Анализ межполушарной асимметрии по альфа-ритму с учётом профиля латеральной организации

На основе проведенного исследования сделаны следующие выводы.

1. Уровень здоровья левшей ниже, чем правшей, так как у них преобладают негармоничные адаптационные реакции, низких и очень низких уровней реактивности.

2. Гармоничным адаптационным реакциям соответствует наибольшее значение общего уровня синхронизации корковых биопотенциалов по данным электроэнцефалографии.

3. Ухудшение уровня здоровья от I к IV сопровождается снижением индекса альфа-ритма и повышением процента интегрального показателя, что свидетельствует об уменьшении функциональной активности коры полушарий большого мозга.

4. Выделенный комплекс показателей уровня здоровья правшей и левшей позволяет рекомендовать его к использованию в диагностике донозологиче-ских состояний.

ЛИТЕРАТУРА

1. Гаркави Л.Х., Квакина Е.Б, Кузьменко Т.С Ан-тистрессорные реакции и активационная терапия. Реакция активации как путь к здоровью через процессы самоорганизации. - М.: Имедис, 1998. 660 с.

2. Леутин В.П., Николаева Е.И., Фомина Е.В. Асимметрия. - 2007; 1(1): 71-73.

3. Зенков Л.Р. Клиническая электроэнцефалография (с элементами эпилептологии): Рук. для врачей. - М.: МЕДпресс-информ, 2004. 368 с.

4. Брагина Н.Н., Доброхотова Т.А. Функциональные асимметрии человека. - М.: Медицина, 1988. 284 с.

5. Гаркави Л.Х., Уколова М.А., Квакина Е.Б. Экспертная система «АнтиСтресс» // Медицинские информационные системы. 1995; 5: 13-16.

6. Маркина Л.Д., Маркин В.В. Новые принципы оценки состояния здоровья с позиции теории неспецифических адаптационных реакций организма // Тихоокеанский мед. журн., 2002; 8(1): 29-31.

7. Коробейникова Е.П. Изменения альфа-ритма человека при общих неспецифических адаптационных реакциях, вызванных ПеМП: В кн. Применение лазеров и магнитов в биологии и медицине. -Ростов-н/д., 1983. - C. 64-65.

8. Рыбченко А.А., Агапова Т.М., Крыжановский С.П. Технология мониторинга индивидуального здоровья студентов на основе ритмической активности головного мозга // Здоровье. Медицинская экология. Наука. 2009; 4-5(39-40): 154-156.

Сведения об авторах

Баркар Алина Аркадьевна, врач функциональной диагностики Медицинского центра ДВФУ; Маркина Людмила Дмитриевна, преподаватель ТГМУ.

© Баркар А.А., Багрянцев В.Н, 2017 г doi: 10.5281/zenodo.817766

Удк 612.825.2:616-073.97

А.А. Баркар1, В.Н. Багрянцев2

анализ межполушарной асимметрии по альфа-ритму с учётом профиля латеральной организации

1 ФГАОУ ВПО «Дальневосточный федеральный университет», ШБМ, Владивосток

2 Медицинский центр ДВФУ, Владивосток

Целью настоящего исследования был анализ и выделение альфа-ритма, а также мю-ритма у правшей и левшей. Материалы и методы. Работа основана на результатах анализа ЭЭГ 100 добровольцев в возрасте 20-35 лет обоего пола, здоровых, без патологии головного мозга в анамнезе, у которых определение индивидуального профиля асимметрии включало тестирование характера и степени моторных (руки и ноги) асимметрий. Регистрация электроэнцефалографии (ЭЭГ) проведена с помощью компьютерной мультимодальной системы NicoletOneV32/VikingQuest (США) в состоянии активного и пассивного бодрствования, вычислялись значения когерентности для диапазона альфа-ритма и мю-ритма. Полученные результаты. Обнаружено, что наиболее значимыми показателями электроэнцефалографии, характеризующими особенности межполушарной активации коры полушарий большого мозга, являются: коэффициент асимметрии мощности альфа-ритма и коэффициент реактивности альфа-ритма. У правшей при сенсомоторной пробе мю-ритм полностью не блокируется в центральных отделах левого полушария только при сжатии правой руки в кулак. У левшей при сенсомоторной пробе мю-ритм полностью не блокируется в центральных отделах правого полушария только при сжатии левой руки в кулак. У лиц с высоким уровнем оперативной памяти (как у правшей, так и у левшей) вовремя выполнения всех заданий на счет происходят десинхронизированные процессы в альфа-диапазоне, что указывается на увеличение концентрации внимания, необходимого для выполнения сложного задания. У лиц с низким уровнем оперативной памяти во время выполнения заданий на счет наблюдалась

синхронизация альфа-ритма (более выраженная у левшей), что свидетельствует о более высоким уровне эмоционального напряжения. Регуляция межполушарных отношений открывает возможности управления функциональным состоянием организма.

