Нарушения рабочей памяти при черепно

Нарушения рабочей
памяти при черепномозговой травме
Скворцова Василиса
факультет психологии МГУ,
кафедра нейро- и патопсихологии
Научный руководитель: проф. Микадзе Ю.В.
Теоретический аспект:
 Термин «Рабочая память» - К. Прибрам, Дж.
Миллер, И. Гелентер «Планирование и
структуры поведения», 1960 год.
 Модель рабочей памяти – Бэддели и Хитч, 1974
год.
Трехкомпонентная модель рабочей памяти.
Согласно Бэддели РП - это система,
предоставляющая временное хранилище для
информации и осуществляющая с ней
манипуляции, необходимые для решений
сложных когнитивных задач.
G.A. Miller
E. Galanter
Miller, G. A., Galanter, E. & Pribram, K. H.
(1960). Plans and the structure of behavior.
New York: Holt, Rinehart & Winston.
K.H. Pribram
Alan Baddeley
Модель Бэддели и Хитча
(1974)
 Центральный исполнитель (central
executive)
 Фонологическая петля (articulation
loop)
 Зрительно-пространственная матрица
(visual-spatial sketch-pad).
Дополнения к модели:
 Эпизодический буфер (episodic buffer) новый компонент системы.
 Его функции:
 поддержание ориентировки в
происходящем (место и время).
 Создание эпизодических
репрезентаций.
Episodic
Buffer
Критика модели Бэддели
и Хитча
внимание
Рабочая память
память
Контроль и регуляция
 Модель внимания Нормана и
Шеллиса: контролирующая система
внимания (Supervisory Attention
System) и регулируемые ею схемы.
 К. Эриксон и У. Кинч: долговременная
рабочая память.
 Moscovitch: от рабочей памяти к
«работе с памятью» (working with
memory).
 Бэддели: от рабочей памяти к
«рабочему вниманию».
Мозговые основы
рабочей памяти
 Выделение вербальной
и невербальной
рабочей памяти
 Выделение процессов
удержания, сохранения
материала и процессов
переструктурирования,
манипулирования с
материалом.
Вербальная рабочая
память:
 Преимуществе
нная
активация зон:
зона Брока
(поле 44),
дополнительна
я моторная
кора, задние
теменные
области, зона
Вернике.
Пространственная и
зрительная рабочая память:
 Преимущественная локализация:
правое полушарие: задние теменные
области, вторичные зрительные поля
(поле 19), аналоги зоны Брока в
правом полушарии.
Центральный процессор
и лобные доли
 Лобные доли и
особенно
префронтальная кора –
отдельная область
исследования.
 Внутри лобных долей
выделяют три
основные области,
которые связываются с
разными процессами.
Зоны префронтальной
коры:
 Дорсолатеральная
(DLFC)
 Вентролатеральная
(VLFC)
 Полюс лобной доли
(AFC)
Две модели распределения
функций рабочей памяти
внутри префронтальной коры:
Модально-специфическая организация памяти внутри
лобной коры (Goldman - Rakic P., 1995 ):
Пространственный материал – дорсолатеральные отделы
Непространственные характеристики зрительного стимула –
вентролатеральные отделы.
1.
Эта модель опирается на исследования зрительного
восприятия, по которым дорсальные пучки волокон,
идущие от зрительной коры к префронтальным отделам
связаны с информацией о том, «где» располагается
объект, а вентральные – с информацией о том, «что»
это за объект.
Patricia Goldman-Rakic
(1937-2003)
2. Разные зоны префронтальной коры
связаны с разными процессами рабочей
памяти (M. Pertrides, 1996):
- Дорсолатеральные отделы связаны с
процессами активного
переструктурирования и
манипулирования с материалом
- Вентролатеральные отделы – связаны с
удержанием материала в памяти.
- Полюс лобной доли – процессы принятия
решений, выделений подцелей в
решении задач.
В настоящей работе:
 Исследования рабочей памяти у
больных с черепно-мозговой травмой
(ЧМТ).
 Выделение мнестического компонента
(удержание материала в памяти) и
компонента переструктурирования,
манипулирования с материалом в ходе
работы с ним.
