В настоящее время тяжелые травмы челюстно-лицевой области зачастую сопровождаются травмой мозгового отдела черепа, включающей сотрясение или ушиб головного мозга. Особенно часто такие сочетанные травмы возникают при дорожно-транспортных происшествиях, до 39% которых сопровождается черепно-мозговой травмой, которая в четверти случаев сопровождается ушибом головного мозга тяжелой степени [4, 7, 8].
Травматические повреждения головного мозга с неизбежностью сопровождаются отеком тканей и изменением геометрии ликворной системы мозга вследствии дислокационной гидроцефалии [3] В связи с этим несомненной является актуальность исследования особенностей нормальных величин, характеризующих размеры желудочков мозга в различные возрастные периоды жизни человека, а также изучение половых особенностей ликворной системы. Не меньший интерес вызывает исследование особенностей морфогенеза головного мозга в целом, и ликворной системы, в частности, у лиц противоположных полов. Все это обуславливает пристальное внимание исследователей к прижизненному изучению строения головного мозга человека.
Исходя из вышесказанного, целью данной работы явилось изучение у детей младшего школьного возраста половых особенностей взаимосвязи линейных размеров боковых желудочков мозга.
Материалы и методы исследования
В работе использованы данные магниторезонансной томографии головы 151 мальчика и 140 девочек младшего школьного возраста (от 7 до 12 лет). Были изучены следующие показатели – длина и ширина переднего рога бокового желудочка (БЖ) – ДлПР и ШПР, соответственно, длина и ширина центральной части БЖ (ДлЦЧ и ШЦЧ), длина и ширина заднего рога БЖ (ДлЗР и ШЗР), переднеезадний размер БЖ (П-ЗР), расстояние между передними и задними рогами рогами БЖ (РмПР и РмЗР). Все линейные размеры боковых желудочков, кроме двух последних, измерены с двух сторон и в дальнейшем изложении обозначены подстрочными индексами "п" и "л".
В конце прошлого века петербургский исследователь Александр Аронович Генкин в своей монографии, посвященной информационно-аналитической системе, реализующей предлагаемые им новые принципы описания статистических данных [2] показал, что структура корреляционных матриц отражает особенности гомеостатической регуляции. Наличие достоверных различий между коэффициентами корреляции в двух или нескольких сравниваемых группах говорит о существовании различных регуляторных путей, обеспечивающих гомеостаз [1] К сожалению, этот подход в силу непонятных причин не получил достаточно широкого распространения. Вместе с тем, нельзя отвергать предположения, что аналогичный способ, использованный для описания морфологических структур, также способен дать информацию о регуляции морфогенеза в процессе индивидуального развития, что позволяет выделить признаки, отвечающие особым генетико-морфологическим паттернам, различающимся в сравниваемых группах.
Согласно работе [2], в данном анализе большое значение имеют не те коэффициенты корреляции, которые достоверно отличаются от нуля, как то имеет место в классическом корреляционном анализе. Напротив, анализ устойчивости корреляционной связи не предполагает, чтобы каждый (и даже какой-либо) коэффициент корреляции достоверно отличался от нуля. Может быть ситуация, когда оба сравниваемых коэффициента достоверно не отличаются от нуля (p>0,10), но различия между ними будет достоверно (p<0,05). Автор рекомендует делать выводы о различии регуляторных систем только при высоком уровне значимости отличий между коэффициентами корреляции (при значениях р<0,001). При этом сравнивают только аналогичные коэффициенты двух корреляционных матриц, определяющих в разных группах степень статистической взаимосвязи двух одинаковых пар признаков.
Коэффициенты
корреляции Пирсона были рассчитаны в программе Statiatica
6.15 (StatSoft Ltd.).
Достоверность различий между корреляционными матрицами определяли в программе Excel
(Micosoft).
