полушарие 200 190 Мужчины Слой III3 * – межполушарные отличия статистически значимы. р≤0,05 (Mann-WhitneyUtest) + – отличия между мужчинами и женщинами статистически значимы. р≤0,05 (MannWhitneyUtest) Женщины Слой V Рис. 3. Величина профильного поля пирамидных нейронов слоя III3 и V коры поля 7 мозга мужчин и женщин (в мкм2) Профильное поле нейронов слоя V коры поля 7 мозга мужчин и женщин было сравнительно одинаково у обоих полов, а также в левом и правом полушарии. Правополушарная асимметрия характерна и для других цитоархитектонических полей коры мозга человека. В слое III3 коры первичного слухового поля 41 наблюдается правополушарная асимметрия значения профильного поля нейронов [Боголепова И.Н., Белогрудь Т.В., 2004], в ядре Мейнерта и в ретикулярном ядре таламуса [Амунц В.В. и др., 2012]. Правосторонняя асимметрия мозга мужчин обнаружена в стриатуме поля нейронов [Murphy D.G.M. et al., 1996]. Выявленные различия значения профильного ассоциативного слоя III могут коррелировать с функциональными данными, говорящими о ведущей роли правого полушария в восприятии пространства [Malouin F. et al., 2003], показной в задачах по обработке визуальнопространственной информации, где по уровню активности доминировало правое полушарие мозга. [Suchan B. et al., 2002; Johnson B.W. et al., 2002]. 13 Таким образом, профильное поле нейронов является важной характеристикой цитоархитектонической структуры мозга и служит показателем функционального состояния нейронов, в особенности цитоархитектонического слоя III, нейроны которого выполняют ассоциативные функции [Блинков С.М., 1964]. Анализ частотного распределении нейронов слоя III3 коры поля 7 мозга человека показал больший процент крупных нейронов в правом полушарии по сравнению с левым полушарием мозга мужчин и женщин, например, у женщин в правом полушарии выявлено 23,7% крупных нейронов, а в левом 21,7%. У мужчин различия проявляются ярче – 32,7% крупных нейронов в правом полушарии и 24,0% крупных нейронов в левом полушарии мозга. Так же можно отметить больший процент крупных нейронов в слое III3 коры поля 7 мозга мужчин по сравнению с мозгом женщин. Частотное распределение нейронов слоя V сходно с частотным распределением нейронов слоя III3 коры поля 7 мозга мужчин и женщин, однако, есть некоторые отличия. В слое V коры поля 7 левого полушария мозга женщин по сравнению с тем же слоем правого полушария содержится немного больше крупных нейронов, и в два раза меньше мелких нейронов (рис. 4). Мужчины 27,4 Женщины 27,7 9,2 5,2 < 150 < 150 ≥ 150 < 270 63,4 Левое полушарие 31,3 ≥ 150 < 270 67,1 ≥ 270 ≥ 270 Левое полушарие 26,6 11,0 10,6 < 150 57,7 < 150 ≥ 150 < 270 62,8 ≥ 270 Правое полушарие ≥ 150 < 270 ≥ 270 Правое полушарие Рис. 4. Распределение нейронов по классам в слое V поля 7 коры левого и правого полушария мозга мужчин и женщин (в %) 14 При сравнении нейронного состава слоѐв III3 и V коры поля 7 мозга человека у мужчин и женщин отмечается значительно больший процент мелких нейронов в слое III3 по сравнению со слоем V. При анализе других классов нейронов выявляются принципиальные отличия между полами – у женщин в слое V больше крупных нейронов, по сравнению со слоем III3, когда у мужчин их процент в слоях III3 и Vкоры поля 7 приблизительно одинаков. На основании различия частотного распределения нейронов (рис. 5) и большего значения профильного поля нейронов слоя III3 коры поля 7 мозга мужчин можно предположить о разной организации нейронных модулей верхней теменной области мозга у мужчин и женщин [Сентаготаи Я., 1976; Краснощекова Е.И., 2007]. Анализ плотности нейронов, плотности нейронов, окруженных сателлитной глией и их процентного содержания, количества сателлитной глии и еѐ процентного содержания в слое III3 поля 7 коры мозга мужчин выявил симметричное распределение между полушариями данных показателей. Яркая межполушарная асимметрия (р<0,001) обнаружена в значении плотности общей глии поля 7 мозга мужчин – 53,8±0,9 в правом и 59,1±1,1 в левом полушарии мозга. Мужчина (мозг А-29) Женщина (мозг А-42) Рис. 5. Профильное поле пирамидных нейронов, слое III3 коры поля 7 правого полушария мозга мужчин и женщин (об.х100, ок. х10, окраска по методу Ниссля). 