Нейропсихологические
синдромы при ЧМТ:
 Разные сочетания лобных синдромов,
нарушения программирования и контроля
деятельности.
 Многоочаговость поражений и
неоднородность наблюдаемой
нейропсихологической картины.
 Яркость и выраженность синдромов в связи
с острым началом заболевания и
массивностью поражений.
Цели работы:
 Попытка качественного анализа
нарушений рабочей памяти при ЧМТ.
 Выделение специфики нарушений в
зависимости от преимущественной
локализации поражения.
 Синтез количественного и
качественного подход в оценке и
описании наблюдаемых
нейропсихологических симптомов.
Исследовательские
задачи:
 Выяснение роли передних и задних отделов мозга,
а также левого и правого полушария в обеспечении
процессов удержания материала в памяти и его
активной переработки – переструктурирования.
 Анализ специфики нарушений вербальной и
зрительно-пространственной рабочей памяти и их
связи с разными полушариями и разными
стратегиями переработки материала.
 Постановка проблемы о возможности локализации
рабочей памяти и ее компонентов в той или иной
области мозга.
Гипотеза исследования:
 Рабочая память включает в свой состав взаимодействие таких
компонентов как регуляция селективного отбора текущего
материала и материала, хранящегося в долговременной памяти,
активное (текущее) удержание материала, с которым оперирует
субъект, переструктурирования материала в соответствии со
стоящей перед субъектом задачей деятельности.
 В процессах удержания и манипулирования с материалом,
предположительно, участвуют разные отделы мозга: удержание
материала связано с работой задних отделов
 Регуляция и переструктурирование осуществляются при контроле
со стороны передних отделов.
 Левое и правое полушария мозга используют разные стратегии
переработки информации, которые по-разному проявляются в
работе с вербальным и невербальным материалом. Для
вербального и невербального материала предполагаются
специфические сочетания типов ошибок при выполнении тестов на
рабочую память в зависимости от поражения правого или левого
полушарий.
Характеристики экспериментальной
группы
 24 больных с ЧМТ средней и тяжелой степени тяжести: 16 мужчин и 8
женщин, проходивших лечение в НИИ НХ им. Н.Н.Бурденко в период
с 2005 по 2006 год. У всех больных диагностировалось очаговое
поражение мозга, по клинической форме – очаговый ушиб мозга
средней или тяжелой степени тяжести (9 – 12 баллов и 3 – 8 баллов
по шкале комы Глазго (ШКГ) на момент поступления).
 Ушиб представляет собой очаг первичного некроза вещества мозга в
сочетании с кровоизлиянием в эту зону.
 Ушиб мозга средней степени тяжести характеризуется
мелкоочаговыми кровоизлияниями, очагами геморрагической
пропитки мозговой ткани при сохранности структуры борозд, извилин
и связей с мягкими мозговыми оболочками.
 При ушибе тяжелой степени тяжести выявляются очаги разрушения
мозговой ткани с множественными геморрагиями при утрате
конфигурации борозд и извилин, разрыве связей с мягкими
мозговыми оболочками. При ушибе тяжелой степени тяжести
происходит выключение сознания от нескольких часов до нескольких
недель, часто двигательное возбуждение, грубая неврологическая
симптоматика.
Характеристики экспериментальной
и контрольной групп
Параметры оценки
Здоровые
испытуемые
Больные
1. Выборка
22
24
2. Соотношение больных в группах
—
Поражения ЛП – 10 больных
Поражения ПП – 9 больных
Двусторонние лобные поражения – 5 больных
3. Пол (мужчины /женщины)
13/9
16/8
4. Средний возраст и ст. отклонение
Среднее = 34,8
δ = 12,3
Среднее = 31,37
δ = 13,65
5. Возрастные границы
17 – 59
16 – 54
6. Уровень образования
Незаконченное
среднее высшее
Незаконченное среднее - высшее
7. Время, прошедшее с момента травмы до обследования
—
2,1 месяца
минимум – 5 дней
Максимум – 0,9 года
8. Шкала комы Глазго на момент травмы
—
9,5 баллов
9. Показатель по шкале комы Глазго на момент обследования
—
14,6 баллов
10. Продолжительность бессознательного состояния
—
Минимум – неск. минут
Максимум – 10 дней
11. Механизм повреждения
(биомеханика)
—
Преимущественно ДТП, нападения, падения:
ударно-противоударная природа повреждения.