Ключевые слова: альфа-ритм, мю-ритм, правши, левши.

A.A. Barkar1, V.N. Багрянцев2

the analysis of interhemispheric asymmetry at the alpha-rhythm given the profile of lateral organization

1 Far Eastern Federal University, ABM, Vladivostok, Russia

2 Medical centre of FEFU, Vladivostok, Russia

The purpose of this study was to analyze and select the alpha-rhythm and mu-rhythm right-handers and lefthanders. Materials and methods. Based on the results of the analysis of the EEG 100 volunteers aged 20-35 years of both sexes, healthy, without pathology of the brain in the anamnesis, in which the definition of individual profile asymmetry involved testing the nature and extent of the motor (arms and legs) asymmetries [4]. Registration of electroencephalography (EEG) was performed using a computer multi-modal system NicoletOneV32/VikingQuest (USA) active and passive wakefulness, calculated values of coherence for a range of alpha-rhythm and mu-rhythm.

Results. Discovered that the most important indicators of electroencephalography characterizing features of interhemispheric activation of the cerebral cortex of the brain, are: the asymmetry of power of the alpha rhythm and the coefficient of reactivity of the alpha rhythm. Right-handers when the sample of the sensorimotor mu rhythm is not disabled in the Central parts of the left hemisphere only when the grip of the right hand into a fist. Left-handers in the sample of the sensorimotor mu rhythm is not disabled in the Central parts of the right hemisphere only when you compress the left hand in a fist. In individuals with a high level of memory (as right-handers and left-handers) on time execution of all tasks at the expense desynchronization processes occur in the alpha range, which indicates the increase in the concentration of attention necessary to perform complex tasks. In individuals with a low level of memory during the execution of jobs on account of the observed synchronization of alpha-rhythm (more severe in left-handers), indicating a higher level of emotional stress.

Keywords: alpha-rhythm, mu-rhythm, right-handed, left-handed.

Проанализированы различные методы анализа мозговых волн (альфа-ритм и мю-ритм) с учетом профиля латеральной синхронизации. На основе проведенного исследования предлагается учитывать полученные данные в оценке профиля латеральной организации.

Введение. Одной из главных задач современной биоинформатики является разработка интеллектуальных систем, способных анализировать биоэлектрические сигналы головного мозга человека для дальнейшего их использования в исследовании функциональности мозга [1, 2]. Существует закономерная связь между характером распределения анализаторных функций между левым и правым полушарием и особенностями протекания различных психических состояний. Авторы такого направления, как нейропсихология индивидуальных различий [3] ввели понятие «профиль латеральной организации», который определяется на основании анализа межполушарного взаимодействия одновременно в трех анализаторных системах (по схеме «рука-ухо-глаз»). Введенное понятие «индивидуальный профиль асимметрии» [4] или «профиль латеральной организации» [3] означает право-левое соотношение функций основных анализаторных систем. Это понятие позволяет оценить индивидуальные различия в парной работе полушарий большого мозга. Специфика межполушарной

асимметрии электрических процессов мозга правшей и левшей наиболее отчетливо проявляется в организации корковых связей, с формированием левополу-шарной асимметрии у правшей и правополушарной -у левшей. Наряду с этим у правшей в характере взаимодействия полушарий проявляется принцип ком-плементарности с одновременным взаимоподкрепля-ющим, а также взаимотормозным взаимодействием. Таким образом, асимметрия межполушарных отношений оказывается связанной с функциональным состоянием человека и является фундаментальным свойством мозга человека.

Целью настоящего исследования был анализ и выделение альфа-ритма, а также мю-ритма у правшей и левшей.

