Set of cognitive impairments in patients with technogenic vibration syndrome

Full Text

ВВЕДЕНИЕ

Вибрация всего тела (Whole body vibration, WBV-эффект) представляет собой один из стрессорных факторов окружающей среды, которому подвергается значительная часть профессиональных групп рабочих. Вибрация является профессиональной проблемой для гигиенистов и специалистов по безопасности труда в области гигиенического нормирования производственных факторов и прогнозирования рисков [1–3]. Например, в отличие от России и Европы [4] WBV-эффект стал новой темой обсуждения в профессиональном сообществе по безопасности и гигиене труда (S&H) США, о чем свидетельствуют данные опроса специалистов, проведенные в 2009 г. [5].

Интенсивное и многолетнее воздействие различных видов производственной вибрации (локальной и/или общей вибрации) способствует накоплению так называемой вибрационной дозы и сопровождается формированием нейрогуморальных, рефлекторных нарушений с развитием патологического процесса в периферических и центральных отделах нервной системы (ЦНС) с признаками рассогласования регуляторных механизмов различного уровня [6, 7].

Постепенное формирование неврологических нарушений проходит в несколько этапов, начиная с изменения соотношения и увеличения общего объема импульсаций с экстеро- и интерорецепторов сенсорных систем, распространения избыточного возбуждения из спинномозговых и таламокортикальных центров вибрационной чувствительности, рассогласования корково-подкорковых взаимосвязей до формирования стойких очагов возбуждения в ЦНС. В дальнейшем происходит снижение вибрационного восприятия в анатомически близлежащих отделах температурной, болевой, сосудодвигательной рецепции [8].

Сочетание вибрации и шума вызывает развитие сенсоневральной тугоухости и дисфункции верхнестволовых структур головного мозга, которые проявляются нарушением разборчивости речи, повышением тональных порогов по костному звукопроведению на частотные характеристики звука выше 1–2 кГц, наличием субъективного шума в ушах [9, 10]. Среди многочисленных симптомов, сопровождающих течение вибрационной болезни, признаки нарушения психологического здоровья работающих в контакте с вибрацией, являются одними из наиболее распространенных признаков. У многих пациентов наблюдается неврозоподобный синдром с вегетативной дисфункцией, снижением познавательных функций, изменением тонуса сосудов глазного дна, нарушением мозговой гемодинамики [11, 12].

Профессиональный контакт с вибрацией, часто в сочетании с нефизиологической статичной позой, увеличивает вероятность появления тревоги и способствует изменению психоэмоционального состояния. У части работающих людей наблюдаются признаки психической дезадаптации в виде ипохондрической сосредоточенности на состоянии здоровья, тревожность, депрессивные тенденции, выраженность которых нарастает с увеличением стажевой дозы [13]. Особенности психоэмоционального состояния пациентов, их психологические установки редко учитываются при лечении пациентов с вибрационной болезнью (ВБ), тогда как страдания на фоне выраженного болевого синдрома, характерного для вибрационной патологии, могут обусловливать психоневрологический симптомокомплекс, в свою очередь потенцирующий болевые ощущения [14].

Особое место в комплексе психоневрологических нарушений на фоне ВБ занимает дисфункция когнитивно-мнестической сферы [15]. Умеренно выраженные когнитивные нарушения, диагностируемые уже на ранних стадиях ВБ, по мере прогрессирования могут повысить риски формирования глубокой деменции [16]. Однако исследований состояния психологического здоровья работающих в контакте с вибрацией относительно немного, что затрудняет процесс систематизации, обобщения данных, а также обоснования эффективной фармакологической коррекции.

В статье приведены данные о патологических процессах в мозге, ведущих к возникновению нарушений высших мозговых (когнитивных) функций на фоне ВБ (WBV-эффект), полученных в ходе современных клинических исследований.

КОГНИТИВНЫЕ НАРУШЕНИЯ И ВИБРАЦИЯ

Нарушение таких высших мозговых функций, как память, внимание, мышление, речь, гнозис и праксис, могут носить умеренный характер и не вызывать эффекта социальной дезадаптации, однако даже легкие и умеренные когнитивные расстройства имеют прогрессирующий потенциал и тенденцию к трансформации в деменцию [17].

В 1989 г. H. Schneider и соавт. [18] в исследованиях с использованием стандартизированных психодиагностических методов показали, что у работников, которые подвергаются хроническому воздействию общей вибрации, выявляются нарушения в скорости зрительного восприятия, тонкой моторики скорости движений, снижается внимание и селективные сенсомоторные реакции. Наибольшее количество патологических результатов было получено в областях скорости зрительного восприятия и тонкой моторной скорости движений. Также результаты исследования выявили взаимосвязи между длительностью воздействия и нарушениями в областях внимания и сенсомоторных реакциях выбора.

По данным некоторых исследований с применением ряда психологических тестов, хроническое воздействие общей вибрации всего тела (WBV-эффект) вызывает значительное увеличение изменений в когнитивной и эмоциональной сфере [19]. J.K. Ljungberg и соавт. [20] установили снижение функции внимания у испытуемых после воздействия общей вибрации, независимо от того, была ли она представлена отдельно или в сочетании с шумом.