 При ДТП поражения, как правило, носят, исключить наличие данного типа повреждения представляет значительные трудности.
Методики
 Субтесты на оценку вербальной и
невербальной рабочей памяти
батареи тестов Векслера (Wechsler
Adult Intelligence Scale – Third Edition
– WAIS –III, 1997).
 Вербальный тест (Digit Span) –
цифровые ряды, которые нужно
воспроизводить в прямом (первая
серия) или в обратном порядка
(вторая серия).
 Например, 3-6-8-9-2 - …
 Количество цифр в ряду
увеличивалось после каждый двух
верных воспроизведений.
Методики
 Невербальный тест (Spatial Span) –
доска с расположенными на ней 10ю кубиками.
 Аналогично задачам на вербальную
рабочую память в первой серии
испытуемому предлагалось вслед за
экспериментатором отмечать на
доске показанные ему кубики.
 Во второй серии он должен был
показывать кубики в обратном
порядке, начиная с последнего.
Сенсибилизированное задание:
 Цифро-буквенный субтест (Letter-Number
sequencing): перед испытуемым стояла «двойная
задача».
 Из предъявляемых в хаотичном порядке букв и
цифр требовалось сначала назвать цифры в
восходящем порядке, а затем буквы, расположив
их в алфавитном порядке. Таким образом,
увеличивалась нагрузка на процессы контроля и
распределения внимания.
 А – 9 – Ц – 2 – Е – 7…
 2–7–9–А–Е–Ц
Общее нейропсихологическое
обследование
 Все больные прошли общее
нейропсихологическое обследование
по методикам А.Р. Лурии. Особое
внимание уделялось выполнению проб
на слухоречевую и зрительную память,
а также проб, в которых велика роль
регуляторного компонента
(динамический праксис, свободные
ассоциации, реакция выбора, решение
задач, счетные операции).
Оценка результатов
 Помимо подсчета количественных нормативных
данных, нами проводился анализ по следующим
параметрам:
 Оценка общей продуктивности воспроизведения
отдельно прямых и обратных рядов в вербальном и
невербальном тестах. Также подсчитывалась общая
сумма предъявляемых элементов в прямом и обратном
ряде
 Оценка диссоциации. Коэффициент диссоциации
рассчитывался как отношение суммы верно
воспроизведенных элементов в прямых рядах к сумме
верно воспроизведенных элементов в обратных рядах
для вербального и невербального тестов.
Качественный анализ типов
ошибок
 Потеря элементов: для каждого испытуемого
подсчитывалось количество не воспроизведенных
утерянных им элементов в прямых и обратных рядах
вербального и невербального теста, которые затем
делились на показатель общей продуктивности (сколько
всего элементов было предъявлено):
 k = кол-во пропущенных элементов / сумма
предъявленных элементов.
 Ошибки порядка: за нарушение порядка считалось
расположение некоторого элемента Х не на своем месте
по сравнению с исходным расположением элементов в
ряду. Ошибки порядка рассматривались как показатель
пространственных искажений, связанных
преимущественно с правым полушарием.
 Ошибки по типу замен: подсчитывалось
количество привнесений новых
элементов в воспроизводимый ряд.
 Персеверации элементов: количество
повторов в воспроизведении.
 Замены и персеверации
интерпретировались как показатели
избирательности и переключаемости
психических процессов, отражающие
функционирование регуляторного
компонента, связанного с передними
отделами.
Цифро-буквенные
последовательности:
 Анализ цифро-буквенных последовательностей
проводился по формальным показателям (бальные
оценки, принятые в системе тестов батареи Векслера).
 Также качественно анализировалась степень усвоения
и следования инструкции:
- полное выполнение всех условий (называние сначала
цифр в восходящем порядке, затем букв – в
алфавитном),
- частичное выполнение инструкции (называние сначала
цифр, потом букв без расположения их в восходящем и
алфавитном порядках)
- полное неусвоение инструкции (хаотичное называние
букв и цифр, эхолалии).
