Возрастное изучение параметров биоэлектрической активности мозга у воспитанников социально-реабилитационного центра

ВОЗРАСТНОЕ ИЗУЧЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ БИОЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ МОЗГА У ВОСПИТАННИКОВ СОЦИАЛЬНО-РЕАБИЛИТАЦИОННОГО ЦЕНТРА

А.В. Ненашева ЮУрГУ, г. Челябинск

Рост и развитие ребенка предполагает количественные и качественные изменения, в том числе биоэлектрической активности мозга (БЭА). В работе представлены особенности БЭА у воспитанников социально-реабили-тационного центра (СРЦ). Проведено сравнение с данными ЭЭГ учащихся.

Электроэнцефалограмма ребенка в каждом возрастном периоде имеет свои специфические особенности, обуславливающиеся сложными процессами формирования различных отделов нервной системы и образования связей между ними [2].

Со времени первых исследований электроэнцефалограммы (ЭЭГ) - электрической активности головного мозга, регистрируемой на поверхности кожи головы - хорошо известна ее чрезвычайно высокая вариативность. Существует представление о том, что в спонтанных флуктуациях альфа-активности ЭЭГ человека может отражаться временная структура психической активности [11].

В последнее время накапливается все больше данных о том, что даже кратковременные флуктуации в ЭЭГ, особенно в альфа-полосе ее частотного спектра, во многих случаях отражают колебания уровня функционального состояния мозга, определяющего, в частности, эффективность сен-сомоторной деятельности и некоторые стороны психической активности [8].

Организация и методы исследования

В обследовании принимали участие дети социально-реабилитационного центра Курчатовского района г. Челябинска и дети муниципального образовательного учреждения (школы). Всего в обследовании приняли участие 29 человек обоего пола. Для оценки функционального состояния ЦНС регистрировали колебания электрических потенциалов мозга с поверхности черепа - электроэнцефалограмму (ЭЭГ) на компьютерном энцефалографе (Нейростат, Нейрософт).

Применяемая нами компьютерная электроэнцефалография включала спектральный и корреляционный анализ ЭЭГ. Запись ЭЭГ осуществляли многоканально с 8 чашечных электродов, соединенных с ушными электродами и локализованных строго в соответствии с системой 10-20. Производили несколько функциональных проб: фоновая запись (ФЗ), закрывание глаз (ЗГ), открывание глаз (ОГ), психическая релаксация и фоновая запись после выхода из состояния релаксации. Частота квантования ЭЭГ составляла 250 Гц.

Для спектрального анализа выбирали не менее 10 безартефактных двухсекундных эпох запи-

си ЭЭГ на каждую функциональную пробу. Использовались стандартные частотные полосы анализа ЭЭГ: А, 0, а, р 1 и Р2. Анализировали как индивидуальные, так и усредненные данные по экспериментальной и контрольной группам.

Результаты исследования и их обсуждение

Особенности распределения альфа-колебаний и преобладание их с максимальной амплитудой в задних отделах мозга определяются созреванием подкорковых синхронизирующих механизмов, которые формируются постепенно до возраста полового созревания [7, 5]. Согласно полученным нами данным, у детей до 7-летнего возраста четко сформированных зональных различий нет. В ЭЭГ соответствующих возрастной норме проявляются зональные различия альфа-активности с 3 лет, в ЭЭГ с выраженными патологическими феноменами

- с 4 лет, в ЭЭГ с легкой и выраженной задержкой электрогенеза - с 5 и 7 лет соответственно.

Хотя общей динамики в зависимости от возраста постепенного возрастания количества ЭЭГ со сформированным типом зональных различий альфа-активности нет, все же к 7 годам у детей со всеми типами ЭЭГ зональные различия альфа-колебаний формируются. Период с 5-6 до 7 лет, в который наиболее часто отмечается функциональная неустойчивость срединных структур, определяется снижением процента, как нормальных ЭЭГ, так и патологических и на первый план выходят процессы задержки формирования биоэлектрической активности мозга, составляя к 7-летнему возрасту 60%, что, в свою очередь, отражает низкие компенсаторно-адаптационные возможности одной из основных регуляторных систем организма ребенка к этому возрасту [3].