В соответствии с исторически более длительным периодом исследований такого вида профессиональной патологии, как вибрационная болезнь, изучение высших мозговых (когнитивных) функций психической сферы отечественными авторами носят более глубокий междисциплинарный характер, сопрягая достижения биохимии [16], биофизики [21], нейрофизиологии [6, 7, 9] с данными когнитивной лингвистики [22].

С целью анализа когнитивных функций используется ряд нейропсихологических тестов. Тесты с названием «Когнитивные неудачи» («Тест когнитивных искажений» или «Опросник когнитивных ошибок») позволяют оценить частоту совершения человеком ошибок, связанных с когнитивными процессами, такими как память, внимание, мышление и восприятие. Например, высокие показатели среднего балла ошибок отмечались у пациентов группы риска, работающих в условиях производственной вибрации, но не имеющих верифицированного диагноза (36,32±3,29 балла), у пациентов с вибрационной болезнью первой, второй степени (ВБ-1, 2) количество ошибок увеличивалось (39,59±2,66 балла, 39,82±2,16 балла, p <0,0001) [15].

Мини-опросник психического состояния MMSE (The Mini-Mental State Examination) позволяет провести объективную оценку ориентации, памяти, внимания, языковых и зрительно-пространственных навыков. Самый низкий средний показатель MMSE наблюдался у пациентов с ВБ-1 (20,65±0,24 балла), что соответствовало показателям когнитивных нарушений, которые фиксируют на этапе преддементных когнитивных нарушений и при деменции легкой степени выраженности [17]. Выполнение заданий по субшкале MMSE «внимание» и «память» вызвало у обследуемых пациентов наибольшие затруднения и указывало на низкую продуктивностью и объем внимания, трудности переключаемости, неустойчивость внимания, эпизоды «застревания». Субтест «внимание» наиболее значимо был снижен у пациентов с ВБ-1 (1,98±0,1 балла, p <0,0001) [15, 17].

Согласно методике с применением шкалы GAF (Global Assessment of Functioning Scale) или общего ухудшения (ШОУ), которая позволяет оценить способность человека работать в различных сферах деятельности, взаимодействовать в обществе, обслуживать себя, оказалось, что 81,8% респондентов, работающих в условиях производственной вибрации, но еще не имеющих диагноза ВБ (стажированные работники со средним возрастом 49,2±12,8 года), имели умеренные когнитивные расстройства, а в группах ВБ-1 и ВБ-2 у 100,0% пациентов выявлялись когнитивные расстройства [15]. Анализ данных позволяет не только выявить частоту и выраженность нарушений высших мозговых функций вследствие непосредственного контакта с физическими факторами (шум, вибрация) [3], но и обратить внимание на диагностическую ценность подобных методов с целью более раннего установления диагноза ВБ.

Для исследования психического темпа восприятия цифровой информации и скорости зрительных ориентировочно-поисковых движений была использована методика с привлечением «Таблиц Шульте» (Schulte Tables methodology), направленная на определение устойчивости внимания и динамики работоспособности. Так, максимальное время работы с одной таблицей регистрируется в группе ВБ-2. В группах риска, в группе пациентов с отдельными признаками воздействия вибрации, ВБ-1, ВБ-2 на фоне исходного низкого темпа работы с одной таблицей, при использовании последующего материала стимулирующего характера, время работы с таблицами увеличивается. Это свидетельствует о низкой концентрации и неустойчивости произвольного внимания, а также быстрой истощаемости уровня умственной работоспособности. Продуктивность и объем внимания был низкий, пациенты с трудом переключали внимание с различных объектов, используемых в исследовании [15]. Результаты «Корректурной пробы Бурдона» (Bourdon’s Corrective Test) по показателю общей продуктивности внимания представлены в табл. 1.

 

Таблица 1. Динамика общей продуктивности внимания и точности выполнения задания в ходе проведения «Корректурной пробы Бурбона» (по: Ганович Е.А., Семенихин В.А., 2011 [15])

Table 1. Trends of overall attention productivity and task accuracy during the Bourdon Cancellation Test (adapted from Ganovich E.A., Semenikhin V.A., 2011 [15])

Группы пациентов	Временные точки проводимых тестов
	1 мин	2 мин	3 мин
Общая продуктивность внимания в баллах (М±m)
Группа контроля	145,68±7,56	126,66±5,04	112,66±4,75
Группа с ОПВВ	96,01±8,11	89,06±6,941	96,18±9,06
Вибрационная болезнь 2-й степени	72,88±3,16	60,81±2,94	64,86±2,22
Точность выполнения задания в баллах (М±m)
Группа контроля	0,94±0,01	0,96±0,01	0,97±0,03
Группа риска	0,76±0,04	0,78±0,04	0,84±0,03
Группа с ОПВВ	0,83±0,03	0,88±0,02	0,88±0,03
Вибрационная болезнь 2-й степени	2,33±0,52	2,46±1,61	0,86±0,02
Примечание. ОПВВ — группа пациентов с отдельными признаками воздействия вибрации; между показателем точности выполнения и показателем общей продуктивности внимания «Корректурной пробы Бурдона» выявлены положительные сильные корреляционные связи (ρ=0,67, p=0,0001).