Для этого с коэффициентами корреляции производили z‑преобразование
Фишера (функция Excel
=ФИШЕР(r), где r
– коэффициент корреляции), определяли абсолютное значение разности двух
преобразованных коэффициентов, а затем делили эту величину на ошибку этой
разности, которую определяли по формуле 
, где 
и 
– численность групп, на которых
были определены коэффициенты корреляции. Полученная в результате деления
величина (t)
распределена в соответствии с распределением Стьюдента. Определение значимости
различий двух коэффициентов корреляции возможно при подстановке ее в функцию Excel
=СТЬЮДРАСП(t;df;хвосты),
где t
– t‑критерий
Стьюдента, df
– степень свободы, которая в данном случае определяется как 
, хвосты – число возвращаемых
хвостов распределения (когда соотношение сравниваемых показателей из
теоретических соображений неизвестно, необходимо использовать двусторонний
критерий, выставляя в формуле цифру 2).
Таким
образом, в Excel
можно определить уровень значимости различий коэффициентов корреляции используя
формулу
=СТЬЮДРАСП(ABS(ФИШЕР(r1)-ФИШЕР(r2))/КОРЕНЬ(1/N1+1/N2);
N1+N2-1; 2) [5].
Результаты исследования и их обсуждение
Коэффициенты корреляции изучаемых показателей приведены в таблице 1. Несмотря на высокую достоверность отличий многих коэффициентов корреляции от нуля, что обусловлено значительной численностью выборки, для суждения о взаимозависимости признаков имеет смысл содержательно анализировать только те коэффициенты корреляции, абсолютные значения которых превышают 0,7, что является отражением сильной корреляции.
Таблица 1
Корреляционные матрицы размеров боковых желудочков у мальчиков (ниже диагонали) и девочек младшего школьного возраста
|
ж м |
ДПРп |
ДПРл |
ШПРп |
ШПРл |
ДЦЧп |
ДЦЧл |
ШЦЧп |
ШЦЧл |
ДЗРп |
ДЗРл |
ШЗРп |
ШЗРл |
РмПР |
РмЗР |
П-ЗРп |
П-ЗРл |
|
ДПРп |
|
0,85 |
0,53 |
0,49 |
0,28 |
0,37 |
0,17 |
0,18 |
0,16 |
0,17 |
-0,21 |
-0,25 |
0,57 |
0,27 |
0,57 |
0,50 |
|
ДПРл |
0,65 |
|
0,61 |
0,58 |
0,33 |
0,40 |
0,13 |
0,17 |
0,10 |
0,17 |
-0,28 |
-0,31 |
0,57 |
0,21 |
0,56 |
0,51 |
|
ШПРп |
0,39 |
0,15 |
|
0,62 |
0,33 |
0,42 |
0,08 |
0,11 |
-0,06 |
-0,06 |
-0,32 |
-0,34 |
0,36 |
0,22 |
0,31 |
0,27 |
|
ШПРл |
0,28 |
-0,32 |
0,52 |
|
0,22 |
0,23 |
0,10 |
0,23 |
0,02 |
0,06 |
-0,19 |
-0,18 |
0,44 |
0,24 |
0,35 |
0,34 |
|
ДЦЧп |
0,25 |
0,34 |
0,19 |
0,01 |
|
0,86 |
-0,37 |
-0,25 |
-0,36 |
-0,33 |
-0,38 |
-0,32 |
0,12 |
0,15 |
0,28 |
0,27 |
|
ДЦЧл |
0,19 |
0,50 |
0,18 |
-0,30 |
0,82 |
|
-0,25 |
-0,18 |
-0,30 |
-0,27 |
-0,40 |
-0,33 |
0,20 |
0,19 |
0,37 |
0,32 |
|
ШЦЧп |
0,09 |