Количественная оценка результатов
 В связи с отсутствием нормального
распределения в экспериментальной
группе (критерий χ 2 для сравнения
эмпирического и теоретического
распределений) оказалось возможным
применение только непараметрических
методов: критерий Манна-Уитни для
сравнения различий в признаке для двух
независимых выборок, критерий Крускала
- Уоллеса – для оценки различий в
признаке между тремя группами, а также
критерий Вилкоксона для оценки различий
в признаке внутри одной группы.
Результаты и их обсуждение
 Общий объем воспроизведения, как в вербальных, так и в
невербальных рядах у больных с ЧМТ оказался ниже, чем в
группе здоровых испытуемых. Наблюдаются различия в
продуктивности выполнения прямых вербальных рядов между
группами больных и здоровыми испытуемыми. Различия
являются статистически значимыми (критерий Крускала-Уоллиса
для оценки различий между 3 и более независимыми группами.
(при р ≤ 0,05 и р ≤ 0,001). Наименьшие значения продуктивности
отмечены в группе двусторонних лобных поражений – в среднем
воспроизводилось в сумме не более 47,6 цифр, длина ряда не
превышала 5 элементов.
 Различия в вербальных прямых рядах для групп больных с
поражениями левого и правого полушарий незначительны (56,39
и 54,39 элемента соответственно). Однако результаты
существенно ниже результатов группы нормы (в среднем – 70,4
цифры).
 Для обратных вербальных рядов отмечено статистически
значимое (критерий Крускала-Уоллиса, р ≤ 0,05 ) общее падение
продуктивности как для группы больных, так и для группы нормы.
 Показатели продуктивности выполнения невербального
субтеста оказались более однородными. Для
невербальных прямых рядов статистически значимых
различий в выполнении теста больными с ЧМТ и
здоровыми испытуемыми получено не было. Для
обратных рядов различия статистически достоверны
(критерий Крускала-Уоллиса, р ≤0,05 ).
 Наименьшие результаты, как и в вербальном тесте,
получены для группы больных с двусторонними
лобными поражениями. Для невербального субтеста
также не обнаружено значимых различий в
продуктивности воспроизведения между прямыми и
обратными рядами для всех групп кроме группы с
двусторонними лобными поражениями (критерий
Вилкоксона, р ≤0,05).
Продуктивность воспроизведения прямых
рядов
среднее значения
продуктивности
 Воспроизведение
вербальных рядов с
опорой на вербальносукцессивную стратегию
оказывается более
продуктивным при
непосредственном
воспроизведении по
сравнению с
невербальными рядами,
опирающихся,
предположительно, на
симультанную схему.
вербальный
тест
80
70
60
50
40
30
20
10
0
е
во
е
Л
п
уш
л
о
невербальный
тест
ие
ар
е
во
а
Пр
уш
л
по
Дв
ие
ар
е
ни
н
о
от р
ус
...
е
ны
б
ло
группы
па
п
у
Гр
мы
р
но
Показатели диссоциации
Показатели диссоциации
группы испытуемых
Норма
Двусторонние
поражения
Правое
полушарие
1,8
1,6
1,4
1,2
1
0,8
0,6
0,4
0,2
0
Левое
полушарие
коэффициент
 Воспроизведение
обратных рядов
оказывается более
продуктивным для
невербальных рядов.
Показатели для них ниже,
чем для вербальных
рядов.
 Опора на
пространственную
симультанную схему
более продуктивна при
переструктурировании
материала.
вербальный тест
невербальный
тест
Переструктурирование
материала:
 Наибольшие трудности
переструктрурирования материала
обнаружены в группах больных с
двусторонними лобными поражениями и в
группах больных с передне-задними
поражениями мозга.
Переструктурирование
материала:
Диссоцация меж ду прямыми и обртаными рядами
2,5
коэффициент
2
1,5
1
0,5
0
Перед. отд.
ЛП
Перед отд.
ПП
Перед+зад.