Материалы и методы. Работа основана на результатах анализа ЭЭГ 100 добровольцев в возрасте 20-35 лет обоего пола, практически здоровых, без патологии головного мозга в анамнезе, у которых определение индивидуального профиля асимметрии включало тестирование характера и степени моторных (руки и ноги) асимметрий [4]. Регистрация электроэнцефалографии (ЭЭГ) проведена с помощью компьютерной мультимодальной системы NicoletOneV32/VikingQuest (США) в состоянии активного и пассивного бодрствования. Использованы

моно-, биполярный и усредненный монтажи. Полоса пропускания 0,5-70 Гц, амплитудная калибровка 7 мкВ, развертка 30 мм/сек., длительность обследования 30 мин. Функциональные пробы включали моторную и речевую пробу. Вычислялись значения когерентности для диапазона альфа-ритма (8-13 Гц) и мю-ритма, а также средние уровни когерентности для 20 пар внутри полушарий и 8 пар между полушариями по 10 эпохам (2.56 с каждая). При обработке результатов проведенных исследований применен статистический пакет программ «SPSS 13.0»: для числовых переменных вычисляли среднее арифметическое (М), стандартное отклонение (S), при сопоставлении независимых групп использовался критерий Манна-Уитни, при сравнении двух зависимых групп применяли критерий Вилкоксона, при р<0,05 различия считались достоверными [5, 6].

Полученные результаты. Группу правшей составили 43% мужчин и 57% женщин, средний зарегистрированный возраст у мужчин в группе правшей 29 лет, у женщин 28 лет. В группе левшей 49% мужчин и 51% женщин, средний возраст в группе левшей у мужчин составил 29 лет, у женщин 31 год. Средний коэффициент правой руки в группе правшей «положительный» и составил: у мужчин - (К^+95,67%), у женщин - (Кпр+90,06%). Средний коэффициент в группе левшей «отрицательный» и составил: у мужчин - (Кпр 85,19%), у женщин - (Кпр -81,01%).

В группе правшей коэффициент асимметрии мощности альфа-ритма «отрицательный», что указывает на доминирование левого полушария, выше у женщин. В левшей коэффициент асимметрии мощности альфа-ритма «положительный» в доминирующем правом полушарии, выше у мужчин. В группе правшей выявлена отрицательная корреляция Пирсона между коэффициентом асимметрии мощности альфа-ритма и коэффициентом реактивности альфа-ритма в левом полушарии r = -0,8 (р 0,01), а также между коэффициентом асимметрии мощности альфа-ритма и коэффициентом реактивности альфа-ритма в правом полушарии r = -0,757 (р 0,01). Положительная корреляция обнаружена между коэффициентом реактивности альфа-ритма в левом и правом полушарии r = 0,98 (р 0,01).

Таким образом, по результатам анализа в группе правшей уровень активации коры выше в левом полушарии (доминирующем). В группе левшей выявлена положительная корреляция Пирсона между коэффициентом асимметрии мощности альфа-ритма и коэффициентом реактивности альфа-ритма в левом полушарии r = 0,78 (р 0,01), а также между коэффициентом асимметрии мощности альфа-ритма и коэффициентом реактивности альфа-ритма в правом полушарии r = 0,791 (р 0,01). Также положительная корреляция обнаружена между коэффициентом реактивности альфа-ритма в левом и правом полушарии r = 0,98 (р 0,01).

Таким образом, по результатам анализа в группе левшей уровень активации коры выше в правом полушарии (доминирующем). Таким образом, наиболее значимыми показателями электроэнцефалографии, характеризующими особенности межполушарной активации коры полушарий большого мозга, являются: коэффициент асимметрии мощности альфа-ритма и коэффициент реактивности альфа-ритма. В состоянии спокойного бодрствования у правшей средние уровни внутриполушарной когерентности ЭЭГ имели более высокие значения в левом полушарии, а у левшей в правом, что наиболее отчетливо проявлялось в латеральных парах отведений (в лобно-ви-сочно-центральных областях). В центрально-лобных отделах правого полушария значения когерентности были более высокими как у правшей, так и у левшей. У правшей при сенсомоторной пробе мю-ритм полностью не блокируется в центральных отделах левого полушария только при сжатии правой руки в кулак; у женщин индекс мю-ритма выше, чем у мужчин. На рис. 1 представлена картограмма мю-ритма правши С., 30 лет в момент сжимания ведущей правой руки в кулак. В момент сжатия правой руки в кулак по картограмме регистрировался мю-ритм в проекции сен-сомоторной области левого полушария, что является отражением коркового представительства функции правой руки (рис.1).

Рис. 1. Картограмма мю-ритма правши С., 30 лет в момент сжимания ведущей правой руки в кулак.