0,08 |
0,07 |
-0,04 |
0,05 |
0,05 |
|
0,74 |
0,39 |
0,41 |
0,25 |
0,10 |
0,17 |
-0,07 |
0,24 |
0,10 |
|
ШЦЧл |
0,43 |
-0,14 |
0,33 |
0,67 |
-0,05 |
-0,28 |
0,05 |
|
0,35 |
0,39 |
0,18 |
0,08 |
0,23 |
0,10 |
0,29 |
0,15 |
|
ДЗРп |
0,25 |
0,08 |
0,02 |
0,13 |
-0,39 |
-0,41 |
-0,01 |
0,33 |
|
0,88 |
0,20 |
0,08 |
0,24 |
0,00 |
0,51 |
0,37 |
|
ДЗРл |
0,09 |
0,22 |
-0,14 |
-0,27 |
-0,35 |
-0,24 |
-0,05 |
0,05 |
0,79 |
|
0,11 |
0,06 |
0,26 |
0,03 |
0,52 |
0,41 |
|
ШЗРп |
0,07 |
-0,50 |
0,21 |
0,64 |
-0,33 |
-0,54 |
0,02 |
0,65 |
0,25 |
-0,02 |
|
0,84 |
0,06 |
0,08 |
-0,10 |
-0,15 |
|
ШЗРл |
0,23 |
-0,38 |
0,19 |
0,75 |
-0,20 |
-0,46 |
-0,01 |
0,66 |
0,25 |
-0,11 |
0,81 |
|
0,01 |
0,15 |
-0,19 |
-0,20 |
|
РмПР |
0,45 |
-0,14 |
0,41 |
0,80 |
-0,04 |
-0,31 |
0,02 |
0,69 |
0,26 |
-0,12 |
0,67 |
0,74 |
|
0,37 |
0,41 |
0,36 |
|
РмЗР |
-0,23 |
-0,16 |
0,03 |
-0,12 |
0,10 |
0,17 |
0,06 |
-0,17 |
-0,27 |
-0,11 |
0,15 |
-0,06 |
-0,09 |
|
0,21 |
0,17 |
|
П-ЗРп |
0,38 |
0,73 |
0,06 |
-0,40 |
0,30 |
0,43 |
-0,02 |
-0,19 |
0,30 |
0,49 |
-0,44 |
-0,45 |
-0,29 |
0,01 |
|
0,73 |
|
П-ЗРл |
0,24 |
0,58 |
0,01 |
-0,39 |
0,32 |
0,48 |
0,02 |
-0,22 |
0,17 |
0,40 |
-0,43 |
-0,44 |
-0,31 |
0,07 |
0,78 |
|
Примечание: полужирным шрифтом выделены коэффициенты корреляции, достоверно отличные от нуля (p<0,05).
Как можно видеть из представленных данных, и у мальчиков, и у девочек, как правило, наиболее сильная корреляция наблюдается между одноименными признаками, характеризующими правое и левое полушария. К таким парам признаков относится длина центральной части БЖ, длина и ширина заднего рога БЖ, переднеезадний размер БЖ
Вместе с тем, корреляция между длиной переднего рога БЖ коллатеральных сторон у девочек является сильной, тогда как у мальчиков – умеренной силы. А в случае исследования взаимосвязи ширины центральной части БЖ справа и слева у девочек также является сильной, тогда как у мальчиков достоверно не отличается от нуля. Других сильных корреляций между линейными размерами боковых желудочков у девочек раннего школьного возраста нами не обнаружено.
В то же время у мальчиков раннего дошкольного возраста можно видеть наличие еще ряда сильных корреляционных связей между показателями, не связанными с билатеральной симметрией. Так, длина переднего рога БЖ слева образует сильную корреляционную связь с переднеезадним размером правого БЖ. Ширина переднего рога БЖ слева сильно коррелирует с шириной заднего рога БЖ той же стороны, а расстояние между передними рогами БЖ также сильно связано с обоими этими показателями.
