Физиология человека, 2019, T. 45, № 4, стр. 62-70

МЕТОДИКА

В исследовании участвовали 10 здоровых испытуемых: 5 мужчин и 5 женщин, от 22 до 76 лет, правшей (по Эдинбургскому тесту), и 17 постинсультных больных: 8 мужчин и 9 женщин, от 31 до 70 лет, правшей, с очагами в правом (11 случаев) и левом (6 случаев) полушариях, с парезом руки от 1 до 4 баллов (по шестибалльной шкале Научного центра неврологии РАМН), с мышечным тонусом не более 3 баллов (по шкале спастичности Ашфорт) [8]. Все обследуемые отвечали следующим требованиям: отсутствие неврологических и ортопедических проблем в плечевом, локтевом и лучезапястном суставах, нормальная подвижность в указанных суставах обеих рук у здоровых испытуемых и условно-здоровой руке у больных, а также способность испытуемого понять задачу тестирования. Критерием исключения для больных был двусторонний инсульт.

В одном сеансе сначала в положении сидя, затем лежа исследовали сохранность проприоцептивного восприятия следующих односуставных движений: сгибание-разгибание и отведение-приведение в плечевом суставе (ПСР и ПОП), выполнявшихся с согнутыми в локтях руками, сгибание-разгибание в локтевом суставе (ЛСР), и сгибание-разгибание и отведение-приведение в лучезапястном суставе (КСР и КОП). В тестах КСР, КОП предплечья укладывали на мягкую подставку, чтобы испытуемый мог свободно совершать соответствующие движения кистями.

Испытуемому надевали на глаза непрозрачную маску, рукам придавали симметричное начальное положение и производили серию пассивных циклических движений проводимого теста. Эти движения выполняли в умеренном темпе (3–4 цикла за 15–25 с) с варьируемыми амплитудой и скоростью в естественном для данного сустава диапазоне углов. Непосредственно во время выполнения пассивных движений испытуемый, согласно заранее полученной инструкции, должен был по возможности точно копировать их движениями в таком же суставе другой руки.

У здоровых испытуемых тестировали степень сохранность ПЧ обеих рук, у больных – только паретичной руки.

В группе больных перед проведением каждого теста пациента просили выполнить аналогичное копирование пассивного движения с открытыми глазами, наблюдая за движениями тестируемой руки. Только если копирование движения в этих условиях было качественно верным, демонстрируя этим, что больной понимает задание, а его условно-здоровая рука способна выполнять копирующие движения, проводили основной тест с закрытыми глазами.

С помощью гониометров или беспроводных инерционно-магнитометрических сенсоров [7] регистрировали углы в исследуемом суставе и одноименном суставе другой руки. На основе анализа зарегистрированных суставных углов оценивали схожесть пассивных и копирующих активных движений по качественным признакам и 4 количественным показателям: 1) коэффициенту амплитуды (К_амп), вычисляемому как отношение среднеквадратичных значений суставных углов пассивных и копирующих движений по всему тесту, 2) коэффициенту формы (К_фор), представляющему собой линейный коэффициент корреляции нормализованных суставных углов движений по всему тесту, за исключением начальной полуволны движения, 3) латентности начала копирования (К_нлат) и 4) средней в пределах теста латентности повторных циклических копирующих движений (К_цлат). Для определения значений К_фор и К_цлат находили такое значение К_цлат в диапазоне от –100 до 1000 мс, при сдвиге на которое записей пассивных и активных движений, за исключением начальной полуволны движения, друг относительно друга достигалось максимальное значение К_фор.

Оценку степени сохранности проприоцептивного восприятия разных тест-движений в положениях сидя и лежа у здоровых и постинсультных больных основывали на использовании условного критерия нормы (УКН), выработанного при обследовании репрезентативной группы здоровых испытуемых в положении сидя [7]. За УКН было принято копирование движений, при котором отсутствовали качественные ошибки, и значения не более чем двух из четырех количественных показателей могли выходить за пределы нормативных границ.