 

В современных психологических исследованиях используется так называемый полевой подход, сущность которого заключается в выделении структурно-семантических классов слов. Совокупность слов, объединенных общностью содержания и отражающих понятийное, предметное или функциональное сходство обозначают понятием «поле», структура которого представлена центром (ядром) и периферией. Лингвистический анализ ядра семантического поля позволяет выявить общий с понятием семантический признак; анализ периферии семантического поля выявляет вторичные семантические признаки и ассоциативные связи между элементами, предоставляя возможность в ходе проведения нейропсихологического исследования косвенно судить о формировании устойчивых нейронных связей и цепочек нейронного картирования (neural mapping circuits) [22]. Задания на поиск категориального (семантического) обобщения в процессе мышления обследуемых пациентов выявили наихудшие показатели у пациентов с наиболее тяжелой формой вибрационной болезни. Если задание на «концептуализацию» не смогли выполнить 36,4% из группы риска, то с диагнозом ВБ-2 — уже 43,6% [15]. Оказалось, что по мере утяжеления патологического процесса выявляются статистически значимые отличия далекой и близкой периферии семантического поля. Изменение структуры семантического поля у пациентов с ВБ обусловлено возникновением побочных ассоциаций, наличием интеллектуальных стереотипов, трудностей целенаправленной интеллектуальной деятельности [15].

У пациентов, подвергавшихся воздействию локальной вибрации на протяжении 18 лет и более и имевших диагноз ВБ, в тесте «Исключение лишнего предмета» (тест «Четвертый лишний») выявлено расстройство интеллектуальной и познавательной сферы, в тесте «Арифметического счета» — нарушения функций категориального и аналитико-синтетического мышления [11].

Известно, что с целью диагностики различной степени дисфункции лобной доли (Frontal Assessment Batter, FAB), в частности, при множественной системной атрофии, кортикобазальной дегенерации, прогрессирующем надъядерном параличе, лобно-височной деменции, используется методика по В. Dubois и соавт., 1999 [23]. Анализ уровня обобщения у пациентов с анамнезом профессиональной вибрационной патологии с помощью шести подтестов (концептуализация, гибкость ума, программирование моторики, чувствительность к помехам, ингибиторный контроль и автономия окружающей среды) и скорости зрительно-пространственных функций (Visual-spatial functions, CDT) также выявил наиболее низкие значения у пациентов с ВБ-2, значимо (р <0,005) отличающиеся от показателей интактной группы обследуемых лиц [12, 15, 17].

Один из важнейших компонентов высшей нервной и психической деятельности — память. При расстройствах памяти нарушаются гнозис, праксис, мышление, речь, снижается потенциал к обучению и профессиональному переобучению. Исследование слуховой памяти, предполагающее изучение способности к непосредственному и отсроченному воспроизведению у пациентов с ВБ, выявило затрудненное воспроизведение по субтесту MMSЕ «память» и объема вербальной и оперативной памяти по тесту «Память на образы» и «Запоминание 10 слов». Пространственно-двигательные функции (тест «рисования часов») были в наибольшей степени и статистически значимо (р <0,05) снижены у пациентов с ВБ [15].

Аналогичные данные выявлены у пациентов, контактировавших исключительно с локальным вибрационным воздействием. Наряду с такими симптомами, как онемение и зябкость кистей рук, парестезии, побеление концевых фаланг пальцев на холоде, ощущение «стягивания» в кистях и снижение силы, болей в руках и предплечьях, снижение внимания, были выявлены отклонения в слухоречевой кратковременной и долговременной памяти, динамического праксиса (проба «кулак–ребро–ладонь») реципрокной координации по пробе Озерецкого, зрительного гнозиса [11]. Нарушалась импрессивная (тест на понимание логико-грамматических конструкций) и экспрессивная речь в тесте на повторение скороговорок, слов и фраз, произнесение дизъюнктивных пар звуков и оппозиционных форм [11, 12].

ВЛИЯНИЕ ВИБРАЦИИ НА ЭЛЕКТРОФИЗИОЛОГИЧЕСКУЮ АКТИВНОСТЬ МОЗГА ПАЦИЕНТОВ С ВИБРАЦИОННОЙ БОЛЕЗНЬЮ

С помощью современных методов исследования возможно изучить спектр соматосенсорных вызванных потенциалов [8] и определить нарушение проведения импульса на всем протяжении соматосенсорного пути — от периферического (проведения афферентной импульсации на уровне нейронов спинного мозга, симпатических ганглиев) до ретикулярной формации и корковых отделов головного мозга [14] с формированием очагов застойного возбуждения.

Посредством метода нейроэнергокартирования (функциональной нейровизуализации) оценивают метаболическую активность головного мозга. Методика основана на измерении уровня постоянных потенциалов (УПП), которые отражают медленную мозговую активность и соответствуют ряду биохимических параметров мозга [24, 25]. В ходе исследования измеряют разности потенциалов между различными участками мозга (лобная, центральная, затылочная, височные области) и референтными точками. Уровни постоянного потенциала, который складывается из мембранных потенциалов нейронов, глии и гематоэнцефалического барьера, у пациентов с ВБ представлен в табл. 2 [24, 26].