У воспитанников реабилитационного центра с задержкой психического развития (14 испытуемых) выявлены следующие различия в биоэлектрической активности мозга, по сравнению со здоровыми школьниками (табл. 1). Амплитуда а-ритма как максимальных, так и средних показателей у них была достоверно выше в отведениях над обоими полушариями, а частота имела тенденцию к снижению, особенно в правом полушарии (рис. 1). Характерно, что амплитуда высокочастотного

Таблица 1

Амплитудно-частотные характеристики а и 0-ритмов ЭЭГ у детей СРЦ

№ Слева Сп рава

а, мкВ а, Гц /3, мкВ-н /3, мкВ-в а, мкВ а, Гц /8, мкВ-н /3, мкВ-в

1 23/11 8,5 19 22 25/11 9,8 20 21

2 36/16 9,9 17 15 38/15 9,9 19 17

3 25/12 8,3 18 18 23/13 8,3 16 12

4 40/19 9,6 20 22 49/23 8,6 38 41

5 21/11 9 20 22 22/12 9 30 35

6 81/21 10,3 61 71 80/21 8,2 67 81

7 25/15 10 17 17 29/15 10 17 16

8 43/17 10,7 28 23 44/24 10,5 21 25

9 22/11 9,3 16 17 22/11 8,4 15 15

10 23/15 8,4 16 15 11/9 9,2 13 12

11 26/13 8,8 25 30 38/16 9,6 28 34

12 31/16 9,2 26 39 35/18 9,8 27 41

13 39/16 8,3 38 47 45/18 9,8 51 72

14 37/21 11 29 34 48/21 11 24 29

М±т 30,1±2,4/ * 15,2±1,5 * 9,4±0,7 22,2±2,1 * 24,7±1,5 34,8±2,4/* 16,2±1,1* 9,4±0,8 24,5±2,2* 24,8±2,6

Примечание. Максимальная амплитуда а-ритма/ средняя амплитуда; н - низкочастотный /3-ритм (14-20 Гц); в - высокочастотный /3-ритм (20-35 Гц); * - достоверные различия с показателями у здоровых школьников.

лишь у двух - в затылочных, в отличие от здоровых детей.

Доминирование /3-ритма у большинства испытуемых этой группы наблюдалось в лобных отведениях, у 3-х из них в теменных и у 2-х в затылочных. Характерно, что медленные ритмы А и 0-диапазона встречались у них реже, чем у здоровых сверстников, однако, амплитуда (82,9 и 71 мкВ) и мощность спектра волн этого диапазона были намного выше (рис. 2).

Изменения а-ритма при функциональных пробах у испытуемых с ЗПР были выражены больше, чем у здоровых.

В отличие от здоровых, у испытуемых данной группы с возрастом отмечалось увеличение средней амплитуды а-ритма в обоих полушариях и максимальной в левом полушарии, частота его изменялась меньше, с тенденцией к снижению в левом полушарии. Амплитуда /3-ритма в обоих полушариях заметно уменьшалась (табл. 2).

Нами выявлена большая мощность альфа-ритма и смещение его активности из затылочных в лобные области коры, доли неровные альфа-ритма в теменных отделах коры, снижение медленноволновой активности дельта и тета диапазонов при увеличении бета активности. При сравнении контрольной группы школьников с детьми, имеющими нарушения в поведении, выявлено увеличение разности фаз между двумя затылочными областями [12].

У воспитанников реабилитационного центра в большинстве своем отмечалась большая мощность альфа-ритма, чем у здоровых сверстников и распространение его в передние отделы полушарий, смещение из затылочных зон. С.^М. Оагго\у е1 а1.

/3-ритма над обоими полушариями у воспитанников была достоверно выше, а низкочастотного проявляла тенденцию к снижению, по сравнению со здоровыми школьниками.

