Актуальность изучения расстройств обучаемости обусловлена большим влиянием данной патологии на социальную адаптацию детей. К данной группе патологических состояний относится и дискалькулия — специфическое расстройство арифметических навыков. Дети с дискалькулией отличаются наличием трудностей в понимании смысла арифметических операций и числовых отношений. У них страдает понимание математических знаков и проведение арифметических действий. Необходимо отметить, что изучению данной патологии посвящено относительно небольшое количество исследований. Так, в базе данных PubMed по запросу «dyscalculia» найдено только 653 источника, в то же время для сравнения по запросу «dyslexia» их найдено 11 032 (23.04.2022).
В 1908 г. M. Lewandowsky и E. Stadelmann опубликовали первый подробный отчет о пациенте с нарушением счета, сочетающемся с правосторонней гомонимной гемианопсией. Авторы сообщили, что у пациента отмечались нарушения чтения арифметических знаков при нормальном выполнении арифметических действий и отсутствии речевых нарушений. H. Berger в 1926 г. ввел различие между первичной и вторичной акалькулией. Первичная, или «чистая», акалькулия соответствует утрате числовых понятий и неспособности понимать или выполнять основные арифметические операции. Вторичная акалькулия относится к дефекту счета, возникающему из-за других когнитивных нарушений (например, памяти, речи и др.) [1].
Сам термин «акалькулия» был предложен шведским неврологом S. Henschen при описании «численной слепоты», возникающей у больных с травматическим повреждением мозга. В клинической практике акалькулия встречается при синдроме Герстмана—Шильдера (синдром угловой извилины). Данный синдром характеризуется сочетанием нарушения право-левой ориентации с пальцевой агнозией, аграфией и акалькулией. Кроме того, возможно возникновение алексии, амнестической и/или семантической афазии. В последующем к перечисленной симптоматике могут присоединяться двусторонняя тактильная агнозия (астереогноз) и двусторонняя идеаторная или идеомоторная апраксия [2].
Понятие «дискалькулия» как неспособность к обучению выполнения основных числовых и математических операций, таких как дефицит сложения или вычитания, было впервые приведено R. Cohn в 1968 г. [3].
В соответствии с международной классификацией болезней (МКБ-10) это расстройство представляет собой специфическое нарушение навыков счета, которое нельзя объяснить исключительно общим психическим недоразвитием или грубо неадекватным обучением (F81.2). Трудности в математике не должны быть обусловлены неадекватным обучением, дефектами зрения, слуха или неврологических функций и не должны быть приобретены вследствие какого-либо неврологического, психического или другого расстройства. В МКБ-11 данная патология определяется как «расстройства развития учебных навыков с нарушениями в математике» (6A03.2). Детям с данной патологией обычно трудно дается не только выполнение арифметических действий и/или их объяснение с использованием названия величин или цифр, но и нумерация, сравнение и манипулирование предметами; чтение и написание математических символов, а также владение понятиями и выполнение вычислительных операций. Некоторые авторы отмечают, что трудности возникают и в понимании абстрактных понятий, а также отмечается снижение показателей пространственных способностей [4].
Для обозначения данной патологии также используется термин «дискалькулия развития», в отличие от приобретенной акалькулии. Согласно определению, которое дал L. Kosc в 1970 г. [5], дискалькулия развития — это нарушение математических способностей, происходящее от генетического или врожденного расстройства тех участков мозга, которые являются непосредственным анатомо-физиологическим субстратом адекватного возрасту созревания математических способностей, без одновременного расстройства общих психических функций. По мнению L. Kosc, можно выделить первичную дискалькулию, возникающую из-за нарушенной способности усваивать математические навыки, и вторичную дискалькулию (псевдодискалькулию), вызванную неспецифическим когнитивным дефицитом, нарушениями внимания, памяти и визуального восприятия.
L. Kaufmann и соавт. [6] разграничивают дискалькулию развития от недифференцированных трудностей обучения математике. По мнению данных авторов, понятие «дискалькулия» определяется только значительными трудностями при обучении арифметике. Авторы разъясняют, что термины «арифметическое» и «математическое» не являются синонимами, так как первый включает в себя основные арифметические действия (вычисление), а второй описывает более сложные проявления цифрового мышления: алгебру, геометрию, математический анализ [6].