Увеличенное количество сильных корреляционных связей у мальчиков по сравнению с девочками, наличие "узла" из трех сильно связанных показателей, не относящихся к признакам, имеющим билатеральную симметрию, можно связать с идеями лауреата Нобелевской премии, бельгийского физика русского происхождения Ильи Пригожина. По его мнению, наличие большого числа сильных корреляционных связей в системе свидетельствует о сильном напряжении в ней. Чем более коррелированны признаки – тем ближе система к разрушению [6]. Известно, что женский организм на ранних этапах развития оказывается более устойчив, чем мужской. Об этом свидетельствует опыт работы неонатологической службы, повышенная смертность мальчиков первого года жизни по сравнению с девочками, а также ряд других показателей. Вместе с тем, несомненно, что анатомические структуры, существующие на более поздних этапах онтогенеза, являются отражением морфогенетических процессов, происходящих на ранних этапах развития. Поэтому наличие "узла" из трех коррелирующих показателей может явиться отражением более выраженных стрессорных факторов, имеющих место в процессе морфогенеза мозга детей мужского пола по сравнению с аналогичными факторами, действующих на морфогенез мозга девочек.
Анализ различий корреляционных матриц изученных признаков у мальчиков и девочек раннего школьного возраста дает более интересную информацию, отражающую особенности процессов морфогенеза мозга (табл. 2).
Поскольку анализ таблицы позволяет получить важную информацию, но предоставляет плохие возможности для адекватной визуализации данных, результаты также были представлены нами на рисунке 1. На рисунке кружками обозначены исследованные признаки, стрелками – корреляционные связи между изученными морфологическими признаками, которые с высокой достоверностью (p<0,001) различаются у мальчиков и девочек, а числа в кружках обозначают количество таких связей, относящихся к данному признаку.
Таблица 2
Уровень значимости различий между коэффициентами корреляционных матриц линейных размеров боковых желудочков у мальчиков и девочек младшего школьного возраста
|
|
ДПРп |
ДПРл |
ШПРп |
ШПРл |
ДЦЧп |
ДЦЧл |
ШЦЧп |
ШЦЧл |
ДЗРп |
ДЗРл |
ШЗРп |
ШЗРл |
РмПР |
РмЗР |
П-ЗРп |
|
ДПРл |
2,9×10-5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ШПРп |
0,15 |
2,6×10-6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ШПРл |
0,03 |
2,2×10-15 |
0,19 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ДЦЧп |
0,82 |
0,88 |
0,18 |
0,07 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ДЦЧл |
0,09 |
0,30 |
0,02 |
4,4×10-6 |
0,21 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ШЦЧп |
0,50 |
0,70 |
0,95 |
0,21 |
1,8×10-4 |
0,01 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ШЦЧл |
0,02 |
0,01 |
0,05 |
1,6×10-6 |
0,08 |
0,33 |
2,3×10-13 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ДЗРп |
0,39 |
0,83 |
0,47 |
0,36 |
0,76 |
0,28 |
3,7×10-4 |
0,85 |
|
|
|
|
|
|
|
|
ДЗРл |
0,50 |
0,70 |
0,50 |
0,00 |
0,85 |
0,79 |
3,9×10-5 |
0,00 |
0,01 |
|
|
|
|
|
|
|
ШЗРп |
0,02 |
0,03 |
4,6×10-6 |
1,5×10-14 |
0,62 |
0,15 |
0,04 |
6,5×10-7 |
0,66 |
0,27 |
|
|
|
|
|
|
ШЗРл |
3,3×10-5 |
0,50 |
4,4×10-6 |
1,2×10-19 |
0,24 |
0,17 |
0,35 |
2,2×10-9 |
0,13 |
0,14 |
0,38 |
|
|
|
|
|
РмПР |
0,16 |
7,7×10-11 |
0,61 |
1,2×10-7 |
0,17 |
1,1×10-5 |
0,20 |
2,5×10-7 |
0,84 |
0,00 |
7,5×10-10 |
5,1×10-14 |
|
|
|
|
РмЗР |
2,0×10-5 |
0,00 |
0,10 |
0,00 |
0,65 |
0,88 |
0,26 |
0,02 |
0,02 |
0,24 |
0,53 |
0,07 |
5,8×10-5 |
|
|
|
П-ЗРп |
0,04 |
0,02 |
0,02 |
1,3×10-10 |
0,87 |
0,51 |
0,02 |
4,2×10-5 |
0,03 |
0,73 |
0,00 |
0,02 |
1,4×10-9 |
0,09 |
|
|
П-ЗРл |
0,01 |
0,40 |
0,03 |
2,6×10-10 |
0,70 |
0,10 |
0,46 |
0,00 |
0,07 |
0,87 |
0,01 |
0,02 |
9,9×10-9 |
0,39 |
0,32 |
Примечание: в экспоненциальной форме представлены уровни значимости с величиной менее, чем 0,001.