 

Таблица 2. Показатели уровня постоянного потенциала в мВ у пациентов с вибрационной болезнью (по: Боклаженко Е.В., Бодиенкова Г.М., Шевченко О.И., 2023 [26])

Table 2. Indicators of direct current potential level (mV) in patients with vibration disease (adapted from Boklazhenko E.V., Bodienkova G.M., Shevchenko O.I., 2023 [26])

Отведения потенциалов	Показатели уровня постоянного потенциала по различным отделам головного мозга
	пациенты с вибрационной болезнью	группа контроля
Лобный правый (Fd)	12,6 [9, 67; 19, 41]*	0,31 [–3,34; 2,45]
Лобный левый (Fs)	16,6 [6, 65; 22, 44]*	3,97 [–1,27; 10,62]
Центральный (Сz)	17,5 [13, 5; 25, 1]*	10,7 [6, 9; 14, 7]
Центральный левый (Cs)	19,9 [17, 2; 25, 3]*	10,4 [6, 5; 14, 95]
Теменной правый (Pd)	19,6 [9, 6; 21, 6]*	4,5 [2, 1; 9, 4]
Затылочный (Oz)	12,1 [5, 3; 25, 1]*	1,5 [0, 01; 9, 5]
Примечание. Результаты исследований представлены в виде медианы и квартилей — Me [Q1; Q3]. *Различия считались статистически значимыми при p <0,05.

 

Профиль распределения УПП как интегрального показателя энергетического состояния головного мозга у пациентов с ВБ статистически значимо преобладал по всем отведениям по сравнению с контрольной группой. Показатели энергетического обмена оказались повышены в лобном левом, центральных и теменном правом корковых отделах головного мозга, что свидетельствует об усилении энергетических затрат в диэнцефальных отделах мозга, правой теменной и лобной коре левого полушария [26].

У пациентов, осуществляющих профессиональную деятельность в качестве сборщиков-клепальщиков, проходчиков и слесарей по изготовлению и доводке деталей летательных аппаратов в течение 18,7±1,6 года в контакте с локальной вибрацией и уровнем шума выше гигиенических нормативов (до 4–12,2 дБА, что соответствует классу вредности 3,2–3,3, опасности, тяжести и напряженности труда) зарегистрирован рост показателя УПП в лобных (Fpz, Fd, Fs), центральных (Сz, Cs, Cd), теменных (Pd, Pz, Ps), височных (Td, Ts), затылочном (Oz) отведениях. Межполушарный височный градиент (Td–Ts) статистически значимо превосходил показатели группы сравнения (без признаков ВБ) и указывал на усиление интенсивности центрального энергетического обмена в височной коре правого полушария головного мозга [11].

Методом корреляционного анализа выявлены связи между показателями нейропсихологических тестов и УПП головного мозга. В частности, повышение УПП в центральном отведении (Сz) коррелирует (r=0,35, p <0,05) с нарушением реципрокной координации по данным пробы Озерецкого, тестом на понимание логико-грамматических конструкций (импрессивной и экспрессивной речи). При нарастании УПП лобного градиента (Fd–Fs) снижается деятельность аналитико-синтетического и понятийного мышления. В зонах межполушарного центрального градиента (Cs, Cd) увеличение УПП соотносится со снижением показателей по тестам, отражающим качество категориального мышления (r=0,36, p <0,05) [11].

По данным электроэнцефалографического (ЭЭГ) исследования у пациентов с ВБ определяется амплитуда ниже 20 мкВ [8, 27, 28], тогда как у здорового человека (у 85% взрослых) преимущественно в теменно-затылочных областях мозга альфа-ритм представляет собой хорошо модулированную, высокоамплитудную (30–80 мкВ), ритмическую активность головного мозга с частотой 7,5–13 Гц (в состоянии спокойного бодрствования преимущественно при закрытых глазах). Активация коры головного мозга приводит к депрессии альфа-ритма. При физиологической норме альфа-ритм преобладает в затылочных отделах мозга; его амплитуда убывает от затылка ко лбу; в лобных отделах при биполярном отведении с электродов не регистрируется. Данный вид ритма симметричен по частотной и амплитудной характеристикам в правом и левом полушариях, однако наблюдается физиологическая функциональная асимметрия, обусловленная большей активностью левого полушария при различных когнитивных и эмоциональных нагрузках.

По мере функциональной кумуляции так называемой вибрационной дозы [3] в совокупности с шумовым компонентом воздействия происходит смена доминирующей альфа-активности на медленноволновую или полиритмичную активность, возникают признаки сглаженности зонального распределения ритмов, появление «веретен». Во время регистрации зрительных и слуховых вызванных потенциалов отмечаются удлинения латентного периода [29].

Бета-ритм с амплитудой 3–5 мкВ наблюдают преимущественно в лобных отделах мозга; в норме характерно присутствие бета-ритма на стыках веретен альфа-ритма в виде бета-низкочастотного (бета-1-ритм с частотой 13–25 Гц) и бета-высокочастотный (бета-2-ритм с частотой 25–35 Гц). В задних отделах мозга присутствуют также редкие вспышки тета-ритма по 2–4 волны, кратные по частоте альфа-волнам, и редкие единичные разбросанные низкоамплитудные дельта-волны. У здорового человека, находящегося в состоянии пассивного бодрствования, тета- и дельта-ритмы не регистрируются.