Нормативные границы для каждого показателя определяли как включающие 90% значений этого показателя для совокупной выборки испытуемых данного и проведенного ранее исследований и ограничивали 5-м и 95-м процентилями распределения для К_амп, 90-м для К_нлат и К_цлат и 10-м для К_фор. Значения этих границ для различных тест-движений представлены в табл. 1.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Воспроизведение серии пассивных движений в положениях сидя и лежа в группе здоровых испытуемых. В группе здоровых испытуемых в положениях сидя и лежа с закрытыми глазами было выполнено по 20 тестирований восприятия каждого из 5 тест-движений (ПСР, ПОП, ЛСР, КСР и КОП).

В положении сидя все тестирования соответствовали требованиям УКН. Т.е., во-первых, передача восприятия пассивных движений была качественно верной: активные копирующие движения выполнялись в одноименном суставе синхронно с пассивными и не отличались от них по виду, направлению и количеству циклов (пример записи теста на рис. 1, А). Во-вторых, у каждого испытуемого этой группы за условные нормативные границы выходили значения не более двух из четырех количественных показателей (К_нлат, К_цлат, К_амп и К_фор).

Рис. 1.

Сравнение точности копирования односуставных движений руки в положениях сидя и лежа в группе здоровых испытуемых. А – изменение суставных углов во времени при тестировании ЛСР в положении сидя, Б – то же в положении лежа; В – относительное число выходов значений количественных показателей за нормативные границы для каждого из 5 тест-движений; Г – относительное число копирований, соответствующих условному критерию нормы ПЧ; а – пассивные, б – активные движения; 1 – в положении сидя, 2 – лежа.

В положении лежа копирование движений также было качественно правильным (рис. 1, Б). Однако общее число выходов значений отдельных количественных показателей за нормативные границы в 4 из 5 тестов в положении лежа было больше, чем в положении сидя (рис. 1, В). Вместе с тем в целом по всем тестам только 3% тестирований не соответствовало УКН: за счет выхода за нормативные границы 3 количественных показателей у 2 испытуемых в тесте ПСР и у одного в тесте КСР (рис. 1, Г).

Воспроизведение серии пассивных движений в положениях сидя и лежа в группе больных. В предварительном тестировании в положении сидя с открытыми глазами, когда пациент наблюдал за движениями паретичной руки, у 17 больных (Б1−Б17) во всех пяти тестах 84 из всех 85 копирований были выполнены качественно верно. Единственным исключением было тестирование КОП у пациентки Б4 с очагом поражения в правом полушарии. В отличие от других тестов, где при правильном копировании движения пассивной и активной рук имеют одинаковые направления, при тестировании КОП требовалось выполнять встречно-симметричные движения в горизонтальной плоскости. Такое двигательное задание для больной Б4 оказалось трудным для понимания, и тест КОП с закрытыми глазами у нее не проводили. Примеры правильного копирования движений под зрительным контролем у разных больных приведены на рис. 2, А.

Рис. 2.

Примеры индивидуальных различий в копировании разных односуставных движений руки в положениях сидя и лежа у 5 больных (Б9, Б10, Б5, Б14 и Б12). А – копирование с открытыми глазами в положении сидя, Б – с закрытыми глазами в положении сидя, В – с закрытыми глазами в положении лежа; а – пассивные, б – активные движения.

Всего у больных в положении сидя с закрытыми глазами было проведено 16 тестирований ПСР, 17 ПОП, 17 ЛСР, 17 КСР и 15 КОП. В целом 49% из них не соответствовало УКН (рис. 3, А). В 27% тестирований копирование выполнялось с грубыми ошибками качественного характера. Например, во время серии пассивных движений “активная” рука оставалась неподвижной или производила единичные асинхронные движения как, например, у больных Б9 и Б10 на рис. 2, Б; в некоторых случаях неправильно передавалось направление пассивных движений, пропускались отдельные циклы или производились дополнительные движения. В 22% тестирований УКН не удовлетворялся только за счет плохих значений количественных показателей. Примеры такого неточного воспроизведения движений в тестах КОП и ПСР у больных Б5 и Б14 показаны на рис. 2, Б.

Рис. 3.