ЛП
Перед+ зад
ПП
Вербальный тест
1,54
1,93
1,98
2,28
1,11
1,01
1,66
Невербальный тест
1,05
1,19
1,26
1,2
1,33
1,1
1,63
Зад. отд. ЛП Зад. отд. ПП Двусторон.
Возможные объяснения:
 Для вербальных рядов требуется сукцессивная
(линейная) стратегия обращения к следам, где
каждый следующий элемент линейно, ассоциативно
связан с предшествующим и последующим. В
вербальных рядах схема определяется речевым
опосредствованием, так как каждый элемент ряда
проговаривается. Поскольку речевое
опосредствование несет сукцессивный характер, то
схема организации материала также носит
сукцессивный характер.
 Речевое опосредствование увеличивает объем
непосредственного воспроизведения (прямые ряды)
 В невербальных рядах каждый элемент
предъявляется последовательно (сукцессивная
стратегия), но схема организации материала носит
симультанный характер:
 для правильного воспроизведения необходимо
представление целостной пространственной
конфигурации взаиморасположения отмеченных
экспериментатором кубиков на доске.
 Стимульный материал представлен одновременно и в
зрительно-пространственной, симультанной, и в
последовательной формах.
 При этом отсутствует опора на речевое
опосредствование, а ведущую роль в восстановлении
следов играет пространственная конфигурация
(симультанная схема).
 Вместе с тем, для вербальных рядов характерно резкое
сужение объема воспроизведения (почти в 2 раза) при
переходе от прямых рядов к обратным, которое не
наблюдается для невербальных рядов.
 Падение продуктивности в обратных вербальных рядах
зафиксировано для всех групп больных и для контрольной
группы здоровых испытуемых и является статистически
значимым (критерий парных сравнений Вилкоксона, р ≤ 0,05).
 При этом приходится удерживать в памяти два разных,
построенных по сукцессивной схеме, ряда одновременно –
прямой и обратный, - что усиливает интерференцию между
ними. Создание обратной последовательности, то есть
переструктурировании исходного ряда, требует создания
новой сукцессивной стратегии, что приводит к удвоению
нагрузки на объем памяти, с одной стороны, и к усилению
действия механизма вербальной интерференции, - с другой.
Приходится использовать две разные сукцессивные схемы
построения воспроизводимого ряда.
 Обратный невербальный, пространственный
ряд не требует создания дополнительной
схемы.
 Движение внутри симультанной схемы может
происходить в разных направлениях.
 Отсутствует интерференция, определяемая
разными схемами зрительно-пространственного
построения стимульного материала.
 Таким образом, существует одна
пространственная схема построения
воспроизводимого ряда.
Анализ типов ошибок
 В вербальном тесте в прямых рядах при
поражениях передних и передне-задних
отделов левого полушария возрастает
количество потерь элементов в сочетании
с заменами и персеверациями.
 При левосторонних поражениях передних
отделов усиливается влияние вербальной
интерференции, которая приводит к
выпадению цифр и сужению
воспроизводимого ряда.
 Ошибки по типу замен элементов
отражают нарушения избирательности и
нестойкость следов воспроизведения.
Диаграммы распределения типов
ошибок в вербальном тесте
Распределение типов ошибок в прямых
вербальных рядах
0,14
0,2
0,1
0,08
0,06
0,04
0,02
По
те
ри
На
эл
ем
ру
ш
ен
ен
то
ия
За
в
ме
по
ны
ря
дк
эл
а
е
Пр
ме
нт
оп
ов
ус
ки
ря
Пе
до
рс
в
ев
ер
ац
ии
0
типы ошибок
Левое
полушарие
0,18
0,16
0,14
Правое
полушарие
0,12
0,1
0,08
0,06
Двусторон
ние
лобные
поражения
0,04
0,02
0
По
те
ри
На
эл
ем
ру
ш
ен
ен
то
и
За
в
я
по
ме
ря
ны
дк
эл
а
ем
Пр
ен
оп
то
ус
в
ки
ря
Пе
до
рс
в
ев
ер
ац
ии
средние коэффициенты
0,12
средние показатели
ошибок
Распределение типов ошибок в обратных
вербальных рядах
типы ошибок
 Для ошибок порядка получены неожиданные
результаты: ожидаемое увеличение числа
ошибок данного типа для правосторонних
поражений (соответственно литературным
данным о преобладании нарушений порядка
при поражениях правого полушария)
наблюдается только в обратных вербальных
рядах
 В прямых рядах нарушения порядка больше
характерны для левополушарных больных
(ошибок порядка в прямых вербальных рядах
при поражении левого полушария в 1,8 раз
больше, чем при правосторонних
повреждениях). В обратных рядах при
правосторонних повреждениях ошибок по
типу нарушений порядка больше в 2,49 раза по
сравнению с левосторонними поражениями.