15 Плотность нейронов, нейронов, окруженных сателлитной глией, и их процентное содержание, в слое III3 поля 7 в левом и правом полушарии мозга женщин было практически одинаковым. Количество сателлитной глии в мозге женщин достоверно больше (р=0,026) в правом полушарии (справа 16,8±0,5, слева 15,3±0,5). По уровню плотности общей глии в мозге женщин прослеживается тенденция к левополушарной асимметрии (слева 53,1±0,9, справа 50,8±0,7). На основе полученных данных можно предположить о ведущей роли правого полушария при решении пространственных задач, причѐм на цитоархитектоническом уровне выявленные нами различия наиболее сильно проявляются в мозге мужчин, что согласуется с данными других исследований [Wiest G.et al., 2004; Cardin V., Smith A.T., 2010]. Для показателей плотности нейронов и глиальных клеток слоя III3 характерна межполушарная симметрия – такое распределение показателей может, является результатом специализации слоя III, необходимой ему для эффективного выполнения своих функций. Поскольку слой III является ассоциативным, то для данного слоя ведущим показателем в определении специфики его работы может являться размер нейронов, с которым имеется корреляция длины аксонов и количества образуемых ими нейронных связей [Цехмистренко Т.А., Черных Н.А., 2012]. Таким образом, данный показатель может коррелировать с особенностями функционирования слоя III коры верхней теменной области левого и правого полушария мозга мужчин и женщин. По показателю плотности нейронов слоя V у мужчин обнаружена правополушарная асимметрия, а у женщин, наоборот, плотность пирамидных нейронов была выше в левом полушарии. Плотность нейронов, окруженных сателлитной глией, у мужчин также больше в правом полушарии по сравнению с левым полушарием, в мозге женщин данный показатель практически симметричен. На основании правополушарной асимметрии плотности нейронов, окруженных сателлитной глией, коры поля 7 мозга мужчин и их симметричного распределения в коре поля 7 мозга женщин можно предположить о ведущей 16 роли верхней теменной области правого полушарии мозга мужчин в восприятии пространства и решении связанных с ним задач, а у женщин – о более симметричном функционировании верхней теменной области при выполнении сходных действий. симметричное Это строение коррелирует полушарий с мозга данными, женщин характеризующими по определенным показателям и с данными когнитивных исследований восприятия пространства. Сравнение процентного содержания нейронов, окружѐнных сателлитной глией, в слое V как у мужчин, так и у женщин, выявило межполушарную симметрию. По плотности сателлитной глии и еѐ процентному содержанию у мужчин в слое V наблюдается тенденция к правополушарной асимметрии. Эти же показатели слоя V коры поля 7 мозга женщин проявляются симметрично в левом и правом полушариях. Значение плотности общей глии в слое V коры поля 7 полушарий мозга мужчин и женщин распределены одинаково. Приведенные данные свидетельствуют о более выраженных цитоархитектонических различиях между мужчинами и женщинами в слое III3 по сравнению со слоем V, в котором цитоархитектонические различия менее выражены. Плотность нейронов и плотность глиальных клеток взаимосвязаны между собой – они составляют неразделимую в функциональном плане динамическую систему [Бокша И.С., 2004; Никандров М.Г., 2008]. Поэтому, можно предположить, что выявленные особенности и межполушарная асимметрия плотности глиальных клеток отражают функциональную специализацию полушарий мозга, проявляющейся в особенностях когнитивной деятельности, связанной с различными схемами обработки информации о пространстве мужчинами и женщинами. Важным аспектом является рассмотрение морфологических показателей в свете индивидуальной вариабельности. Известны данные о физиологических, психологических, биохимических и анатомических различиях людей [Пискунов И.С., Емельянова А.Н., 2011; Чаплыгина Е.В. и др., 2012; Дебель М.А., 2013], наглядно показана их индивидуальная вариабельность мышления и эмоциональной реакции 17 [Гадзелла Б.М. и др., 2004; Русалов В.