Доля тестирований односуставных движений паретичной руки у больных в положениях сидя и лежа, выявивших нарушения ПЧ. А – в целом по всем тест-движениям, Б – по каждому из 5 тест-движений отдельно, В – доля “улучшений” статуса сохранности ПЧ для каждого положения тела относительно другого положения в целом по всем тест-движениям (см. объяснение в тексте); 1 – в положении сидя, 2 – лежа; темная штриховка – за счет качественных ошибок копирования движений, светлая – за счет ошибок только по количественным показателям.

В итоге дефицит проприоцепции в положении сидя был обнаружен у 15 из 17 пациентов, т.е. у 88%. При этом у 8 больных было нарушено восприятие одного-двух, а у 7 – от 3 до 5 тест-движений паретичной руки.

В целом по всем тестам в положении сидя у больных с очагом поражения в левом полушарии не соответствовали УКН 27% тестирований, а с очагом в правом – 60%.

Наиболее часто нарушение ПЧ выявляли в тестах КСР и КОП. Эти нарушения были и более грубыми: 59% копирований КСР и 40% КОП были выполнены с ошибками качественного характера (рис. 3, Б).

У двух пациентов Б2 и Б11 ни в одном из тестов нарушений ПЧ обнаружено не было. При этом состояния двигательных функций паретичной руки у них сильно отличались. У больной Б2 в результате инсульта пострадали только быстрота и точность движений пальцев, у больного Б11 были полностью утрачены произвольные движения в лучезапястном и локтевом суставах, и сохранялись только ограниченные движения в плечевом суставе. У обоих пациентов очаг повреждения находился в левом полушарии.

В положении лежа с закрытыми глазами у больных было проведено 15 тестирований ПСР, 16 ПОП, 17 ЛСР, 16 КСР и 15 КОП. В этих условиях в целом 46% из них не соответствовало УКН (рис. 3, А). В 33% тестирований копирование выполнялось с грубыми ошибками качественного характера, как например, у больных Б10 и Б5 на рис. 2, В, а в 13% – с выходом за нормативные границы значений 3–4 количественных показателей, как у больных Б9 и Б12 на рис. 2, В.

В итоге нарушение ПЧ в положении лежа выявлено у 12 пациентов (71%): у 10 из них установлено нарушение восприятия 3–4, а у двоих – 1–2 тест-движений. В целом по всем тестам в положении лежа у больных с очагом поражения в левом полушарии не соответствовали УКН 10% тестирований, а с очагом в правом – 36%.

В положении лежа, так же как и в положении сидя, чаще страдало проприоцептивное восприятие движений в наиболее дистальном лучезапястном суставе (тесты КСР и КОП на рис. 3, Б).

Сравнение результатов тестирования в положениях сидя и лежа показало, что у 88% пациентов в разных положениях существенно различалось качество проприоцептивного восприятия от 1 до 4 тест-движений, причем в одних случаях оно было лучше в положении сидя, в других – в положении лежа. В целом по всем тестам в 14% тестирований проприоцептивное восприятие движений определялось как сохранное в положении сидя и нарушенное (не соответствующее УКН) при тестировании того же тест-движения в положении лежа, и в 17% тестирований, наоборот, – определялось как сохранное в положении лежа и нарушенное в положении сидя (рис. 3, В). Для каждого положения тела на графике темной штриховкой показана доля “улучшений” статуса сохранности ПЧ в этом положении тела относительно другого положения за счет исчезновения грубых ошибок качественного характера при копировании движений; светлой штриховкой – за счет улучшения значений количественных показателей при отсутствии качественных нарушений.

Примеры индивидуальных различий точности копирования движений в разных положениях тела представлены на рис. 2, Б и В. Например, в положении сидя больная Б9 не могла воспроизвести серию циклических движений КСР и выполняла активной рукой только одиночные асинхронные движения, тогда как в положении лежа повторяла, хотя и с заметным отставанием, каждое пассивное движение паретичной руки. Больной Б5, наоборот, в положении сидя копировал движение КОП хотя и не точно, но качественно правильно; в положении лежа воспроизведение этого движения резко ухудшалось и становилось качественно не верным. Больной Б10 воспроизводил движения КСР одинаково плохо как в положении сидя, так и лежа. У больных Б14 и Б12 изменения копирования движений в тестах ПСР и ЛСР прослеживались только на уровне изменения значений количественных показателей: у Б14 в положении лежа точность воспроизведения была лучше, чем в положении сидя, у Б12 – наоборот, хуже.

