The main brain damage in full-term children due to perinatal asphyxia (PA) includes hemorrhages in the cerebral cortex, caudate nucleus, putamen, hippocampus, diencephalic region of the brainstem, and cerebellum. PA leads to diffuse cerebral edema, ventriculomegaly, hemorrhages into the ventricular cavities and brain parenchyma, cortical atrophy, cystic changes, gliosis, and white matter loss. In the brain of a monkey subjected to transient ischemia, the percentage of surviving cells was: 55.8% in the caudate nucleus, 44.4% in the putamen, 37.8% in cortical layer 3, 35.3% in hippocampal cells, 34.1% in cortical layer 5, and 28.2% in the cerebellum [7]. Subsequent neurodegenerative processes in the nervous system often lead to neuropsychological impairments in general intelligence, perceptual functions, memory, emotional and social behavior. One of the most common consequences of PA is cognitive deficit. It has been shown that ischemic stroke in newborn rats leads to a prolonged learning deficit, asymmetry in motor behavior, disturbances in open field behavior, maze performance, and spontaneous motor activity; it is accompanied by slow relearning and deviation from the norm in hippocampal serotonin transport. Furthermore, such animals exhibit significantly reduced aggressiveness, increased social contact behavior, and elevated anxiety levels [3].
There is evidence that by the age of 3.5 years, children who experienced mild or moderate PA, along with reduced motor and speech skills, show some delay in intellectual development [3]. In 8-year-old children, alongside signs of hyperalertness and hyperexcitability, minor impairments in visual-motor integration, reading, spelling, mathematics, and intelligence were found compared to their healthy peers [4]. Schoolchildren who experienced PA demonstrated motor and cognitive deficits to a lesser extent than younger preschoolers, but still performed worse on tests of auditory differentiation, attention, and short-term memory than healthy subjects [4]. Possibly due to compensatory brain mechanisms, changes in the intellectual sphere are more pronounced in preschool children than in schoolchildren and adults. There is limited information on the features, nature, and causes of cognitive impairments in preschool children; therefore, we aimed to identify the long-term consequences of mild and moderate PA on the neurological status, physical and intellectual development of preschool children.
Methods. We examined 20 clinically healthy, full-term, right-handed children of both sexes, aged 4 to 6 years, who had experienced mild or moderate PA. The control group consisted of (n=20) clinically healthy children aged 4-6 years without neurological pathology, born under normal conditions and developing according to age norms.
Results. Based on medical history reviews and interviews, it was found that the child's birth was preceded by 1 or 2 abortions (3 cases), the mother's pregnancy was pathological (10 cases), labor was induced due to weakness of labor activity (4 cases), lasted from 4 to 38 hours (17 cases), and was complicated (20 cases). The consequence of complicated labor was newborn asphyxia (20 cases). In the first weeks after birth, 14 children had increased intracranial pressure, and 19 had muscle tone disorders. Parents noted weak sucking and feeding difficulties in 14 children. Functional psychoneurological disorders indicating increased nervous excitability were observed in the behavior of children who had experienced asphyxia. According to parents, their child exhibited restless behavior in the first 3 months (18 cases), poor adaptation to new conditions (7 cases), tearfulness (7 cases), and sleep disorders (18 cases). In the first weeks of life, restlessness manifested as frequent crying and screaming without apparent reason (14 cases). Increased sensitivity (12 cases), irritability (8 cases), causeless fearfulness (12 cases), and aggressiveness (7 cases) were also noted. In 10 children, medical records contained recommendations from a neurologist for taking various sedative medications. Appetite and digestive disorders (15 cases), allergic reactions (7 cases), and a tendency towards respiratory diseases (16 cases) often complicated the child's development. In the first months of life, 14 children exhibited spasticity of the arm and leg muscles. All children started sitting, crawling, walking, and talking later than their healthy peers.
Objective examination revealed mild muscle tone disorders in all children, which, affecting the performance of basic locomotor functions, led to a limitation in the range and strength of movements. Based on the criteria for performing motor tasks, these children did not meet the age norms for physical development. Many parents noted that their child was lagging behind peers in height. In 14 children, increased muscle tone in the lower extremities was combined with reduced tone in the muscles of the arms, back, and chest. In 17 children, weakness of the shoulder girdle and leg muscles was identified during motor tests.