Спектральный анализ показателей абсолютных значений мощности бета1-активности, полученный с помощью программы анализа мощности спектра биоэлектрических ритмов, основанная на выполнении быстрого преобразования Фурье (математическая функция превращения ЭЭГ-данных из временного домена в частотный) выявил фокусы патологической активности в лобных отделах (фронтополярные отведения) у пациентов с вибрационной болезнью. Так, в отведении Fp₂–А₂ пик абсолютных значений мощности регистрировали у пациентов с верифицированным диагнозом ВБ-1 (202,0±19,7 мкВ²), которое статистически значимо (р <0,001) отличалось от аналогичного показателя пациентов группы риска (126,3±26,1 мкВ²). Пиковый показатель абсолютных значений мощности бета1-ритма в отведении Fp₁–А₁ на фоне ВБ-2 достигал уровня 197,8±19,0 мкВ² и статистически значимо (р <0,05) отличался от показателя пациентов без диагноза ВБ (136,8±29,2 мкВ²) и группы контроля (38,3±6,1 мкВ²) с показателем статистической значимости различий между группами р <0,001 [15].

Отмечаются изменения биоэлектрической активности мозга в виде билатерально-синхронных вспышек волн с повышенной амплитудой медленных ритмов тета- и дельта-диапазонов на фоне снижения индекса альфа-ритма более чем на 50% в передних, центральных и затылочных отделах мозга, особенно в ответ на гипервентиляцию и световую стимуляцию. Подобные явления можно считать патологическими, так как медленноволновую низкочастотную часть спектра ЭЭГ обычно связывают с дистрофическими процессами, демиелинизирующими и дегенеративными поражениями головного мозга, снижением активизирующих влияний ствола головного мозга, недостаточностью кровоснабжения полушарий мозга [21, 25, 30].

На фоне нарастания диффузных изменений, часто с очагом патологической активности, признаков дисфункции верхнестволовых структур наблюдаются нарушения корково-подкорковых взаимосвязей на диэнцефальном уровне, включающем такие анатомические структуры, как таламус, эпиталамус, поводки, спайка поводков, задняя спайка, шишковидное тело, медиальное и латеральное коленчатые тела, гипоталамус. Усиление межполушарного взаимодействия с компенсаторной активацией субдоминантной гемисферы, вероятно, связан с напряжением адаптационных механизмов поддержания гомеостаза при вибрационном воздействии [25, 31].

Патологические рефлекторные реакции на уровне нейронов спинного мозга, симпатических ганглиев, ретикулярной формации возникают вследствие длительного контакта с источниками вибрации и раздражения различных рецепторов кожи, мышц, сосудистого ложа, надкостницы в зоне непосредственного соприкосновения с виброинструментом, на пути проведения афферентной импульсации и зонах анализа и контроля очагов застойного возбуждения. Учитывая наличие патологических очагов возбуждения в различных отделах мозга при длительном воздействии вибрации, в качестве дополнительного метода обследования пациентов с вибрационной патологией используют компьютерную ЭЭГ с топографическим картированием электрической активности мозга [29]. Современные методики визуализации мозга выявляют состояние различных интегративных нейронных сетей (слуховых, зрительных, сенсомоторных), в которых формируются стойкие изменения. Данные нейровизуализации, полученные в ходе МРТ-сканирования, приобретают особую ценность для исследования когнитивных функций, так как известно, что области мозга, активируемые, например, во время обработки образной речи, находятся в левом полушарии головного мозга и включают левую нижнюю лобную извилину, левую среднюю и верхнюю височные извилины, левую нижнюю теменную кору и парагиппокампальную извилину [32].

Обследование 100 лиц мужского пола (машинисты буровых станков, водители большегрузного и гусеничного автотранспорта, проходчики, горнорабочие очистного забоя, сборщики-клепальщики) со средним стажем работы в контакте с локальной и общей вибрацией 16,1±0,7 года с помощью дискриминантного анализа ЭЭГ позволило выявить некоторые закономерности. В частности, нарастание синфазности и увеличение степени их связи в лобных и центральных отведениях (FP₂–C₄, С₄–О₂ и FP₂–T₄) отражает снижение функционального состояния коры головного мозга, а нарушение периодичности автокорреляционной функции альфа-ритма, преобладающее в лобно-центральных и лобно-височных областях мозга (отведения FP₂–C₄ и FP₂–Т₄), свидетельствует о наличии патологических явлений в соответствующих участках коры головного мозга [29].

В условиях физиологической нормы все коэффициенты кросс-корреляции (взаимной корреляции) должны быть отрицательны. Однако в группе пациентов с полиневропатией конечностей наибольшая встречаемость положительных значений коэффициента корреляций была отмечена в лобно-центральных отведениях FP₁–С₃, FP₂–С₄, центрально-затылочных и лобно-височных отведениях С₄–О₂, и FP₂–Т₄. По показателям средних уровней кросс-корреляционного коэффициента были выявлены особенности реорганизации внутриполушарных отношений и нарушение периодичности автокорреляционной функции альфа-ритма. Благодаря специальной программе при анализе ЭЭГ удалось выявить источники локализации патологической активности (табл. 3) и осуществить их топографическую визуализацию.