 Возможно, в обратных рядах происходит
увеличение нагрузки на пространственный
компонент ряда: для воспроизведения ряда в
обратном порядке требуется представление о
расположении всех цифр в прямом порядке, что
требует целостного представления и большей
опоры на холлистическую стратегию даже в
вербальном материале.
 Возможно, происходит сканирование прямого
ряда и выстраивание на его основе обратного:
мысленное движение вдоль ряда, от начала к
концу.
 Нарушения симультанности и синтеза
поступающей информации с репрезентациями,
хранящимися в памяти, при правосторонних
поражениях приводят к возрастанию ошибок
порядка при общей доступности ряда
воспроизведению.
 В невербальном тесте прослеживается
обратная тенденция в распределении разных
типов ошибок среди групп больных с
поражениями правого и левого полушарий:
 Выпадения элементов и замены как в
прямых, так и в обратных рядах, характерны
для больных с поражениями передних и
передне-задних отделов правого полушария.
 Нарушения порядка чаще встречаются у
больных с левосторонними повреждениями в
прямых и в обратных рядах.
Диаграммы распределения типов
ошибок в невербальном тесте
Распределение ошибок в обратных
невербальных рядах
средние показатели
ошибок
0,12
0,1
0,08
0,06
0,04
0,02
0
По
те
ри
эл
На
ем
ру
ен
ш
ен
то
За
ия
в
ме
по
ны
ря
дк
эл
а
ем
Пр
ен
оп
то
ус
в
ки
ря
Пе
до
рс
в
ев
ер
ац
ии
средние показатели
ошибок
Распределение типов ошибок в прямых
невербальных рядах
типы ошибок
0,2
Левое
полушарие
0,15
0,1
Правое
полушарие
0,05
0
ов дка то в д ов ции
т
я
ен ор ен ря ера
м
п ем ки в
е
эл ния эл пус рсе
и е ы о
е
ер уш ен Пр П
т
р
По На Зам
типы ошибок
Двусторонн
ие лобные
поражения
 Возможно, выпадение элементов из схемы
отражает нарушение общей конфигурации
ряда, которая зависит от сохранности
симультанных синтезов.
 Для вербально-сукцессивных стратегий более
сильным оказывается механизм
интерференции при отсутствии
вспомогательной роли пространственного
опосредствования.
 Для зрительно-пространственных стратегий
ведущим является механизм
пространственных искажений при отсутствии
речевого опосредствования.
 Поэтому в вербальных рядах выпадения цифр
обусловлены одним механизмом, а в
невербальных другим.
 Нарушения порядка в невербальном
тесте, которые больше встречаются при
левосторонних поражениях, возможно,
отражают распад связей внутри схемы без
нарушения ее целостной структуры.
 Это есть нарушение ассоциаций «по
смежности» как возможный сукцессивный
компонент внутри пространственной
схемы.
 Однако, эти результаты являются
спорными и нуждаются в дальнейшей
проверке.
Выводы
 РП является интегративным показателем работы мозга в целом.
 Апперцепция?
 Две базовые стратегии – схемы – оперирования материалом –
вербально-сукцессивная и зрительно-пространственная. Первая
связана преимущественно с левым полушарием, вторая – с
правым полушарием.
 Трудности переструктурирования связаны как с нарушениями
оперированием со схемой (при поражениях передних отделов
мозга). В случае передне-задних поражения сочетаются с
сужением объема воспроизведения.

Нарушения вербально-сукцессивной и зрительнопространственной схем представления материала приводят к
различным сочетаниям типов ошибок для больных с поражениями
правого и левого полушарий.