At the time of the examination, 14 children had sleep disturbances; parents complained of increased excitability (15 cases), tearfulness (4 cases), irritability (7 cases), and aggressiveness (5 cases) in their children. All children showed disturbances in the emotional-motivational sphere: reduced emotional background, decreased motivation, lack of interest and even negative attitude towards learning, difficulties in communication, and conflict behavior with peers and relatives. Deviations from age norms were noted when assessing the child's psychoneurological characteristics - attention (18 cases), concentration (14 cases), work capacity (15 cases), and fatigability (19 cases). During speech examination, 12 children were diagnosed with speech development delay, 14 showed signs of general speech underdevelopment, 12 had dyslalia, and 3 had stuttering. One of the causes of speech disorders was impaired tone and coordination of articulatory muscles, which was identified in 15 children. Examination of intellectual abilities showed that the cognitive abilities and learning ability of the children corresponded to the age norm, although the volume of knowledge and skills in the examined group of children was lower than in the control group.
Discussion. The consequences of multisystem dysfunction and damage to the nervous system due to asphyxia affect the child's development from the first days of life. Excessive excitation and anxiety, being a consequence of dysfunction of the cholinergic, monoaminergic, and GABAergic brain systems, lead to sleep disturbances, constant crying, and irritability. Muscle tone disorders, often persisting until 4-6 years of age, represent a neurological basis for delayed physical development. Subsequently, muscle tone disorders, affecting muscle blood supply, can cause metabolic disorders, reduced immunity, growth retardation, and orthopedic pathology. Some authors consider damage to the periventricular and basal parts of the brain to be the cause of tone disorders [1]. Motor insufficiency of the articulatory apparatus due to impaired tone and coordination of muscles involved in speech production is a cause of speech pathology. It is likely that most cases of pronunciation disorders in preschool children are due to birth trauma of varying severity. It is well known that cerebral infarctions in full-term children primarily involve the territory of the middle cerebral artery [1]. Therefore, the cause of linguistic pathology - speech delay and underdevelopment - is apparently damage to the subcortical and cortical areas involved in processing pragmatic and lexical-semantic information - Broca's and Wernicke's areas, primary auditory and visual cortex, frontal areas of the left and right hemispheres, thalamus, basal ganglia, insula, and adjacent motor areas. In addition to motor and speech disorders, the examined children showed features of the emotional-motivational sphere and dynamic characteristics of cognitive activity. Children who experienced PA are more excitable, sensitive, and irritable; they have reduced activity and work capacity, and impaired attention and concentration processes, reflecting cholinergic, GABAergic, and monoaminergic deficits. It has been established that perinatal hypoxia leads to an arousal deficit, and that potential neurochemical targets for neonatal ischemic strokes are the cholinergic, monoaminergic, glutamatergic, and serotonergic systems [2, 6]. Changes in the cholinergic, monoaminergic, and glutamatergic systems were recorded in the striatum, hippocampus, thalamus, frontal cortex, and cerebellum of rats and guinea pigs 3 months after asphyxial insult, reflecting the involvement of these systems in the pathophysiology of perinatal asphyxia and indicating mechanisms leading to long-term complications of perinatal asphyxia [2].
The children we examined lagged slightly behind their healthy peers in the volume of knowledge and understanding, although intellectual functions and learning ability proper corresponded to the age norm. Differences were found in the processes of attention, concentration, activity, work capacity, and motivation. The emotional-motivational component is a crucial element of mnemonic and intellectual activity. Without directly affecting the child's memory, speech, or intellect, it dynamically provides thought processes with an optimal level of activity, reactivity, concentration, and motivational arousal. All these processes have different structural-functional affiliations and neurochemical natures, but are mainly provided by the limbic, reticular, and basal parts of the brain. Possibly, damage to these areas leads to an insufficient level of cortical excitation and activation for full-fledged mnemonic, linguistic, and cognitive activity, which explains the mild cognitive deficit in individuals who experienced PA. The preserved ability of children for cognitive activity and learning, limited only by reduced work capacity and increased fatigability, insufficient activity, concentration, and attention, suggests that the potential loss of cortical neurons is functionally compensated by the brain and does not limit intellectual development. The education of such children should be modified considering the specifics of their emotional-motivational processes. Without additional attention and effort from parents and teachers, children who have experienced PA may become a risk group for reduced academic performance and delayed intellectual development.