42: : I

41 !

/цлК/^

Рис. 1. Выраженный альфа-ритм при закрывании глаз, С-ук, 9 лет

Межполушарная асимметрия по а-ритму у подростков с ЗПР встречалась в меньшем количестве случаев, чем у здоровых (50 и 70 %, соответственно). У половины обследованных воспитанников а-ритм доминировал в центральнотеменных отведениях, у 4-х из них в лобных и

Физиология двигательной активности и спорта

[8] показал, что во время сна, в отличие от покоя, максимальные пики альфа-ритма также преобладали в передних отведениях.

О с - 80 с. Фоновая запись - Закрывание глаз, 8.5 Гц - 8.9 Гц, М:2

Рис. 2. Спектр волновой активности ЭЭГ у П-вой,

13 лет, ЗПР, в исходном состоянии

Наши наблюдения свидетельствуют о выраженных индивидуальных различиях характера биоэлектрической активности у отдельных испытуемых и в то же время не обнаружено влияния пола на эти различия. Межиндивидуальные разли-

Амплитудно-частотные характеристики а

чия могут быть связаны с различными морфологическими факторами: особенностями клеточного строения различных полей коры, проводящих путей, метаболизма синаптических медиаторов, толщины и свойств тканей, лежащих на пути от коры до регистрирующего электрода. Влияние половых различий на фоновую альфа-активность сравнительно невелико [1].

Воспитанники СРЦ отличались доминированием альфа-ритма в лобных и теменных отделах коры. СЛУ. Шгго\у,1967, 5. МаЛкпш, Ъ. Нооуеу [8] показали, что на ЭЭГ плохо адаптирующихся в коллективе агрессивных личностей выявляется реверсирование фазы с преобладанием опережающих альфа-волн в передних отделах головы, в отличие от дружественных, кооперативных, или пассивных личностей, ЭЭГ которых часто демонстрировали опережающий альфа-ритм в затылочной области.

Для большинства испытуемых СРЦ характерно снижение медленноволновой активности дель-та- и тета-диапазона и увеличение бета-актив-ности, по сравнению со здоровыми детьми. В целом, результаты нашего исследования позволяют предположить, что у воспитанников СРЦ, по сравнению со здоровыми сверстниками, отмечаются изменения биоэлектрической активности мозга, свидетельствующие о преобладании у них тормозных процессов в коре больших полушарий и подавленной гипоталамической активности.

М.Я. Боге! е! а1. [9, 10] также указывали на то, что увеличение активности в быстром бета-диапазоне может отражать генерализованое торможение корковых процессов. В то же время ЭЭГ-данные являются основанием для предположения о достаточно высоких компенсаторных возможностях таких детей, которым по тем или иным причинам выставлен диагноз ЗПР. Так у обследованных нами испытуемых не обнаружено особенностей биоэлектрической активности мозга, выявленных Г. Гасто для умственно отсталых детей.

Таблица 2

и 0-ритмов ЭЭГ у испытуемых разного возраста

Группы Слева Сгг рава

а, мкВ а, Гц /3, мкВ-н (8, мкВ-в а, мкВ % Гц |3, мкВ-н (3, мкВ-в

Здоровые 6-10 лет 22,7/±2,0 13,3±1,4 9,2±0,9 21,5±1,6 34,0±2,7 21,3/±2,3 16, ±1,3 9,5±0,8 18,8±1,9 28,3±2,2

Здоровые 11-14 лет 21,8±2,4 11±0,8 11,0±0,7 9,7±1,3 16,2±1,8* 24,4±2,0* 22,8±2,2/ 12,0±0,7* 10,7±0,8 17,4±1,5 22,8±2,1*

Воспитанники СРЦ 6-10 лет 31/±3,4 14,9±1,5 9,8±1,2 29,6±2,4 45,8±2,9 34,6/±2,4 14,7±1,5 9Д±1Д 32,7±2,5 44,9±3,4

Воспитанники СРЦ 11-14 лет 34,5/±2,7 16,7±1,3 9,2±0,8 25,5±2,2 29,5±2,7* 33,5/±3,4 17±1,2 9,2±0,6 25,8±2,1* 26,3±2,3*

Примечание. Максимальная амплитуда о-ритма/ средняя амплитуда; н - низкочастотный /3-ритм (14-20 Гц); в - высокочастотный /3-ритм (20-35 Гц); * - достоверные различия с предыдущей возрастной группой.