М., 2012], поэтому важным является выявление индивидуальной вариабельности морфологической организации мозга человека. Ярким примером индивидуальной вариабельности служит частотное распределение нейронов. В зависимости от исследованного случая в слое V коры поля 7 количество мелких нейронов варьировалось от 1-2% до 27%. Большой разброс наблюдался и в процентном значении остальных классов нейронов. Среднее значение профильного поля нейронов слоя III 3 также варьировалось, например, в левом полушарии мозга мужчин оно составляло от 172,9 мкм2 до 343,6 мкм2. Индивидуальный разброс цитоархитектонических показателей характерен и для других признаков. Становится очевидным, что структурная вариабельность цитоархитектонических формаций мозга отдельного человека по-видимому является морфологическим субстратом его индивидуальных когнитивных способностей и черт его личности. В нашем исследовании мы подсчитали и сравнили объем серого и белого веществ мозга мужчин и женщин на МРТ-изображених и выявили межполовые различия объема белого и серого вещества полушарий и верхней теменной области мозга. Сравнение процентного содержание серого вещества полушарий с общим объемом полушарий мозга выявило достоверно (р=0,049) больший процент серого вещества в правом полушарии мозга мужчин по сравнению с правым полушарием мозга женщин. Кроме того, прослеживается большее процентное содержание серого вещества в полушариях мозга мужчин по сравнению (р=0,059) с полушариями мозга женщин. В процентном отношении объема серого вещества верхней теменной области к объему серого вещества полушарий мозга у мужчин и женщин выявлена значимая (мужчины р=0,001, женщины р=0,001) левополушарная асимметрия объема серого вещества верхней теменной области у мужчин (5,94% слева, 5,50% справа) и у женщин (5,85% слева, 5,35% справа). Анализ процентного соотношения белого вещества полушарий к общему объему полушарий обнаружил большее (р=0,049) содержание белого вещества в правом полушарии мозга женщин (45,63%) по сравнению с правым полушарием мозга мужчин (45,52%) и обратную тенденцию (р=0,065) в левом полушарии. 18 Соотношение процентного содержания белого вещества полушарий к общему объему полушарий мозга мужчин и женщин показало тенденцию (р=0,059) к большему значению данного показателя в полушариях мозга женщин (рис. 6). % % 54,55 45,65 + 54,5 54,5 + 45,63 45,6 54,48 45,55 54,45 54,45 45,55 54,4 45,5 45,52 45,5 Правое полушарие 54,37 54,35 45,45 54,3 45,4 Мужчины Женщины Мужчины Серое вещество Левое полушарие Женщины Белое вещество + – отличия между мужчинами и женщинами статистически значимы. р≤0,05 (Mann-WhitneyUtest) Рис. 6. Объем серого и белого вещества полушарий мозга мужчин и женщин. Результаты нашего исследования позволяют выдвинуть гипотезу о том, что в основе функциональных различий верхней теменной области мозга мужчин и женщин могут лежать структурные отличия еѐ строения. Сочетание значений морфологических показателей верхней теменной области может отражаться в особенностях обработки информации. Можно предположить, что большая ширина коры мозга женщин коррелирует с количеством нейронов. С увеличением ширины коры возрастает количество и сложность нейронных модулей и синаптических связей между нейронами [Краснощекова Е.И.,2007], что может являться морфологическими предпосылками лучшей по сравнению с мужчинами памятью к деталям окружающего мира. Большая площадь коры верхней теменной области мозга мужчин по сравнению с женщинами и соответственно большее количество вертикальных нейронных колонок, повидимому, коррелирует с активностью обработки поступающей информации, с особенностями целостного восприятия пространства. Можно предположить, что 19 большая величина профильного поля нейронов слоя III3 коры поля 7, служит доказательством различий в морфологической организации верхней теменной области мужчин и женщин. Выявленные отличия строения верхней теменной области мозга мужчин и женщин могли возникнуть в ходе эволюции в результате разделения труда. Считается, что мужчинам во время охоты преодолевали большие расстояния, а женщины уделяли внимание сбору пищи на близлежащей территории и заботе о детях, отсюда могла возникнуть и лучшая память к деталям [Jones C.M. et al., 2003; Ecuyer-Dab I., Robert M., 2004]. Морфологические и когнитивные различия могут формироваться в процессе социализации человека, где мужчины и женщины играют разные, но взаимодополняющие социальные роли, определяются задачи, с которыми лучше справляются мужчины или женщины, в результате чего могут возникать изменения нейронной структуры [Amunts K. et al., 1997]. В результате комплексного изучения верхней теменной области впервые получены цитоархитектонические данные о индивидуальной вариабельности и межполушарной асимметрии коры поля 7. Выделены ведущие морфометрические показатели различий верхней теменной области мозга мужчин и женщин. Результаты морфометрического исследования дополнены данными МРТ-исследования объема серого и белого вещества мозга мужчин и женщин. Найдена межполушарная асимметрия и половые различия размера верхней теменной области. При сопоставлении результатов цитоархитектонического и МРТ-исследования мозга мужчин и женщин прослеживаются определенные закономерности изученных характеристик верхней теменной области мозга человека, входящей в ассоциативную систему мозга. 