Федеральная программа книгоиздания России Рецензенты: канд психол наук С. А. Исайчев, доктор биол наук И. И. Полетаева Равич-Щербо И. В. и др. Р12

Вид материала

Программа

Содержание Природа межиндивидуальной Природа межиндивидуальной Индивидуальная специфичность и стабильность вп и ссп 2. Вп и ссп как объекты генетического исследования Влияние особенностей стимула

Подобный материал:

• Вестник балтийской педагогической академии вып. 94. – 2010 г. Актуальные проблемы нравственного, 2431.92kb.
• Рецензенты: профессор, доктор психол наук Филонов Л. Б., вед науч сотрудник, канд психол, 2609.63kb.
• Научный выпуск вестник балтийской педагогической академии вып. 29. – 2000 г. Поиск, 1745.18kb.
• Общеобразовательная программа дошкольного образования Авторский коллектив, 5619.19kb.
• Образовательная программа дошкольного образования Москва «Просвещение», 5670.3kb.
• Введенским Игорем Витальевичем Рецензенты доктор психол наук В. А. Лабунская канд психол, 375.9kb.
• Отчет о проведении Международной научной конференции-семинара «Современные методы психологии», 97.76kb.
• Приглашение и программа разнообразие почв и биоты северной и центральной азии, 521.14kb.
• Пояснительная записка, 12621.4kb.
• В организации совместных отношений, 1137.14kb.

* * *

Общий паттерн ЭЭГ, а также основные количественные парамет­ры ЭЭГ относятся к числу индивидуально устойчивых особенностей человека, что дает основания изучать роль генотипа и среды в проис­хождении межиндивидуальной вариативности по этим признакам. Ре­зультаты большинства генетических работ свидетельствуют о значи­тельном влиянии наследственных факторов на общий рисунок ЭЭГ. Для нескольких редко встречающихся вариантов ЭЭГ установлен тип наследования (аутосомно-доминантный), выделен ген, ответственный за один из этих вариантов (низковольтная ЭЭГ).

При анализе ритмических составляющих ЭЭГ показано значитель­ное влияние генотипа на параметры альфа-ритма, но с существенны­ми межзональными и межполушарными различиями. Использование автоматического спектрального анализа ЭЭГ позволяет выявить вы­сокую степень наследственной обусловленности и для других ритмов ЭЭГ. Установлено, что как структура спектра ЭЭГ покоя, так и соот­ношение случайных и периодических составляющих в нем испытыва­ют на себе значительное влияние со стороны генотипа.

Генетическая обусловленность характерна не только для ЭЭГ в состоянии покоя, но и для реактивных изменений, возникающих при сенсорной стимуляции, а также при приеме алкоголя.

Оценки наследственной обусловленности ЭЭГ могут варьировать в зависимости от зоны регистрации и исследуемого параметра ЭЭГ, уровня бодрствования и возраста испытуемых.

Глава XIV

ПРИРОДА МЕЖИНДИВИДУАЛЬНОЙ ВАРИАТИВНОСТИ БИОЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ МОЗГА: ВЫЗВАННЫЕ ПОТЕНЦИАЛЫ

1. ВЫЗВАННЫЕ ПОТЕНЦИАЛЫ КАК МЕТОД ИЗУЧЕНИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ АКТИВНОСТИ МОЗГА. ОПИСАНИЕ И СПОСОБЫ АНАЛИЗА ВЫЗВАННЫХ ПОТЕНЦИАЛОВ

Вызванные потенциалы (ВП) — биоэлектрические колебания, возникающие в нервных структурах в ответ на внешнее раздражение и находящиеся в строго определенной временной связи с началом его действия. Стимулами могут служить относительно элементарные, под­дающиеся количественной оценке раздражители, например, вспыш­ки определенной интенсивности, шахматные поля с разным разме-

309

* * *

Общий паттерн ЭЭГ, а также основные количественные парамет­ры ЭЭГ относятся к числу индивидуально устойчивых особенностей человека, что дает основания изучать роль генотипа и среды в проис­хождении межиндивидуальной вариативности по этим признакам. Ре­зультаты большинства генетических работ свидетельствуют о значи­тельном влиянии наследственных факторов на общий рисунок ЭЭГ. Для нескольких редко встречающихся вариантов ЭЭГ установлен тип наследования (аутосомно-доминантный), выделен ген, ответственный за один из этих вариантов (низковольтная ЭЭГ).