Частота встречаемости данного расстройства в детской популяции составляет 3—7% случаев, при этом, в отличие от других расстройств обучаемости, дискалькулия отмечается с одинаковой частотой среди мальчиков и девочек [7—9]. M. Mazzocco и G. Myers [10] наблюдали в течение 4-летнего периода за детьми в возрасте от 5 до 6 лет на момент начала исследования и обнаружили, что у 10,5% из них отмечались постоянные трудности с обучением математике [10]. Среди взрослого населения 15—20% имеют проблемы с обработкой числовой информации [11]. По мнению R. Gersten и соавт. [12], число страдающих этим расстройством в 14 раз превосходит число тех, кому поставлен этот диагноз.
Исследование нейрофизиологических механизмов, приводящих к возникновению дискалькулии, существенно затруднено из-за сложности представления числа и числовых операций в головном мозге человека, так как в обработке числовой информации задействованы вербальные, визуально-пространственные и исполнительные функции. Согласно M. McCloskey и соавт. [13], можно выделить три раздела математических способностей: представление о цифре, получение числа (счет), применение математических понятий. Исследования S. Dehaene и соавт. [14] показали, что при выполнении заданий на умножение регистрируется активация нижних теменных извилин, при зрительном опознавании чисел активируются нижние медиовисочные зоны. Позднее R. Stanescu-Cosson и соавт. [15] описали две мозговые математические системы: 1) счетные операции с небольшими числами и знакомыми математическими данными связаны с левой теменной областью и ассоциированы с речью; 2) сложные математические расчеты не ассоциированы с речью и имеют билатеральную теменную локализацию. Последние операции являются отчасти самостоятельными: произведение расчетов приводит к билатеральной активации внутритеменной, прецентральной и дорсолатеральной префронтальной систем, а математические операции сопровождаются билатеральной активацией преимущественно угловой извилины теменной доли. Кроме этого, происходит активация дорсолатеральной префронтальной коры [15].
Особое значение в обработке математической информации придается внутритеменной борозде («орган арифметики»), которая определяет оценку количества элементов во множествах и активируется при выполнении любых арифметических операций [16]. Интересно отметить, что математические способности у детей коррелируют с размером и большим количеством связей между гиппокампом и другими отделами мозга [17]. В то же время некоторые результаты нейровизуализационных исследований показывают, что организация мозговых сетей, участвующих в выполнении арифметических вычислений, носит динамический, гетерохронный характер, и зоны мозговой активности, отвечающие за выполнение математических заданий, смещаются от одних нейронных систем к другим по мере обучения [18]. Так, в исследовании S. Rivera и соавт. [19] показано, что если у взрослых при проведении вычислений в уме наблюдалось увеличение активации в левой теменной области, то у детей регистрировалась бо`льшая активность со стороны префронтальной коры [19]. По мнению данных авторов, в детском возрасте для проведения вычисления в уме необходимо привлекать больше ресурсов рабочей памяти и внимания. По мере приобретения все бо`льшей компетентности в вычислениях акцент смещается от лобных долей и медиальных отделов височных долей к теменным и затылочно-височным, показывая сравнительное уменьшение потребности в ресурсах рабочей памяти для совершения необходимых вычислений по мере автоматизации процесса счета и овладения символическими обозначеними, значительно облегчающими работу с математической информацией [18].
Многие авторы утверждают, что дефицит систем рабочей памяти в значительной степени способствует формированию специфических нарушений построения когнитивных представлений о числах, выполнения арифметических действий у детей с дискалькулией [4, 20, 21]. В работе S. Rotzer и соавт. [22] продемонстрировано снижение активации в областях мозга, связанных с рабочей памятью, таких как правая внутритеменная борозда, правая нижняя лобная доля и правый островок у детей с дискалькулией по сравнению с контрольной группой при выполнении задач с блоком Corsi и числовых тестов.
