Половые особенности функциональной организации биоэлектрической активности головного мозга мужчин и женщин при низкочастотной фотостимуляции

В.В. Ендолов, В.В. Сычёв

ПОЛОВЫЕ ОСОБЕННОСТИ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ ОРГАНИЗАЦИИ БИОЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ ГОЛОВНОГО МОЗГА

МУЖЧИН И ЖЕНЩИН ПРИ НИЗКОЧАСТОТНОЙ ФОТОСТИМУЛЯЦИИ

Спектральный анализ электроэнцефалограммы на основе быстрого преобразования Фурье позволяет выявить половые особенности функциональной организации биоэлектрической активности головного мозга в ответ на внезапно предъявляемый внешний стимул - фотостимуляцию с частотой 4 Гц.

электроэнцефалография, быстрое преобразование Фурье, среднеарифметическая спектра частот, фотостимуляция, корковые межнейрональные связи.

Л.И. Леушиной и А.А. Невской 1 выявлена функциональная дихотомия мозга на предъявление конкретных и абстрактных зрительных образов. Целью нашей работы явилось установление на основе спектрального анализа электроэнцефалограммы наличия половых особенностей функциональной организации головного мозга на внезапное предъявление адекватного искусственного внешнего стимула - непрерывную низкочастотную (4 Гц) фотостимуляцию.

Материал и методы. Многоканальное электроэнцефалографическое (ЭЭГ) обследование было проведено 44 мужчин (средний возраст M±m 211 33,45±2,25 года) и 30 женщин (средний возраст M±m 38,63±2,09 года). Различия по возрасту были недостоверны (р** > 0,05). Регистрацию ЭЭГ проводили на 16-канальном электроэнцефалографе фирмы МБН (Москва). Наложение электродов осуществляли по международной системе «10-20» 212. Продолжительность пробы фотостимуляции составляла 15 секунд. Для сохранения относительной стационарности процесса, характеризующегося линейной зависимостью его параметров 213, анализировали участок ЭЭГ продолжительностью 5,1 секунды в ходе проведения фотостимуляции с частототй 4 Гц. Частота дискредитации составляла 1024 Гц. На основе быстрого преобразования Фурье проводился спектральный анализ ЭЭГ с последующим автоматическим расчетом взвешенной среднеарифметиче-

211 Леушина Л.И., Невская А.А. Различия полушарий в обработке зрительной информации и опознании зрительных образов // Функциональная межполушарная асимметрия : хрестоматия / сост. В.Ф. Фокин. М. : Научный мир, 2004. С. 293-315.

*М - средняя арифметическая; mn - стандартная ошибка среднего.

** р - достоверность различий.

212 Jasper H.H. The ten twenty electrode system of International Federation // Electroencephalog. Clin. Neurophysiol. 1958. Vol. 10. P. 371-375.

213 Думенко В.Н. Высокочастотные компоненты ЭЭГ и инструментальное обучение. М. : Наука, 2006. 151 с.

ской спектра частот (ВСАСЧ) ЭЭГ в диапазоне от 3,5 до 30 Гц. Исключение из расчетов отведений Fp1 и Fp2, наряду с ограничением нижней полосы фильтра 3,5 Гц, уменьшало влияние окулограммы на расчеты. Фотостимулятор располагался в 30 см от закрытых глаз испытуемого. Полученные данные обрабатывались методом описательной статистики Microsoft Office Excel 2003.

Результаты. Глобальная (всех отведений) ВСАСЧ ЭЭГ мозга и его полушарий у женщин превышала аналогичные показатели у мужчин (р = 0,001, Р < 0,05).

При сравнении одноименных структурно-функциональных блоков 214 и зон коры головного мозга женщин и мужчин достоверных различий ВСАСЧ ЭЭГ выявлено не было (р > 0,05) в отличие от «фоновой» ЭЭГ 215. При оценке зональных (лоб, центр, темя, затылок, передняя височная, средняя височная и задняя височная области) корковых межнейрональных взаимоотношений выявлены существенные половые особенности. Функциональная организация коры головного мозга мужчин характеризовалась полной эквипотенциальностью, то есть не отмечалось достоверных различий ВСАСЧ ЭЭГ между всеми отведениями ЭЭГ (р > 0,05). Характер корковых межней-рональных взаимоотношений у женщин имел более сложную форму вследствие наличия или отсутствия связи между определенными областями коры головного мозга. Так, в левом полушарии отмечались достоверные различия ВСАСЧ ЭЭГ между лобным и средним височным, лобным и затылочным отведениями ЭЭГ (р < 0 05), в правом полушарии - между лобным и средним височным (р < 0,05) отведениями ЭЭГ. Кроме того, следует выделить наличие корковых межнейрональных связей у женщин в правом полушарии между передним лобным и затылочными, теменными, центральным, передними и задними височными отведениями. Достоверного различия САСЧ ЭЭГ этих областей головного мозга не отмечалось (р > 0,05). Не отмечалось достоверных различий ВСАЧС ЭЭГ между полушариями и одноименными отделами коры головного мозга внутри каждой из групп обследуемых (р > 0,05).