20 Выводы 1. Комплексное цитоархитектоническое и морфометрическое исследование строения поля 7 коры верхней теменной области мозга мужчин и женщин показало правополушарную асимметрию ширины поперечника коры и еѐ отдельных слоев, причѐм межполушарная асимметрия данных показателей ярче выражена в мозге женщин по сравнению с мозгом мужчин. 2. Для цитоархитектонического слоя III поля 7 верхней теменной области мозга выявлена межполушарная асимметрия локализации крупных пирамидных нейронов в правых полушариях мозга мужчин и женщин в отличии от левых полушарий. 3. Особенности нейронного состава верхней теменной области мозга мужчин проявляются в наличии более крупных пирамидных нейронов в ассоциативном слое III коры поля 7 мозга по сравнению с той же корой мозга женщин. 4. Половой диморфизм цитоархитектонического строения коры поля 7 выражается в своеобразии межполушарной асимметрии показателей плотности пирамидных нейронов и плотности пирамидных нейронов, окружѐнных сателлитной глией. Было впервые установлено преобладание значения этих показателей в правом полушарии мозга мужчин в отличие от мозга женщин. 5. Для поля 7 коры верхней теменной области мозга мужчин характерна большая плотность общей глии по сравнению с корой верхней теменной области мозга женщин. 6. В результате магнитно-резонансного исследования мозга человека впервые установлен больший объѐм верхней теменной области мозга мужчин по сравнению с объѐмом верхней теменной области мозга женщин. 7. МРТ-исследование показало различия в процентном соотношении серого и белого вещества правого полушария мозга мужчин и женщин, а именно, у мужчин больше серого вещества, а у женщин больше белого вещества. 21 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. Список работ, опубликованных по теме диссертации Боголепова И.Н., Агапов П.А. Межполушарная асимметрия и гендерные различия ширины коры поля 7 верхней теменной области мозга человека // Астраханский медицинский журнал. – 2012. – Т. 7. – №4. – С. – 46-49. Агапов П.А., Боголепова И.Н. Межполушарная асимметрия и гендерные различия профильного поля нейронов коры поля 7 верхней теменной области мозга человека // Фундаментальные исследования. – 2013. – № 8-2. – С. – 338-342. Агапов П.А., Антюхов А.Д., Боголепова И.Н. Межполушарная асимметрия плотности нейронов коры поля 7 верхней теменной области и базолатерального ядра амигдалярного комплекса мозга мужчин и женщин // Фундаментальные исследования. – 2014. – №5-4. – С. – 725-729. Боголепова И.Н., Малофеева Л.И., Оржеховская Н.С., Амунц В.В., Свешников А.В., Агапов П.А., Антюхов А.Д., Малофеева И.Г. Принципы индивидуальной вариабельности мозга человека. Материалы научной конференции, посвященной 100-летию со дня рождения Д.А. Жданова. Морфология, 2008, Т. 133, № 4, с. 59. Боголепова И.Н., Малофеева Л.И., Кротенкова М.В., Коновалов Р.Н., Агапов П.А. Использование современных методов МРТ в цитоархитектонических исследованиях мозга человека. Материалы VI съезда анатомов, гистологов и эмбриологов в России (23-25 сентября 2009 г., г. Саратов) Морфология, 2009, Т. 136, № 4, с. 22. Боголепова И.Н., Малофеева Л.И., Свешников А.В., Агапов П.А. Особенности цитоархитектоники корковых формаций мозга у мужчин и женщин. Материалы докладов Х конгресса Международной ассоциации морфологов (Ярославль, 2930 сентября 2010 г.) Морфология 2010, Т 137, № 4, с. 35. Боголепова И.Н., Малофеева Л.И., Свешников А.В., Антюхов А.Д., Агапов П.А., Малофеева И.Г. Гендерные различия строения мозга. // Материалы Х Всероссийского съезда неврологов с международным участием (Нижний Новгород), 2012 ООО «Дартс Групп», с. 641. Боголепова И.Н., Кротенкова М.В., Малофеева Л.И., Коновалов Р.Н., Агапов П.А. Архитектоника коры мозга человека: МРТ-атлас. – М.: Издательский холдинг «Атмосфера», 2010. – 216 с., ил. Агапов П.А., Антюхов А.Д., Боголепова И.Н. Межполушарная асимметрия коры поля 7 верхней теменной области и латерального ядра амигдалярного комплекса мозга человека // Проблемы современной морфологии человека: материалы Международной научно-практической конференции, посвященной 80-летию профессора Б. А. Никитюка (25-27 сентября 2013 года). − М.: РГУФКСМиТ, 2013. − с. 71-72. 22