Также в работе A. D’Amico и M. Guarnera [23] показано, что у детей с дискалькулией наблюдается дефицит рабочей памяти в тестах по переносам цифр вперед, но только тогда, когда требовалось представление числовой информации, а не представление или повторение вербальной информации [23]. Исследование активности головного мозга взрослых испытуемых во время выполнения задач на сложение четырех чисел в задачах со слогами и местоположениями стимулов с использованием функциональной магнитно-резонансной томографии (фМРТ) показало, что манипулирование числами (сложение) вызывало повышенную активацию широко распространенной кортикальной сети, включающей нижние височные, теменные и префронтальные области [24]. Эти результаты демонстрируют, что в процессе арифметических вычислений требуется сотрудничество трех систем манипулирования рабочей памяти: исполнительной системы манипулирования (включает переднюю поясную извилину, орбитальную часть нижней лобной извилины и хвостатые ядра); системы, связанной с задачами манипулирования числами и слогами и с речью, которая необходима для поиска, выбора и ассоциации символической информации (включает нижнюю лобно-височную систему); системы, связанной с выполнением задач манипулирования числами и местоположением для пространственного восприятия и процессов внимания (включает правую верхнюю и заднюю лобно-теменную область коры головного мозга).
Эти результаты также подтверждают, что передняя правая внутритеменная борозда участвует в задачах, требующих обработки величины с помощью символьных (чисел) и несимвольных (местоположений) стимулов.
S. Dehaene и соавт. [14] предложили модель «тройного кода» переработки числовой информации (The Triple Code model), состоящую из трех доменов: 1) числовое представление о количестве, которое определяется активацией внутритеменной борозды; 2) зрительно-пространственные числовые представления, определяемые задними верхнетеменными областями; 3) слухоречевые представления (извлечение из памяти математической информации), определяемые угловой извилиной и областями вблизи сильвиевой борозды [14].
При оценке математических способностей и трудностей в обучении математике используют понятие «чувство числа» — способность оценивать числа и решать числовые задания [25]. Существуют обоснованные предположения, что лобные области отвечают не только за общие для предметной области процессы, связанные с числовым познанием, но также непосредственно за само чувство числа. Результаты работ H. Sokolowski и соавт. [26], M. Arsalidou и соавт. [27] показали, что лобные области активируются при выполнении числовых задач почти так же последовательно, как и теменные области, и подчеркнули важность роли как теменных, так и лобных областей для восприятия чисел. Наряду с лобно-теменной сетью затылочно-височная и гиппокампальная области также играют важную роль в обработке чисел, что указывает на тесную взаимосвязь между восприятием чисел и процессами распознавания/запоминания [28].
Некоторые исследования показали, что задачи с символическим числом активируют левостороннюю сеть, в то время как правосторонние области мозга больше связаны с несимволическими задачами [29, 30]. В работе S. Üstün и соавт. [31], проведенной с помощью методов нейровизуализации и направленной на исследование нейронной основы чувства числа и дискалькулии, было выявлено, что во всех задачах числовой обработки более высокий уровень активации в передней поясной извилине, медиальной префронтальной коре и орбитофронтальной коре регистрировался в группе детей с дискалькулией, а также отмечено, что дети с дискалькулией проявляют бо`льшую активность гиппокампа во время обработки символов. Некоторые авторы высказали предположение, что более высокая лобная активация у детей с дискалькулией является результатом повышенной зависимости от вспомогательных исполнительных функций в качестве компенсаторных механизмов [6, 32]. Более высокая активация передней поясной извилины коры головного мозга в группе с дискалькулией может быть связана с повышенной потребностью в механизмах внимания, т.е. детям с дискалькулией требуется бо`льшая активность исполнительных функций, чем здоровым сверстникам, чтобы преодолеть трудности с обработкой числовых величин, и это может быть причиной увеличения активации лобной области.
Известно, что при выполнении числовых операций происходит активация гиппокампа, более того, было обнаружено, что связь между гиппокампом и лобными областями увеличивается с улучшением числовых способностей [33, 34]. В работе F. Haist и соавт. [35] показано, что взрослые с более низкими математическими способностями требуют более высокой активации гиппокампа при выполнении числовых задач. Другое исследование показало, что активация гиппокампа во время выполнения числовых задач у детей выше, чем у взрослых, что указывает на то, что дети больше полагаются на процессы памяти [19]. Таким образом, увеличение активации гиппокампа во время обработки символов у детей с дискалькулией по сравнению со здоровыми сверстниками можно интерпретировать как вынужденную необходимость прибегать к компенсаторным механизмам, основанным на памяти, для сопоставления величин с их символическими представлениями, чтобы сравнить числа, записанные в символьном формате.