Закономерностей в изменениях качества копирования одинаковых тест-движений у разных больных и разных движений у одного и того же больного обнаружено не было. Иными словами, влияние положения тела на степень сохранности проприоцептивного восприятия каждого отдельного тест-движения паретичной руки носило индивидуальный характер.

ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

Исследование проприоцептивного восприятия пяти односуставных движений руки (ПОП, ПСР, ЛСР, КСР и КОП) в положениях сидя и лежа у здоровых испытуемых и постинсультных больных было проведено с помощью разработанного нами метода, основанного на объективной качественной и количественной оценке точности одновременного копирования пассивных движений тестируемой руки с помощью активных движений другой руки.

Показано, что у здоровых испытуемых проприоцептивное восприятие соответствовало статусу сохранного почти во всех тестированиях как в положении сидя, так и лежа. Они всегда качественно правильно передавали ощущение пассивных движений активными копирующими движениями другой руки. В положении лежа по отдельным количественным показателям копирование движений было менее точным, однако эти различия были не велики: все тестирования в положении сидя и подавляющее число (97%) тестирований в положении лежа соответствовали УКН.

У больных, в отличие от здоровых, копирование движений почти в половине тестов (49% в положении сидя и 46% в положении лежа) не соответствовало УКН. Исходя из того, что копирование этих движений с открытыми глазами пациенты выполняли правильно, есть все основания считать, что неточное копирование в отсутствие зрительного контроля было вызвано дефицитом ПЧ.

В данной работе нарушение сохранности ПЧ было выявлено у 88% в положении сидя и у 71% в положении лежа, что соответствует наиболее высоким показателям обнаружения дефицита ПЧ у постинсультных больных, известных из литературы [9]. Это дает основание полагать, что использованный нами метод обладает высокой чувствительностью.

У исследованных больных в паретичной руке страдало проприоцептивное восприятие от 1 до 5 односуставных движений. Причем, у больных с очагом инсульта в правом полушарии общее количество движений с нарушенным проприоцептивным восприятием было вдвое больше, чем у больных с очагом в левом. Эти данные согласуются с полученными в последние годы результатами исследования центральных механизмов ПЧ, указывающими на ведущую роль правого полушария в обработке проприоцептивной информации [10].

Сравнение результатов тестирования ПЧ в разных отделах паретичной руки показало, что общее число копирований, не соответствующих УКН, для движений в лучезапястном суставе (КСР и КОП) в положении сидя в 1.3, а в положении лежа в 1.5 раза больше, чем для движений в локтевом и плечевом суставах (ПСР, ПОП, ЛСР) вместе взятых. Кроме того, если в плечевом и локтевом суставах неточное копирование движений часто было качественно правильным и не соответствовало УКН только по количественным показателям, то при копировании движений в лучезапястном суставе доминировали более грубые ошибки качественного характера. Это говорит о том, что проприоцепция дистального отдела пораженной руки нарушалась в большей степени. Еще в середине 18 в. знаменитый английский невролог J.H. Jackson [11] обращал внимание на то, что при повреждениях ЦНС прежде всего утрачиваются филогенетически более молодые движения дистальных отделов конечности.

В последние десятилетия в исследованиях двигательных расстройств у больных, перенесших инсульт, все большее внимание уделяется оценке состояния ПЧ. Современные статистические данные указывают на то, что степень нарушения ПЧ коррелирует с тяжестью инсульта и трудностью восстановления двигательных функций [12]. В то же время, у одного из обследованных нами больных с наиболее сильным нарушением двигательных функций руки проприоцептивное восприятие всех тест-движений было сохранным. Дальнейшее объективное изучение состояния ПЧ у постинсультных больных с парезами конечностей и разными локализациями повреждений головного мозга может внести вклад в понимание механизмов двигательных расстройств и разработку адекватных способов их лечения.