 

Таблица 3. Локализация эквивалентных дипольных источников патологической активности в различных группах пациентов с вибрационной болезнью (по: Катаманова Е.В., Нурбаева Д.Ж., 2016 [29])

Table 3. Localization of equivalent dipole sources of pathological activity in different groups of patients with vibration syndrome (adapted from Katamanova E.V., Nurbaeva D.Z., 2016 [29])

Группы	Топография дипольных очагов патологической активности (встречаемость в %)
	таламус	лобно-центральные отделы мозга	стволовые структуры (средний мозг)	гипоталамус	область мозжечка	подкорковые структуры
Группа I	26,3±3,5	21,0±3,3	10,5±2,4	10,5±2,4	10,5±2,4	5,2±1,3
Группа II	26,1±3,2	21,7±2,4	26,1±3,2*	21,7±2,4 *	21,7±2,4*	8,7±1,7
Группа III	35,0±4,2	30,0±3,9	5,0±1,8	5,0±1,8	5,0±1,8	10,0±2,7
Примечание. Группа I — стажированные пациенты, контактировавшие с локальной и общей вибрацией; группа II — пациенты с профессиональной полиневропатией конечностей, обусловленной воздействием локальной и общей вибрации; группа III — пациенты с вибрационной болезнью от воздействия локальной вибрации. Встречаемость эквивалентных дипольных источников патологической активности в %. *р <0,05 по сравнению с группами I и III.

 

Одним из источников локализации эквивалентных дипольных источников патологической активности выступает гипоталамус (табл. 2), однако известно, что для гипоталамической системы возбуждения одним из синаптических медиаторов является грелин, выполняющий важную роль в процессах запоминания и обучения [33] и связанный с биоэнергетическими процессами и стрессогенной системой головного мозга благодаря рецепторам GHSR (Growth Hormone Secretagogue Receptor) [34, 35]. В гиппокампе выявлено большое количество грелиновых рецепторов [36].

Благодаря обобщенному анализу результатов нейропсихологического тестирования, показателей УПП, ЭЭГ, спектрального анализа показателей абсолютных значений мощности медленноволновых ритмов, топографического картирования электрической активности мозга открывается возможность для суждений о топических особенностях нарушения кровоснабжения и различной степени гипоксии мозговых структур в ответ на вибрационное воздействие локальной/общей вибрации [37] в таких зонах, как префронтальные отделы лобных долей, нижневисочной и нижнетеменной долей, теменно-височно-затылочной зоны левого полушария, а также подкорковых структур, в том числе гиппокампа и мозолистого тела [11].

ПРЕДПОЛАГАЕМЫЕ ПАТОЛОГИЧЕСКИЕ МЕХАНИЗМЫ, ЛЕЖАЩИЕ В ОСНОВЕ КОГНИТИВНЫХ НАРУШЕНИЙ

У лиц, длительно подвергающихся воздействию одного из техногенных факторов физической природы в виде вибрации, выявлен комплекс когнитивных нарушений, представленных нарушением исполнительных функций, ухудшением внимания и памяти, зрительно-пространственных нарушений и вербального дефицита. В ходе разнонаправленных исследований выявлены нарушения динамического праксиса, реципрокной координации, зрительного гнозиса, импрессивной и экспрессивной речи категориального и аналитико-синтетического мышления, кратковременной (слухоречевой) и долговременной памяти [25].

В основе неврологических и когнитивных нарушений лежат многочисленные, до конца не изученные патофизиологические механизмы, которые имеют единые неcпецифичеcкие чеpты наpушений метаболичеcкой, биоэнеpгетичеcкой [31, 37] и нейpофизиологичеcкой pегуляции [6–8]. Современный уровень исследования и обобщения научных сведений о развитии техногенной патологии позволяет выявлять определенные генетические предикторы. Согласно исследованиям ряда авторов, развитие и течение профессиональных заболеваний зависит не только от риска длительного контакта с тем или иным фактором, который обусловливает развитие патологии, но и от индивидуальных особенностей организма работающих. Генотип ID гена CASP8 является маркером, ассоциированным с устойчивостью к формированию вибрационно-опосредованной патологии (WBV-эффект), а также с низким уровнем активности фибропластических процессов [38, 39].

Существенное значение в развитии когнитивных дисфункций может иметь процесс изменения конформационной структуры синаптических белков и пространственной структуры самих синапсов и их активных зон. Известно, что резонансное воздействие излучения крайне высоких частот на мозг лабораторных животных инициирует высвобождение молекул триптофана и многостадийный процесс фазовых превращений молекул альбумина в виде конформационного перехода альбуминовой глобулы в клубковое состояние. Свободный триптофан трансформирует межнейрональное взаимодействие и выработку нейромедиаторов [40]. Формирование вибрационно-опосредованной биоэнергетической гипоксии [41] не только проявляется разобщением окислительного фосфорилирования и диэнергизацией митохондрий, cнижением активноcти Cа²⁺- и Na⁺/K⁺-ATФаз и феpментов антиокcидантной защиты, активацией NO-синтаз, наpушением ионного гомеоcтаза [42], но и создает условия для реализации элементов эксайтотоксического воздействия глутамата [43] с инициацией пространственного перераспределения белков из растворимого в мембранно-связанное состояние, что нарушает протяженность, ширину активных зон синапсов, снижает количество дендритных шипиков, содержащих глутаматные (NMDA-типа, АМPA-типа и метаботропные) рецепторы [43, 44]. Напротив, грелин способствует формированию синаптических структур и поддержанию их пластичности [45].