Conclusions. The consequences of perinatal asphyxia persist in children up to preschool age and can cause delays in physical, speech, and intellectual development. Psychoneurological features of the child - hyperexcitability, insufficient concentration, inattention, restlessness, aggressiveness, reduced activity and work capacity - are consequences of birth trauma. While not being a direct cause of developmental delay, these neuropsychological features can hinder and complicate learning and intellectual development in this category of children. Our results suggest that decompensated effects of PA may subsequently lead to neurological and psychiatric deviations and form the basis for psychiatric and neurodegenerative diseases later in life.
References.
Основное поражение мозга при перинатальной асфиксии (ПА) у доношенных детей - кровоизлияния в коре головного мозга, в хвостатом ядре, скорлупе, гиппокампе, диэнцефальной области ствола и мозжечке. ПА приводит к диффузному отеку головного мозга, вентрикуломегалии, кровоизлияниям в полости желудочков и паренхиму мозга, атрофии коры, кистозным изменениям, глиозу и потере ткани в белом веществе. В мозге обезьяны, подвергшейся преходящей ишемии, количество выживших клеток составляло: в хвостатом ядре - 55,8%, в скорлупе - 44,4%, 3 слое коры - 37,8%, в клетках гиппокампа - 35,3%, 5 слое коры - 34,1%, в мозжечке - 28,2% [7]. Нейродегенеративные процессы в нервной системе впоследствии часто приводят к нейропсихологическим нарушениям в области общего интеллекта, перцептивных функций, памяти, эмоционального и социального поведения. Одним из наиболее распространенных последствий ПА является когнитивный дефицит. Показано, что ишемический инсульт у новорожденных крыс приводит к продолжительному дефициту в обучении, асимметрии в моторном поведении, нарушениям в поведении в открытом поле, лабиринте и в спонтанной моторной активности; сопровождается замедленным переобучиванием и отклонением от нормы гиппокампального серотонинового транспорта. Кроме этого, у таких животных значительно снижена агрессивность, повышены социально-контактное поведение и уровень тревожности [3].
Существуют данные, что к 3,5 годам у детей, переживших ПА легкой и средней степени, наряду со сниженными моторными и речевыми навыками, отмечается некоторая задержка интеллектуального развития [3]. У 8 летних детей, наряду с признаками гипералертности и гипервозбудимости, были обнаружены незначительные нарушения в визуально-моторном интегрировании, чтении, правописании, математике и в интеллекте при сравнении их со здоровыми сверстниками [4]. Школьники, пережившие ПА, демонстрировали моторный и познавательный дефицит в меньшей степени, чем младшие дошкольники, но все же выполняли тесты на слуховую дифференциацию, внимание и кратковременную память хуже, чем здоровые испытуемые [4]. Возможно, благодаря компенсаторным механизмам мозга, изменения в интеллектуальной сфере в большей степени выражены у детей дошкольного возраста, чем у школьников и взрослых. Существует ограниченная информация об особенностях и характере и причинах когнитивных нарушений у детей дошкольного возраста, поэтому мы определили целью настоящей работы выявление отдаленных последствий ПА легкой и средней степени на неврологический статус, физическое и интеллектуальное развитие ребенка дошкольного возраста.
Методы. Было обследовано 20 клинически здоровых родившихся в срок праворуких детей обоего пола от 4 до 6 лет, перенесших ПА легкой и средней степени. В качестве контроля выступала группа (n=20) клинически здоровых детей 4-6 лет без неврологической патологии, родившихся в нормальных условиях и развивавшихся в соответствии с возрастными нормами.