Таблица

Данные спектрального анализа биоэлектрической активности головного мозга женщин и мужчин при проведении низкочастотной фотостимуляции

Отведения Женщины Мужчины Достоверность

ЭЭГ

214 Лурия А.Р. Основы нейропсихологии. 4-е изд. М. : Академия, 2006. 384 с. ; Хомская Е.Д. Нейропсихология. 4-е изд. СПб. : Питер, 2007. 496 с.

21 Ендолов В.В., Сычёв В.В., Сычёв В.Н. О некоторых психофизиологических гендерных особенностях, выявляемых спектральным анализом электроэнцефалограммы, и их интерпретация в соответствии со структурно-функциональной моделью интегративной деятельности мозга и методом цветовых выборов // Вестник Рязанского государственного университета имени С.А. Есенина. 2007. № 1/14. С. 119-123.

FЗ-АА 10,780 ± 0,209 10,516 ± 0,234 >0,05

F4-АА 10,782 ± 0,168 10,582 ± 0,234 > 0,05

СЗ-АА 10,931 ± 0,219 10,685 ± 0,240 > 0,05

С4-АА 10,848 ± 0,190 10,641 ± 0,2 19 > 0,05

РЗ-АА 11,125 ± 0,212 10,823 ± 0,229 > 0,05

Р4-АА 11,111 ± 0,192 10,840 ± 0,228 > 0,05

О1-АА 11,364 ± 0,189 11,015 ± 0,202 > 0,05

О2-АА 11,186 ± 0,182 10,923 ± 0,237 > 0,05

F7-АА 11,256 ± 0,288 10,785 ± 0,248 >0,05

F8-АА 11,302 ± 0,235 10,803 ± 0,239 > 0,05

ТЗ-АА 11,399 ± 0,229 11,244 ± 0,308 > 0,05

Т4-АА 11,399 ± 0,242 11,203 ± 0,279 > 0,05

Т5-АА 11,286 ± 0,220 11/066 ± 0,292 > 0,05

Т6-АА 11,358 ± 0,251 10,984 ± 0,257 > 0,05

Весь мозг 11,152 ± 0,058 10,861 ± 0,066 = 0,001

Правое полушарие 11,141 ± 0,080 10,845 ± 0,091 < 0,02

Левое полушарие 11,163 ± 0,085 10,878 ± 0,095 < 0,03

1 блок 11,322 ± 0,166 10,995 ± 0,193 > 0,05

2 блок 11,118 ± 0,142 10,831 ± 0,161 > 0,05

3 блок 10,781 ± 0,133 10,549 ± 0,165 > 0,05

Обсуждение результатов. Большой экспериментальный материал, полученный рядом авторов в традиционной полосе изучаемых частот ЭЭГ (1-30 Гц), свидетельствует, что параметр пространственной синхронизации эффективно отражает формирование линейных процессов при реализации различных форм поведения 216. Взвешенный среднеарифметический спектр частот ЭЭГ отражает средний энергетический вклад данной области головного мозга в его функциональную организацию при реализации высших психических функций (включая реализацию различных форм поведения), сохранении гомеостаза или поддержании патологического процесса 217. В этом плане можно говорить о наличии «пространственной энергетической синхронизации» (одинаковом энергетическом уровне или состоянии больших групп нейронов определенных областей коры головного мозга) как электрофизиологическом эквиваленте, отражающем вышеперечисленные процессы в головном мозге. Как видим, функциональная

216 Думенко, В.Н. Высокочастотные компоненты ЭЭГ и инструментальное обучение ; Зенков Л.Р., Ронкин М.А.Функциональная диагностика нервных болезней. М. : Медицина, 1991. 640 с. ; Иваницкий А.М. Фокусы взаимодействия, синтез информации и психическая деятельность // Журнал высшей нервной деятельности. 1993. Т. 43. Вып. 2 С. 219-227 ; Ливанов М.Н. Пространственновременная организация потенциалов и системная деятельность головного мозга. М. : Наука, 1989. 384 с. ; Свидерская Н.Е. Осознанная и неосознаваемая информация в когнитивной деятельности человека // Журнал высшей нервной деятельности человека. 1993. Т. 43. Вып. 2. С. 271-276.