Результаты, полученные в ходе нейровизуализационных исследований, находят подтверждение и при применении нейрофизиологических методов. В исследовании вызванных зрительных потенциалов у девочек-подростков с тяжелой формой дискалькулии при выполнении теста на сравнение, была ли арабская цифра меньше или больше 5, показано отсутствие в правой теменной области компонента P400, который связывают с процессами памяти, необходимыми для выполнения задания [36]. R. Grabner и B. De Smedt [37] зарегистрировали специфические изменения электроэнцефалограммы (ЭЭГ), связанные с приобретением навыков вычисления. Двадцать здоровых взрослых людей 2 дня подряд обучались на компьютере как можно быстрее реагировать на 10 сложных умножений и 10 одинаково сложных трехмерных визуально-пространственных задач. На 3-й день участникам были представлены 10 ранее проработанных и 10 новых вычислительных и визуальных задач. Они быстрее и точнее реагировали на изученные ранее, чем на неизвестные стимулы обоих типов, это улучшение было связано с усилением теменных и теменно-затылочных тета-колебаний (3—6 Гц) ЭЭГ, что можно рассматривать как свидетельство локального усиленного практикой обучения как числовым, так и пространственным навыкам, а также подтверждения значимости оценки тета-ритма ЭЭГ с процессом извлечения фактов из долговременной памяти [37].
По мнению F. Boller и J. Grafman [38], в основе дискалькулии могут находиться различные варианты нейропсихологических дефектов: 1) неспособность оценить значение названия чисел; 2) зрительно-пространственные дефекты, которые мешают пространственной организации чисел, и механические аспекты операций; 3) неспособность запоминать математическую информацию и правильно использовать ее; 4) недостатки в математическом мышлении и понимании основных операций [38].
Согласно B. Rourke [39], можно выделить два варианта развития дискалькулии у детей: 1) левополушарные — дискалькулии, связанные с нарушениями понимания вербальных заданий, снижением вербальной памяти, речевыми расстройствами и дислексией; 2) правополушарные — дискалькулии, связанные с нарушениями порядка цифр и пространственными трудностями [39].
По мнению L. Kosc [5], существует шесть видов дискалькулии, которые характеризуются нарушением тех или иных математических способностей:
1) вербальная дискалькулия проявляется в нарушении словесного обозначения математических понятий;
2) практогностическая дискалькулия связана с тем, что наблюдаются нарушения восприятия цифр;
3) дислексическая дискалькулия проявляется в виде затруднений при чтении цифр;
4) графическая дискалькулия проявляется в затруднении при написании цифр;
5) операциональная дискалькулия связана с неумением выполнять математические операции;
6) идеогностическая дискалькулия заключается в отсутствии абстрактного понимания чисел или понятий, стоящих за математическими операциями [5].
D. Geary [40], проанализировав исследования, посвященные как дискалькулии развития, так и приобретенным расстройствам счетных навыков, основывал свою классификацию нарушений счета на основании типа встречающихся ошибок. Он выделил три типа дискалькулии. К первому типу относятся нарушения, характеризующиеся затруднением извлечения из памяти арифметических фактов, включая трудности с запоминанием табличных значений (таких как таблица умножения). Причем он указал, что дети с данным типом дискалькулии чаще страдают коморбидными расстройствами чтения. Ко второму типу относятся трудности процедурного характера — невозможность или затруднения при овладении приемами арифметических вычислений, таких как знание о возможности «занять» единицы при вычитании в столбик или стратегии, используемые при сложении. К третьему типу относятся расстройства счета, связанные с затруднениями в понимании и использовании зрительно-пространственных отношений для представления и интерпретации числовой информации [18, 40].
Первые два типа дискалькулии связаны с дисфункцией или поражением задних корковых отделов левого полушария или подкорковых структур, а последний — с нарушением работы задних отделов правого полушария.
G. Vigna и соавт. [41] в статье, посвященной дискалькулии у людей молодого возраста, описывают трудности с выполнением числовых задач в повседневной жизни (оценка времени, использование денег). Напротив, повседневные задачи по оценке расстояния выполнялись удовлетворительно [41].