Результаты. На основании изучения историй болезни и бесед выяснилось, что рождению ребенка предшествовал 1 или 2 аборта (3), беременность матери протекала с патологией (10), роды вызывались искусственно из-за слабости родовой деятельности (4), длились от 4 до 38 часов (17), протекали с осложнениями (20). Следствием осложненных родов явилась асфиксия новорожденного (20). В первые недели после рождения у 14 детей было зарегистрировано повышенное черепное давление, у 19 - нарушения мышечного тонуса. Родители отмечали слабое сосание, трудности при кормлении у 14 детей. В поведении детей, перенесших асфиксию, наблюдались функциональные психоневрологические расстройства, которые свидетельствовали о повышении нервной возбудимости. По словам родителей, их ребенок отличался беспокойным поведением в первые 3 месяца (18), плохой адаптацией к новым условиям (7), плаксивостью (7) и расстройствами сна (18). В первые недели жизни беспокойство проявлялось частыми криками и плачем без явной причины (14). Отмечались также повышенная чувствительность (12), раздражительность (8), беспричинная пугливость (12) и агрессивность детей (7). У 10 детей в медицинской карте были обнаружены рекомендации невропатолога по приему различных седативных медикаментов. Расстройство аппетита и пищеварения (15), аллергические реакции (7) и склонность к респираторным заболеваниям (16) часто осложняли развитие ребенка. У 14 детей в первые месяцы жизни отмечалась спастичность мышц рук и ног. Все дети позже своих здоровых сверстников начинали сидеть, ползать, ходить и говорить.
Объективное обследование выявило у всех детей негрубые нарушения мышечного тонуса, которые, влияя на выполнение основных локомоторных функций, приводили к ограничению объема и силы движений. Именно по критериям выполнения моторных заданий эти дети не соответствовали возрастной норме физического развития. Многие родители отмечали, что их ребенок по росту отстает от сверстников. У 14 детей повышенный тонус мышц нижних конечностей сочетался со сниженным тонусом мышц рук, спины и груди. У 17 детей была выявлена слабость мышц плечевого пояса и ног при выполнении моторных тестов.
К моменту обследования у 14 детей были нарушения сна, родители жаловались на повышенную возбудимость (15), плаксивость (4), раздражительность (7) и агрессивность (5) детей. У всех детей были отмечены нарушения в эмоционально-мотивационной сфере: сниженный эмоциональный фон, снижение мотивации, отсутствие интереса и даже негативное отношение к обучению, трудности в общении, конфликтное поведение со сверстниками и родственниками. Отмечались отклонения от возрастной нормы при оценке психоневрологических особенностей ребенка - внимания (18), концентрации (14), работоспособности (15) и утомляемости (19). При обследовании речи у 12 детей была диагностирована задержка речевого развития, у 14 - признаки общего недоразвития речи, у 12 - дислалия, у 3- заикание. Одной из причин речевых нарушений являлись нарушения тонуса и координации артикуляционных мышц, которые были выявлены у 15 детей. Обследование интеллектуальных способностей показало, что когнитивные способности и способность к обучению детей соответствуют возрастной норме, хотя объем знаний и навыков у обследуемой группы детей был ниже, чем у представителей контрольной группы.