217 Сычёв В.Н., Гармаш О.Б., Сычёва Л.П. Уточнение патогенеза бронхиальной астмы на основе изучения особенностей пространственной организации электрической активности головного мозга // Российский медико-биологический вестник. 1999. М. ; Рязань. № 1-2. С. 115-119 ; Соколов А.В., Сычёв В.Н. Использование автоматизированной электроэнцефалографии в диагностике нарушений регуляции дыхания // Сб. науч. тр. / РГМУ. Рязань, 1996. С. 169-172.

организация головного мозга мужчин существенно отличается от таковой у женщин при внезапном предъявлении зрительного стимула в виде непрерывной фотостимуляции с частотой 4 Гц. Большие группы нейронов различных областей коры головного мозга мужчин находятся в одинаковом энергетическом состоянии, то есть имеется глобальная энергетическая синхронизация за счет активизирующих влияний со стороны структур, входящих в первый блок структурно-функциональной модели интегративной работы головного мозга 218. Данная функциональная организация головного мозга характерна для ориентировочной реакции 219, возникающей в ответ на внезапный внешний стимул (в нашем случае - низкочастотную фотостимуляцию).

У женщин имеется избирательная активация определенных областей коры головного мозга на внешний стимул за счет вовлечения в процесс более высоких отделов активизирующих систем (ретикулярной формации, лимбической системы и ее коркового представительства), входящих в первый (энергетический) блок структурнофункциональной модели интегративной работы головного мозга 220. Данная функциональная организация головного мозга более характерна для оборонительной реакции на внешний стимул, в том числе проявляющаяся у человека только внутренне в виде испуга, страха 221. Вероятно, это связано с тем, что нейроны головного мозга женщин находятся в более чувствительном к внешним воздействиям состоянии, как и при регистрации «фоновой» ЭЭГ 222. Однако вследствие активизирующих влияний со стороны структур, входящих в энергетический блок головного мозга мужчин, данная закономерность выявляется только при определении ВСАЧС ЭЭГ полушарий и всего мозга. Следующая особенность функциональной организации головного мозга женщин - неосознаваемое запоминание (усвоение) внешнего низкочастотного зрительного стимула, проявляющееся в виде формирования корковых межнейрональных связей между определенными областями головного мозга, входящими во все три блока структурно-функциональной модели интегративной работы головного мозга (включая проекционные поля зрительного анализатора) только в правом полушарии. Отрицательные эмоции (страх, испуг), в виде которых может проявляться оборонительная реакция у человека 223, связаны с работой правого полушария. Со-

218 Лурия А.Р. Основы нейропсихологии ; Хомская, Е.Д. Нейропсихология.

219 Данилова Н.Н., Крылова А.Л. Физиология высшей нервной деятельности. Ростов н/Д : Феникс, 2002. 480 с. ; Думенко В.Н. Высокочастотные компоненты ЭЭГ и инструментальное обучение ; Ливанов М.Н. Пространственно-временная организация потенциалов и системная деятельность головного мозга.

220 Лурия А.Р. Основы нейропсихологии ; Хомская Е.Д. Нейропсихология.

221 Данилова Н.Н., Крылова А.Л. Физиология высшей нервной деятельности ; Думенко В.Н. Высокочастотные компоненты ЭЭГ и инструментальное обучение.

222 Ендолов В.В., Сычёв В.В., Сычёв В.Н. О некоторых психофизиологических гендерных особенностях, выявляемых спектральным анализом электроэнцефалограммы, и их интерпретация в соответствии со структурно-функциональной моделью интегративной деятельности мозга и методом цветовых выборов.

223 Данилова Н.Н., Крылова А.Л. Физиология высшей нервной деятельности ; Симонов П.В. Высшая нервная деятельность человека. Мотивационно-эмоциональные аспекты. М. : Наука, 1975. 175 с.

гласно П.В. Симонову 224, эти так называемые базальные эмоции способствуют долговременному запоминанию события, стимула.