У обследованных нами воспитанников СРЦ не выявлено также высокой активности тета-ритма. Г. Уолтер [4] обращает внимание на большую выраженность тета-активности у лиц с неуравновешенным характером и агрессивными чертами личности. Он обнаружил усиление тета-активности у людей с психопатическими чертами личности, с затрудненной социальной адаптацией. Исследования ЭЭГ мозга в онтогенезе выявляют усиление тета-ритмов в периоды возрастных кризов, соответствующих усилению активности таламических структур.

По мнению Д.А. Фарбер [6] «становление», совершенствование межцентральных функциональных связей опосредуется созреванием системы локальной управляемой активации, создающей условие вовлечения в деятельность и сонастройка нейронных ансамблей структур мозга, участвующих в реализации конкретного вида деятельности.

Заключение

Таким образом, у большинства испытуемых из СРЦ, по сравнению со здоровыми школьниками, выявлены следующие отличия биоэлектрической активности больших полушарий:

- более выраженная активность ритмической активности в альфа-диапазоне;

- межполушарная асимметрия по альфа-ритму встречается реже, (у меньшего количества испытуемых;

- доминирование альфа-ритма в лобных и центральных отведениях, а не в затылочных;

амплитуда высокочастотного бета-ритма

выше;

- амплитуда низкочастотного бета-ритма несколько ниже;

медленные ритмы в дельта и тета-диапа-зоне встречаются реже, а их амплитуды больше.

Литература

1. Анохин П.К. Источники индивидуальной изменчивости электроэнцефалограммы человека // Индивидуально-психологические различия и биоэлектрическая активность мозга человека. - М.: Наука, 1968.-С. 149-176.

2. Гутник И.Н., Королева Н.В. Постна-тальный электрогенез основных биоритмов мозга у дошкольников Иркутской области. —1999.

3. Полякова В.Б.// Журнал неврологии и психиатрии. - 1997. -№1. - С. 16-18.

4. Уолтер Г. (Walter, G) Живой мозг. - М.: Мир, 1966. - 300 с.

5. Фарбер Д.А., Алферова В. В. Электроэнцефалограмма детей и подростков. - М., 1972. -215 с.

6. Фарбер Д.А. Принципы системной

структурно-функциональной организации мозга и основные этапы ее формирования // Структурнофункциональная организация развивающегося мозга. -Л.: Наука, 1990. - С. 168-177.

7. Фарбер Д.А. Функциональное созревание мозга в раннем онтогенезе (Электрофизиологиче-ское исследование). - М., 1969. -279 с.

8. Darrow C.W. Interarea electroencephalo-graphic phase relationships // In: Brown С С (ed.) Methods in Psychophysiology. Williams and Wilkins: Baltimore. 1967. -P. 114-128.

9. Ford A.B., Hellerstein K. J. Appl. Physiol H. -1949.-891 p.

10. Ford M.R. EEG coherence and power changes during a continous movement task / M.R. Ford, J. W. Goethe, D.K. Dekker // Internal J. Psychophysiol. - 1986. - V. 4. -№ 2. - P. 99-110.

11. Lesser L.L. Hyperkinesis in children / L.L. Lesser // Clin. Pediat. - 1970. - Vol. 9. - P. 548-552.

12. Martinius J., Hoovey Z Automatic analysis of inter occipital synchrony in the EEG of children with behavior disturbances //Electroencephalogr. Clin. Neurophysiol. -1971. - V.31. - P.412.