В экспериментальных исследованиях, моделирующих острый и хронический вибрационный стресс, также отмечены изменения уровней нейромедиаторов (5-окситриптамина и 5-оксииндолуксусной кислоты) в специализированных структурах нервной ткани, ответственных за генерацию, проведение нервного импульса, память и механизмы обучения [37]. Поглощение тканями импульсов вибрационной энергии неизбежно приводит к морфогистологическим изменениям, очевидно лежащим не только в основе профессиональной нейросенсорной тугоухости, дисфункции вегетативной регуляции церебрального уровня [12], но и когнитивных нарушений. Индикацию структурно-функциональных повреждений ткани мозга можно осуществить, отслеживая концентрации специфического белка нервной ткани S-100В, выступающего в качестве биомаркера [46] и колебания уровней регуляторных белков нервной ткани, таких как NF-200, GFAP S-100 (по основному белку миелина) [47].

Длительное воздействие вибрации ведет к изменениям на уровне глутаматных, ГАМК, дофа- и холинергических рецепторов. Возможно, что плотность и функциональная активность NMDA-рецепторов астроцитов, имеющих ключевое значение для когнитивных процессов и участвующих в нейроглиальных взаимодействиях, изменяются, так как доказана вовлеченность NMDA-рецепторов в такие патологические состояния, как ишемия [44, 48].

Как было показано в ранее опубликованных исследованиях [41, 42, 49], в основе патологической физиологии заболеваний техногенного происхождения задействованы универсальные неспецифические изменения на уровне дыхательной цепи клетки, мембран субклеточных и клеточных структур [50]. Важнейшую роль в подобных процессах играют циклические регуляторные механизмы, призванные поддерживать константные физиологические уровни содержания активных форм кислорода, но подверженные трансформации на фоне ишемии/гипокcии и воcпалительныx pеакций [51]. Выбросы активных форм кислорода за пределы регуляторных возможностей антиоксидантных систем приводит к цепным свободно радикальным реакциям окисления гуаниновых оснований ДНК/РНК, жирных кислот, SH-групп серосодержащих аминокислот и ОН-групп тирозиновых остатков белков и так называемой глутаматной нейротоксичности [44].

Вызванные вибрацией гемодинамические расстройства в ЦНС могут достигать уровня нарушения церебрального кровообращения, вызывая гипоксию и дефицит АТФ, усиление гликолиза, активацию АТФ-потребляющих ферментов и нарушение кальциевого гомеостазиса [42, 52, 53]. Считается, что гиперкальцигистия, обусловленная высокой плотностью агонист-зависимых кальциевых каналов, контролируемых NMDA-рецепторами, — это ключевой механизм дегенерации и деструкции нейрона, наряду с воспалением [54]. У пациентов с ВБ присутствует дисбаланс сывороточной концентрации про- и противовоспалительных цитокинов, таких как интерлейкины IL-1β, IL-8, IL-10 и TNF-γ, способных изменять уровень экспрессии toll-подобных рецепторов и провоспалительных генов.

Как известно, в регуляции ишемического процесса, сопряженного со стрессовым воздействием и повреждением нервной ткани, также активно участвует система кодирующих и некодирующих микроРНК [55, 56]. Однако сведения о динамике изменений содержания транскриптов на фоне вибрационного воздействия в литературных источниках отсутствуют, тогда как анализ транскриптома дает новое понимание функциональных изменений в тканях мозга.

Периферические демиелинизирующие нарушения сопровождаются изменениями содержания основного белка миелина, глиального фибриллярного кислого белка (GFAP), нейрофиламентного протеина-200 (NF-200), белка S-100В (calcium-binding protein B) вследствие структурно-функциональных повреждений, прежде всего, глиальных клеток мозга, повышения проницаемости гематоэнцефалического барьера [57] и трансформации работы интегративных нейронных сетей (слуховых, зрительных, сенсомоторных) [54].

Анализ комплекса психофизиологических характеристик у лиц, длительно подвергающихся воздействию техногенных факторов физической природы, выявляет определенные фазы функциональных изменений, очевидно связанные со стадиями адаптационного синдрома. Известно, что на начальных этапах контакта с источником вибрационного воздействия формируется высокая функциональная активность правого полушария мозга, обусловленная значимостью его функций в адаптационной защите от стрессогенного фактора. Скорость сенсомоторных реакций, согласованность внутреннего с внешним временем и продуктивность внимания настраиваются в соответствии с интенсивностью трудового процесса и адаптационным ресурсом системы глюкокортикоидных гормонов, задействованной в механизмах нейропластичности благодаря влиянию на нейрогенез, микроглию, астроциты, нейротрофический фактор, нейровоспаление и перестройку нейрональных сетей [57, 58].