Выводы:

1. Выявлены половые особенности в функциональной организации головного мозга на внезапный внешний зрительный стимул в виде низкочастотной фотостимуляции.

2. Функциональная организация биоэлектрической активности головного мозга мужчин при проведении функциональной пробы низкочастотной фотостимуляции соответствует ориентировочной реакции, у женщин - оборонительной реакции.

3. Только у женщин отмечается неосознаваемое запоминание (усвоение) внешнего стимула - низкочастотной фотостимуляции.

4. Отрицательные эмоции, сопровождающие оборонительную реакцию у женщин на внезапный внешний стимул - низкочастотную фотостимуляцию, способствуют его более длительному запоминанию.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Данилова, Н.Н. Физиология высшей нервной деятельности [Текст] / Н.Н. Данилова, А.Л. Крылова. - Ростов н/Д : Феникс, 2002. - 480 с.

2. Думенко, В.Н. Высокочастотные компоненты ЭЭГ и инструментальное обучение [Текст] / В.Н. Думенко. - М. : Наука, 2006. - 151 с.

3. Ендолов, В.В. О некоторых психофизиологических гендерных особенностях, выявляемых спектральным анализом электроэнцефалограммы, и их интерпретация в соответствии со структурно-функциональной моделью интегративной деятельности мозга и методом цветовых выборов [Текст] / В.В. Ендолов, В.В. Сычёв, В.Н. Сычёв // Вестник Рязанского государственного университета имени С.А. Есенина. - 2007. -№ 1/14. - С. 119-123.

4. Зенков, Л.Р. Функциональная диагностика нервных болезней [Текст] / Л.Р. Зен-ков, М.А. Ронкин. - М. : Медицина, 1991. - 640 с.

5. Иваницкий, А.М. Фокусы взаимодействия, синтез информации и психическая деятельность [Текст] / А.М. Иваницкий // Журнал высшей нервной деятельности. - 1993. -Т. 43. - Вып. 2 - С. 219-227.

6. Леушина, Л.И. Различия полушарий в обработке зрительной информации и опознании зрительных образов [Текст] / Л.И. Леушина, А.А. Невская // Функциональная межполушарная асимметрия : хрестоматия / сост. В.Ф. Фокин. - М. : Научный мир, 2004. - С. 293-315.

7. Ливанов, М.Н. Пространственно-временная организация потенциалов и системная деятельность головного мозга [Текст] / М.Н. Ливанов. - М. : Наука, 1989. -384 с.;

224 Симонов П.В. Высшая нервная деятельность человека. Мотивационно-эмоциональные аспекты ; Он же. Функциональная асимметрия эмоций // Функциональная межполушарная асимметрия : хрестоматия / сост. В.Ф. Фокин. М. : Научный мир, 2004. С. 316-321.

8.Лурия, А.Р. Основы нейропсихологии [Текст] / А.Р. Лурия. - 4-е изд. - М. : Академия, 2006. - 384 с.

9. Свидерская, Н.Е. Осознанная и неосознаваемая информация в когнитивной деятельности человека [Текст] / Н.Е. Свидерская // Журнал высшей нервной деятельности человека. - 1993 - Т. 43. - Вып. 2. - С. 271-276.

10. Симонов, П.В. Высшая нервная деятельность человека. Мотивационноэмоциональные аспекты [Текст] / П.В. Симонов. - М. : Наука, 1975. - 175 с.

11. Соколов, А.В. Использование автоматизированной электроэнцефалографии в диагностике нарушений регуляции дыхания [Текст] / А.В. Соколов, В.Н. Сычёв // Сб. науч. тр. / РГМУ. - Рязань, 1996. - С. 169-172.

12. Сычёв, В.Н. Уточнение патогенеза бронхиальной астмы на основе изучения особенностей пространственной организации электрической активности головного мозга [Текст] / В.Н. Сычёв, О.Б. Гармаш, Л.П. Сычёва // Российский медико-биологический вестник. - 1999. - М. ; Рязань. - № 1-2. - С. 115-119.

13. Хомская, Е.Д. Нейропсихология [Текст] / Е.Д. Хомская. - 4-е изд. - СПб. : Питер, 2007. - 496 с.

14. Jasper, H.H. The ten twenty electrode system of International Federation [Text] / H.H. Jasper // Electroencephalog. Clin. Neurophysiol. - 1958. - Vol. 10. - P. 371-375.