Обсуждение. Последствия мультисистемной дисфункции и поражения нервной системы вследствие асфиксии оказывают влияние на развитие ребенка с первых дней жизни. Чрезмерные возбуждение и беспокойство, являясь следствием дисфункции холинергической, моноаминергической и ГАМКергической систем мозга, приводят к нарушениям сна, постоянному плачу и раздражительности. Нарушения мышечного тонуса, часто сохраняющиеся до 4-6 лет, являются неврологическим базисом для задержки физического развития. В дальнейшем нарушения мышечного тонуса, влияя на кровоснабжение мышц, могут служить причиной обменных нарушений и сниженного иммунитета, задержки роста и ортопедической патологии. Некоторые авторы считают причиной нарушения тонуса поражение перивентрикулярных и базальных отделов мозга [1]. Моторная недостаточность артикуляционного аппарата вследствие нарушений тонуса и координации мышц, участвующих в реализации речи, является причиной речевой патологии. Вероятно, большинство случаев нарушения произношения у детей дошкольного возраста обусловлены перенесенной родовой травмой различной степени тяжести. Хорошо известно, что обычно в церебральные инфаркты у доношенных детей преимущественно вовлечена область кровоснабжения средней мозговой артерии [1]. Поэтому причиной лингвистической патологии - задержки и недоразвития речи - является, видимо, поражение подкорковых и корковых областей, участвующих в обработке прагматической и лексико-семантической информации - зон Broca и Wernicke, первичной слуховой, зрительной коры, фронтальных областей левого и правого полушария, таламуса, базальных ганглиев, островка и прилежащей моторной зоны. Помимо нарушений в моторной сфере и речи, у обследованных детей были обнаружены особенности эмоционально-мотивационной сферы и динамических характеристик когнитивной деятельности. Дети, перенесшие ПА, более возбудимы, чувствительны и раздражительны, у них снижены активность и работоспособность, нарушены процессы внимания и концентрации, что отражает холинергический, ГАМКергический и моноаминергический дефицит. Установлено, что перинатальная гипоксия приводит к дефициту возбуждения и, что потенциальной нейрохимической мишенью для ишемических инсультов новорожденного является холинергическая, моноаминергическая, глютаматергическая и серотонинергическая системы [2, 6]. Изменения в холинергической, моноаминергической и глютаматергической системах регистрировались в стриатуме, гиппокампе, таламусе, фронтальной коре и мозжечке крыс и морских свинок через 3 месяца после асфиксического поражения, что отражает включение этих систем в патофизиологию перинатальной асфиксии и обозначает механизмы, ведущие к долговременным осложнениям перинатальной асфиксии [2].
Обследованные нами дети незначительно отставали от здоровых сверстников по объему знаний и представлений, хотя собственно интеллектуальные функции и способность к обучению соответствовали возрастной норме. Отличия были выявлены в процессах внимания, концентрации, активности, работоспособности и мотивации. Эмоционально-мотивационная составляющая является важнейшим компонентом мнестической и интеллектуальной деятельности. Не влияя непосредственно на память, речь и интеллект ребенка, она динамически обеспечивает мыслительные процессы оптимальным уровнем активности, реактивности, концентрации и мотивационного возбуждения. Все эти процессы имеют различную структурно-функциональную привязанность и нейрохимическую природу, но обеспечиваются главным образом лимбическими, ретикулярными и базальными отделами мозга. Возможно, поражение этих областей приводит к недостаточному уровню коркового возбуждения и активации для полноценной мнестической, лингвистической и когнитивной деятельности, что и объясняет незначительный когнитивный дефицит у лиц, переживших ПА. Сохранная способность детей к когнитивной деятельности и обучению, ограниченная лишь сниженными работоспособностью и утомляемостью, недостаточными активностью, концентрацией и вниманием, свидетельствует о том, что возможная потеря корковых нейронов функционально компенсируется мозгом и не является ограничением для интеллектуального развития. Обучение таких детей должно быть модифицировано с учетом специфики их эмоционально-мотивационных процессов. При отсутствии дополнительного внимания и усилий со стороны родителей и учителей, дети, пережившие ПА, могут стать группой риска для сниженной успеваемости и задержки интеллектуального развития.
Выводы. Последствия перенесенной перинатальной асфиксии сохраняются у детей до дошкольного возраста и могут быть причиной задержки физического, речевого и интеллектуального развития. Психоневрологические особенности ребенка - гипервозбудимость, недостаточная концентрация, невнимательность, неусидчивость, агрессивность, сниженные активность и работоспособность являются следствием родовой травмы. Не являясь непосредственной причиной задержки развития, эти нейропсихологические особенности ребенка могут затруднять и осложнять обучение и интеллектуальное развитие этой категории детей. Наши результаты позволяют предположить, что декомпенсированные эффекты ПА могут впоследствии привести к неврологическим и психиатрическим отклонениям и сформировать базис для психиатрических и нейродегенеративных заболеваний в дальнейшей жизни.
Литература.