Дети могут сохранять полное зрительное восприятие – способность обрабатывать и понимать визуальную информацию – после операции на головном мозге по поводу тяжелой эпилепсии, согласно исследованию, финансируемому Национальным институтом глаз (NEI), входящим в состав Национальных институтов здравоохранения. Хотя операция на головном мозге может остановить судороги, она сопряжена со значительными рисками, включая ухудшение зрительного восприятия. Тем не менее, новый отчет Университета Карнеги-Меллона в Питтсбурге, посвященный исследованию детей, перенесших операцию по поводу эпилепсии, предполагает, что длительное воздействие на зрительное восприятие может быть минимальным даже у детей, потерявших ткань в зрительных центрах мозга.
Для нормальной зрительной функции требуется не только информация, отправляемая из глаза (зрение), но и обработка в мозгу, которая позволяет нам понимать эту информацию (восприятие) и действовать в соответствии с ней. Сигналы от глаза сначала обрабатываются в ранней зрительной коре, области в задней части мозга, которая необходима для зрения. Затем они проходят через другие части коры головного мозга, позволяя распознавать образы, лица, предметы, сцены и написанные слова. У взрослых, даже если их зрение все еще присутствует, повреждение или удаление даже небольшой области центров обработки зрения в головном мозге может привести к резкой и необратимой потере восприятия, в результате чего они, например, не смогут распознавать лица, местоположения или читать. Но у детей, которые все еще развиваются, эта часть мозга кажется способной перестраиваться – процесс, известный как пластичность.
"Несмотря на то, что есть исследования памяти и языковой функции у детей, у которых части мозга были удалены хирургическим путем для лечения эпилепсии, было довольно мало исследований, изучающих влияние операции на зрительную систему мозга и, как следствие, на восприятие. поведение," сказала Марлен Берманн, доктор философии.D., старший автор исследования. "Мы стремились восполнить этот пробел."
Берманн и его коллеги набрали 10 детей, перенесших операцию по поводу тяжелой эпилепсии, в большинстве случаев вызванной травмой, такой как инсульт в младенчестве или опухолью, и 10 подходящих здоровых детей в качестве контрольной группы. Из детей, перенесших операцию, трое потеряли части зрительной коры с правой стороны, три – с левой стороны, а остальные четверо потеряли другие части мозга, не участвующие в восприятии, что служило второй контрольной группой. Из шести детей, у которых были удалены области зрительной коры, у четырех было необратимое снижение периферического зрения с одной стороны из-за потери ранней зрительной коры. Эпилепсия разрешилась или значительно улучшилась у всех детей после операции. На момент операции возраст детей составлял от 6 до 17 лет, и большинство из них присоединились к исследованию через несколько лет.
Исследователи протестировали способности восприятия детей, включая распознавание лиц, способность классифицировать предметы, чтение и распознавание образов. Несмотря на то, что в некоторых случаях полностью отсутствовала одна сторона зрительной коры, почти все дети могли успешно выполнять эти поведенческие задачи, попадая в нормальный диапазон даже для сложных действий восприятия и памяти.
Чтобы лучше понять, как дети смогли компенсировать последствия операции, команда визуализировала мозг детей с помощью функциональной магнитно-резонансной томографии (фМРТ), в то время как дети занимались задачами восприятия. ФМРТ позволяет исследователям визуализировать, какие области мозга активируются во время определенных действий. Команда смогла нанести на карту определенные участки мозга, необходимые для индивидуальных задач восприятия, как у детей контрольной группы, так и у детей, перенесших операцию. Эти области включали раннюю зрительную кору, веретенообразную область лица (требуется для распознавания лиц), область парагиппокампа (требуется для обработки сцен и локаций), латеральный затылочный комплекс (требуется для распознавания объектов) и область визуальной словоформы ( необходимо для чтения).
Большинство областей зрительного восприятия существуют двусторонне, то есть обе стороны мозга участвуют в этих задачах. Исключение составляют, однако, распознавание лиц (веретенообразная область лица), которая имеет тенденцию быть более доминирующей в правом полушарии, и область визуальных словоформ.
"Мы думаем, что между изображением лица и представлением слов существует некоторая конкуренция," объяснил Эрез Фрейд, доктор философии.D., ведущий автор исследования, ныне доцент Йоркского университета в Торонто. "Когда мы учимся читать, слева появляется область, предназначенная для чтения, и это подталкивает распознавание лиц к правому полушарию."
Любопытно, что для одного участника, чья операция удалила большую часть зрительной коры в левом полушарии, эта область области визуальной словоформы, предназначенная для чтения, переназначена на правое полушарие, разделяя пространство рядом с областью распознавания лиц на этой стороне. Но даже для тех участников, у которых не было такого четкого переназначения, оставшееся полушарие все еще могло компенсировать недостающие регионы способом, который обычно не наблюдается у взрослых.
Неясно, когда именно произошла эта компенсация, но исследователи полагают, что она может начаться задолго до операции, в первую очередь в ответ на ущерб, который вызвал эпилепсию.
"Возможно, что раннее хирургическое лечение детей с эпилепсией может быть причиной этого переназначения," хотя необходимы дополнительные исследования, чтобы понять, что движет этим типом пластичности мозга," сказал Фрейд.
"Оказывается, остаточная кора действительно может поддерживать большинство зрительных функций, на которые мы смотрели," сказала Тина Лю, доктор философии.D., ведущий автор исследования. "Эти визуальные функции – распознавание образов, распознавание лиц и распознавание объектов – действительно важны для поддержки повседневного взаимодействия."
Исследование опубликовано в Journal of Neuroscience.