Основным результатом исследования мы считаем обнаружение у большинства постинсультных больных значительного изменения проприоцептивного восприятия движений при изменении положения тела. Показано, что, если у здоровых испытуемых переход из положения сидя в положение лежа приводил к незначительным снижениям точности копирования тест-движений, то у большинства больных при изменении положения тела точность копирования значительно изменялась. В 31% тестирований это приводило к изменению определения статуса сохранности ПЧ как сохранной или нарушенной. Важно отметить, что эти изменения были разнонаправленными и имели индивидуальный характер: они могли быть разными при воспроизведении одного и того же тест-движения у разных больных и разных тест-движений у одного и того же больного.

Влияние положения тела на проприоцепцию мы связываем с изменением возбудимости мышечных рецепторов, которая, в свою очередь, может зависеть как от физиологического и физического состояния мышц, так и от центральной команды [13]. Исходя из общих представлений о том, что в двигательном поведении человека важнейшее место занимают манипуляторные навыки, которые осуществляются, как правило, стоя или сидя, а положение лежа связано в основном с отдыхом и общей релаксацией, можно ожидать, что оптимальный уровень возбудимости проприоцепторов должен поддерживаться при вертикальном положении тела. Полученные результаты тестирования ПЧ у здоровых лиц согласуются с этим предположением. У здоровых испытуемых с нормальной регуляцией мышечного тонуса восприятие движений в положении лежа, как правило, соответствовало УКН, и только по отдельным количественным показателям было менее точным, чем в положении сидя.

У постинсультных больных мышечный тонус паретичной руки нарушен, причем, нередко одни группы мышц находятся в состоянии гипертонуса, другие, напротив, – гипотонуса. Известно, что при разном положении тела патологический мышечный тонус пораженной руки может значительно изменяться. Так, у постинсультных больных спастические синергии максимально выражены в положении стоя, меньше – в положении сидя, и еще слабее – в положении лежа. В таких случаях в положении лежа можно ожидать улучшения состояния ПЧ. Если же в положении сидя мышцы находятся в состоянии гипотонуса, в положении лежа их тонус может снизиться еще больше, что может ухудшить ПЧ.

Полученные результаты показали, что положение тела (сидя или лежа), при котором наилучшим образом воспринимается определенное движение больной руки, у разных пациентов может быть различным. Можно полагать, что определение таких положений для каждого больного и использование этой информации при планировании восстановительной двигательной тренировки способны значительно повысить эффективность реабилитационных процедур. Это позволит более рационально использовать ограниченный ресурс способности пациента к концентрации внимания на выполняемой процедуре, что крайне важно для успешного двигательного обучения.

ВЫВОДЫ

1. Здоровый человек точно и практически одновременно передает ощущения движений в плечевом, локтевом и лучезапястном суставах тестируемой руки с помощью копирующих движений другой руки как в положении сидя, так и лежа.

2. У постинсультных больных почти в половине тестов выявляется нарушение проприоцептивного восприятия односуставных тестовых движений в отдельных суставах паретичной руки как в положении сидя, так и лежа. Копирование тест-движений происходит с грубыми качественными нарушениями и выходом за границы нормы по количественным показателям.

3. У постинсультных больных положение тела может по-разному влиять на восприятие разных тестовых движений паретичной руки: одни движения могут восприниматься лучше в положении сидя, другие – лежа. Эту индивидуальную зависимость следует учитывать при планировании реабилитационных двигательных тренировок, выбирая для выполнения упражнений положения тела, в которых ПЧ лучше.

Этические нормы. Все исследования проведены в соответствии с принципами биомедицинской этики, сформулированными в Хельсинкской декларации 1964 г. и ее последующих обновлениях и одобрены локальной этической комиссией Института высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН (Москва) и локальным этическим комитетом Лечебно-реабилитационного центра МЗ РФ (Москва).

Информированное согласие. Каждый участник исследования представил добровольное письменное информированное согласие, подписанное им после разъяснения ему потенциальных рисков и преимуществ, а также характера предстоящего исследования.

Финансирование работы. Работа частично поддержана грантами РФФИ №№ 16-29-08181 и 19-015-00264.

Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с публикацией данной статьи.