При анализе рисунка обращают на себя внимание несколько особенностей. Например, можно видеть, что ни один из исследованных морфологических признаков не сохраняет структуру корреляций у мальчиков и девочек абсолютно неизменной. Как минимум одна – две связи становятся неустойчивыми, что, очевидно, можно рассматривать как влияние половых факторов на морфогенез всех без исключения исследованных признаков.
Кроме того, на рисунке можно видеть, что морфологические структуры БЖ левого полушария характеризуются значительным изменением корреляционных связей, по сравнению с правым. Без учета признаков расстояния между передними и задними рогами БЖ количество достоверно изменяющихся корреляционных связей справа равно семнадцати, тогда как слева – почти в полтора раза больше – двадцать пять. Это позволяет предполагать, что различия в морфогенезе правого и левого полушарий у мужчин и женщин в значительно меньшей степени затрагивают правое полушарие, ответственное за эмоционально-чувственное образное восприятие, а в большей степени – левое, отвечающее за логическое мышление.
Нами найдено всего одно отличие коэффициентов корреляции, затрагивающее одноименные контрлатеральные признаки. У мальчиков и девочек раннего школьного возраста достоверно различаются только коэффициенты корреляции, связывающие ширину центральной части БЖ справа и слева. Можно ожидать, что такая стабильность контрлатеральных признаков может быть обусловлена тем, что билатеральная симметрия является более фундаментальным принципом регуляции морфогенеза, нежели влияния половых различий.
Рис. 1. Графическое представление различий регуляторной структуры морфогенеза, обуславливающих строение боковых желудочков мозга, у мальчиков и девочек младшего школьного возраста
На представленном рисунке можно видеть, что "расстояние между передними рогами БЖ" в наибольшей степени изменяет структуру взаимосвязи – с девятью другими признаками. На втором месте в данном ряду стоит признак "ширина переднего рога БЖ слева", который изменяет структуру взаимосвязи с семью другими признаками. В то же время признак "ширина центральной части БЖ слева" изменяет структуру взаимосвязи с шестью, а "ширина заднего рога БЖ слева" – с пятью признаками. Из этого можно предполагать, что данные признаки в процессе морфогенеза головного мозга испытывают наибольшие регуляторные различия, обусловленные влиянием половых особенностей.
Заключение
1) Регуляторная структура, детерминирующая морфогенез боковых желудочков мозга, достоверно различается в разной степени выраженности у лиц противоположного пола в отношении всех исследованных признаков.
2) Различия в регуляторных структурах морфогенеза боковых желудочков мозга мужчин и женщин в значительно большей степени затрагивают левое полушарие, нежели правое, причем наибольшие различия отмечены для признаков "расстояние между передними рогами боковых желудочков", "ширина переднего рога БЖ слева", "ширина центральной части БЖ слева" и "ширина заднего рога БЖ слева"
3) Практически не обнаружено различий в регуляторной структуре контрлатеральных исследованных признаков, что является отражением филогенетической иерархии принципов билатеральной симметрии и полового диморфизма.