У левшей при сенсомоторной пробе мю-ритм полностью не блокируется в центральных отделах правого полушария только при сжатии левой руки в кулак; у мужчин индекс мю-ритма выше, чем у женщин. На рис. 2 представлена картограмма мю-ритма левши К., 30 лет. При проведении сенсомоторной пробы, в момент сжимания левой руки в кулак, не происходило полного подавления мю-ритма в центральных отделах правой гемисферы, по картограмме регистриро-

вался мю-ритм в проекции сенсомоторной области правого полушария, что является отражением коркового представительства функции левой руки (рис. 2).

V

Рис. 2. Картограмма мю-ритма левши К., 30 лет в момент сжимания ведущей левой руки в кулак

В ходе исследования выявлено, что характер асимметрии биоэлектрической активности в диапазоне альфа в состоянии спокойного бодрствования у левшей не является зеркальным по сравнению с правшами и максимальные межполушарные различия между ними проявляются в организации корковых связей. У правшей преобладал принцип отрицательной обратной связи, а у левшей взаимодействия между полушариями проявляются в меньшей степени, ведущим является принцип положительной обратной связи. Зафиксировано снижение мощности альфа-ритма у мужчин и женщин при конвергентном мышлении (выполнение математических операций), что обусловлено активацией различных участков коры, задействованных в операции сложения «в уме».

У лиц с высоким уровнем оперативной памяти (как у правшей, так и у левшей) вовремя выполнения всех заданий на счет происходят десинхронизированные процессы в альфа-диапазоне, что указывается на увеличение концентрации внимания, необходимого для выполнения сложного задания. У лиц с низким уровнем оперативной памяти во время выполнения заданий на счет наблюдалась синхронизация альфа-ритма (более выраженная у левшей), что свидетельствует о более высоким уровне эмоционального напряжения. Несходный характер меж-полушарной асимметрии мозга правшей и левшей

определяется не только несходством асимметрии корковых структур, но и разным характером их взаимодействием с регуляторными системами мозга. При этом особенности асимметрии мозга левшей не являются зеркальным отражением организации мозга правшей, а представляют собой альтернативный принцип организации мозга, имеющий свои особенности, проявляющиеся в несходном с правшами характере функционирования.

Вывод. Изменение межполушарных отношений вследствие различной подкорковой активации влечет за собой динамику базовых характеристик организма, включая биохимические, иммунологические, физиологические и другие показатели. Регуляция межполушарных отношений открывает возможности управления функциональным состоянием организма [7].

ЛИТЕРАТУРА

1. Бианки В.Л. Механизмы парного мозга. - Л.: Наука. 1989. - 264 с.

2. Болдырева Г.Н. и др. Отражение разных уровней регуляции мозговой деятельности в спектрально-когерентных параметрах ЭЭГ // Журн. высш. нервн. деят. 1992; 42(3): С. 439-449.

3. Брагина Н.Н., Доброхотова Т.А. Функциональные асимметрии человека. - М.: Медицина, 1988. -240 с.

4. Хомская Е.Д., Бианки Е.А. Динамика межпо-лушарного взаимодействия в разных анализаторных системах и латеральная организация функций / В кн. психология 21 века: докл. II Междунар. конф., посв. 100-летию со дня рождения А. Р. Лурия // под ред. Т. В. Ахутиной, Ж. М. Глозман. - М.: Смысл, 2002. - С. 145-146.

5. Доброхотова Т. А., Брагина Н. Н. Функциональная асимметрия и психопатология очаговых поражений мозга. - М.: Медицина. 1977. - 359 с.

6. Русинов В.С., Гриндель О. М., Болдырева Г. Н., Вакар Е. М. Биопотенциалы мозга человека (математический анализ). - М.: Медицина. 1987. - 254 с.

7. Flor-Henry P., Koles Z. EEG characteristics of normal subjects: a comparison of men and women and dextrals and sinistrals. Res. Commun. Psychol. andPsy-chiat. Behav. 1982; 7(1): 21-29.

8. Фокин В.Ф., Боравова А.И., Галкина Н.С. и др. Стационарная и динамическая организация функциональной межполушарной асимметрии: Руководство по функциональной межполушарной асимметрии / отв. ред. В.Ф. Фокин. - М.: Научный мир, 2009.- С. 389-428.

Сведения об авторах

Баркар Алина Аркадьевна, врач функциональной диагностики Медицинского центра ДВФУ; Багрянцев Валерий Николаевич, к.м.н., Школа биомедицины, ДВФУ.