В литературе описана связь дискалькулии и нарушения внимания. Так, N. Badian и соавт. [42] отмечали нарушения внимания у 42% страдающих дискалькулией. У таких пациентов выявляются трудности с вниманием при выполнении арифметических задач и забывание таблицы умножения, пропуски десятичных знаков. R. Shalev [43] показал, что у детей с нарушениями внимания часто отмечаются трудности при выполнении арифметических задач.
В ряде работ одним из наиболее значимых предикторов развития специфических расстройств обучаемости называется недостаточность рабочей памяти [44, 45]. В исследовании, проведенном F. McNab и соавт. [46], было выявлено, что область, включающая правую нижнюю лобную извилину и островок, связана с торможением и манипуляциями рабочей памяти [46]. Предполагается, что такие процессы торможения могут играть определенную роль в сопротивлении отвлечению внимания, которое связано с вовлечением процессов рабочей памяти в задачи торможения [47]. Таким образом, эти данные могут указывать на то, что дети с дискалькулией имеют специфические нарушения в подавлении нерелевантной информации. Это также подтверждают клинические данные, так как часто сопутствующими симптомами дискалькулии являются невнимательность и отвлекаемость у таких детей.
Дискалькулия часто сочетается с другими когнитивными расстройствами. Наиболее распространенными являются дислексия, синдром дефицита внимания с гиперактивностью, тревожные расстройства (прежде всего, математическая тревога и школьная тревожность, тревога перед экзаменами и школьная фобия), а также агрессивное поведение [48]. Согласно K. Morsanyi и соавт. [7], у 46% детей с дискалькулией также отмечается дислексия [7]. По данным A. Devine и соавт. [49], в 19% случаев дети с дискалькулией также страдают математической тревожностью.
Следовательно, дискалькулию можно рассматривать как гетерогенное расстройство с масштабной несогласованностью составляющих и широким спектром возникающих в связи с этим симптомов [50]. Учитывая приведенные выше данные литературы, в лечении дискалькулии патогенетически обоснованным является использование нейропротективных средств.
К данной группе относится и препарат гопантеновой кислоты Пантогам. Преимущество Пантогама обусловлено его сбалансированным действием. Препарат повышает устойчивость мозга к гипоксии и воздействию токсических веществ, стимулирует анаболические процессы в нейронах, сочетает умеренное седативное действие с мягким стимулирующим эффектом, уменьшает моторную возбудимость, повышает умственную и физическую работоспособность. Пантогам традиционно применяется в лечении речевых нарушений у детей. Так, Н.Н. Заваденко и Е.В. Козлова [51] установили, что в группе пациентов, получавших курс лечения Пантогамом, достигнуто достоверное улучшение показателей экспрессивной и импрессивной речи, а также речевого внимания. Проведенные нами ранее исследования также показали, что применение Пантогама позволяет добиться улучшения памяти и внимания, достоверно повысить речевую активность и расширить активный словарь [52].
Учитывая различные когнитивные нарушения, выявляемые у детей с дискалькулией, представляется обоснованным использование препарата Нооклерин (деанола ацеглумат), обладающего ноотропным и психостимулирующим эффектами. По своей химической структуре он близок к естественным метаболитам мозга и состоит из двух компонентов, один из которых обладает структурным сходством с глутаминовой кислотой, а второй является предшественником холина. Этот препарат можно использовать у детей начиная с 10-летнего возраста. Полученные Ю.В. Поповым [53] данные свидетельствуют, что препарат Нооклерин является эффективным и безопасным средством лечения астенических расстройств у подростков. Проведенное нами ранее исследование показало, что использование Нооклерина характеризуется высокой эффективностью в лечении синдрома дефицита внимания у детей. После лечения отмечалось значительное снижение показателей невнимательности. Немаловажно то, что применение Нооклерина не сопровождается выраженными нежелательными побочными эффектами и осложнениями. Результаты психофизиологического исследования подтвердили клинические данные о снижении невнимательности и уменьшении времени реакции после курса применения Нооклерина, при этом не отмечалось увеличения количества ложных тревог, отражающих повышение импульсивности [54].
Заключение
Таким образом, дискалькулия не является обособленной от других проблемой развития, а лежащие в ее основе нейрофизиологические механизмы могут вызывать широкий спектр нарушений.
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.