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Представленные данные, посвященные анализу некоторых экспериментальных и клинических исследований состояния высших интегральных функций головного мозга на фоне воздействия одного из техногенных факторов, указывают на необходимость активного выявления когнитивных нарушений у работающих в контакте с вибрацией с целью осуществления соответствующей терапии. Подобный шаг может быть беспрепятственно реализован, так как имеется достаточно большое количество хорошо изученных и проверенных фармакологических препаратов, например, таких как кортексин, положительно воздействующих на ряд патофизиологических звеньев нарушения высших нервных функций [59].

В основе нейропротективного действия регуляторных пептидов лежит синактонный механизм [60, 61]. Подобным механизмом действия обладают пептиды меланокортинового ряда с доказанным участием в балансе дофаминергической, холинергической и опиоидной систем, оказывающие влияние на процессы обучения и памяти, не только благодаря наличию фармакологической активности функционального ядра молекулы, представленного пептидами HFPGP [61], но и основными продуктами его метаболизма в виде пептидов PGP [61].

Предположение вовлеченности NMDA-рецепторов в механизмы вибрационно-опосредованного нарушения церебрального кровообращения и биоэнергетическую гипоксию, а также доказанные фазные изменения интенсивности окислительных процессов и их энергетической регуляции способствуют изучению ингибитоpов нейpональной и индуцибельной NO-cинтаз [62] и митохондриальных субстратов, в частности, янтарной кислоты [63, 64].

Анализ литературных данных выявляет высокий уровень интереса к роли нейровоспалительных процессов, запускаемых вибрационной энергией. Учитывая универсальность типовыx (cтеpеотипныx и полиэтиологичныx меxанизмов) патологичеcкиx пpоцеccов, повышается интерес к поиску лекарственных средств, способных подавлять провоспалительные каскады в мозге, а также модулировать грелиновую систему [43, 65].

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

Вклад авторов. В.В. Воробьева — анализ данных, проведение исследования, написание черновика рукописи; О.С. Левченкова — проведение исследования, анализ данных; П.Д. Шабанов — определение концепции, пересмотр и редактирование рукописи. Авторы одобрили версию для публикации, а также согласились нести ответственность за все аспекты работы, гарантируя надлежащее рассмотрение и решение вопросов, связанных с точностью и добросовестностью любой ее части.

Источники финансирования. Работа не имела источников финансирования.

Раскрытие интересов. Авторы заявляют об отсутствии отношений, деятельности и интересов за последние три года, связанных с третьими лицами (коммерческими и некоммерческими), интересы которых могут быть затронуты содержанием статьи.

Оригинальность. При создании настоящей работы использованы данные, приведенные в табл. 1 (EDN: ONVOAH), табл. 2 (doi: 10.31089/1026-9428-2023-63-7-455-461), табл. 3 (EDN: VQYDIH). Распространяется на условиях лицензии CC-BY 4.0.

Доступ к данным. Все данные, полученные в настоящем исследовании, представлены в статье.

Генеративный искусственный интеллект. При создании настоящей статьи технологии генеративного искусственного интеллекта не использовали.

Рассмотрение и рецензирование. Настоящая работа подана в журнал в инициативном порядке и рассмотрена по обычной процедуре. В рецензировании участвовали один внешний рецензент, член редакционной коллегии и научный редактор издания.

ADDITIONAL INFO

Author contributions: V.V. Vorobieva: formal analysis, investigation, writing—original draft; O.S. Levchenkova: investigation, formal analysis; P.D. Shabanov: conceptualization, writing—review & editing. All the authors approved the version of the manuscript to be published and agreed to be accountable for all aspects of the work, ensuring that questions related to the accuracy or integrity of any part of the work are appropriately investigated and resolved.

Funding sources: No funding.

Disclosure of interests: The authors have no relationships, activities, or interests for the last three years related to for-profit or not-for-profit third parties whose interests may be affected by the content of the article.

Statement of originality: When creating this work, the data given in Table 1 (EDN: ONVOAH), Table 2 (doi: 10.31089/1026-9428-2023-63-7-455-461), Table 3 (EDN: VQYDIH) were used. Distributed under the terms of the CC-BY 4.0 license.

Data availability statement: All data obtained in this study are available in this article.

Generative AI: No generative artificial intelligence technologies were used in the creation of this article.

Provenance and peer-review: This paper was submitted unsolicited and reviewed following the standard procedure. The peer review process involved one external reviewer, a member of the Editorial Board, and the in-house science editor.

About the authors

Viktoriya V. Vorobieva

Saint Petersburg State University

Author for correspondence.
Email: v.v.vorobeva@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-6257-7129
SPIN-code: 2556-2770

MD, Dr. Sci. (Medicine)

Russian Federation, Saint Petersburg

Olga S. Levchenkova

Smolensk State Medical University

Email: levchenkova-o@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-9595-6982
SPIN-code: 2888-6150

MD, Dr. Sci. (Medicine), Assistant Professor

Russian Federation, Smolensk

Petr D. Shabanov

Saint Petersburg State University

Email: pdshabanov@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-1464-1127
SPIN-code: 8974-7477

MD, Dr. Sci. (Medicine), Professor

Russian Federation, Saint Petersburg

References