При анализе ритмических составляющих ЭЭГ показано значитель­ное влияние генотипа на параметры альфа-ритма, но с существенны­ми межзональными и межполушарными различиями. Использование автоматического спектрального анализа ЭЭГ позволяет выявить вы­сокую степень наследственной обусловленности и для других ритмов ЭЭГ. Установлено, что как структура спектра ЭЭГ покоя, так и соот­ношение случайных и периодических составляющих в нем испытыва­ют на себе значительное влияние со стороны генотипа.

Генетическая обусловленность характерна не только для ЭЭГ в состоянии покоя, но и для реактивных изменений, возникающих при сенсорной стимуляции, а также при приеме алкоголя.

Оценки наследственной обусловленности ЭЭГ могут варьировать в зависимости от зоны регистрации и исследуемого параметра ЭЭГ, уровня бодрствования и возраста испытуемых.

Глава XIV

ПРИРОДА МЕЖИНДИВИДУАЛЬНОЙ ВАРИАТИВНОСТИ БИОЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ МОЗГА: ВЫЗВАННЫЕ ПОТЕНЦИАЛЫ

1. ВЫЗВАННЫЕ ПОТЕНЦИАЛЫ КАК МЕТОД ИЗУЧЕНИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ АКТИВНОСТИ МОЗГА. ОПИСАНИЕ И СПОСОБЫ АНАЛИЗА ВЫЗВАННЫХ ПОТЕНЦИАЛОВ

Вызванные потенциалы (ВП) — биоэлектрические колебания, возникающие в нервных структурах в ответ на внешнее раздражение и находящиеся в строго определенной временной связи с началом его действия. Стимулами могут служить относительно элементарные, под­дающиеся количественной оценке раздражители, например, вспыш­ки определенной интенсивности, шахматные поля с разным разме-

309

ром ячейки (зрительные ВП), звуковые тоны заданной частоты и ин­тенсивности (слуховые ВП), слабые удары электрическим током из­вестных параметров (соматосенсорные ВП) [134].

Наряду с этим существующие способы выделения сигнала из шума позволяют отмечать в записи ЭЭГ изменения потенциала, достаточно строго связанные во времени с любым фиксированным событием, в том числе субъективным, «внутренним». Благодаря этому выделился еще один круг физиологических явлений — событийно-связанные по­тенциалы (ССП). Примерами их служат: колебания, связанные с ак­тивностью двигательной зоны коры больших полушарий (моторный потенциал, или потенциал, связанный с движением); потенциал, свя­занный с намерением произвести определенное действие (так назы­ваемая Е-волна); потенциал, возникающий при пропуске ожидаемо­го стимула.

Сенсорные вызванные потенциалы представляют собой последователь­ность позитивных и негативных колебаний, регистрируемых, как правило, в интервале 0-500 мс. Событийно-связанные потенциалы включают и поздние колебания в интервале до 1000 мс и более. Количественные методы оценки ВП и ССП предусматривают в первую очередь оценку амплитуд и латентнос-тей. При описании их компонентного состава в большинстве случаев указы­вают полярность компонента (отрицательный, негативный — N; положитель­ный, позитивный — Р) и его порядковый номер от начала ответа или времен­ные параметры. (Напр., позитивное колебание в интервале 300-600 мс обозначается как Р₃ или Р₃₀0.)

Как правило, компоненты ВП делят на экзогенные и эндоген­ные. Первые отражают активность специфических проводящих путей, по которым в кору поступают афферентные сигналы, и зон, в кото­рых они обрабатываются. Вторые более тесно связаны с активностью неспецифических ассоциативных систем мозга. Длительность тех и дру­гих оценивается по-разному для разных модальностей. Например, в зрительной системе экзогенные компоненты ВП регистрируются в течение первых 100 мс с момента стимуляции.

В интерпретации компонентов и параметров ВП и ССП в настоя­щее время широко используется понятийный аппарат информацион­ного подхода, при котором вся совокупность реакций такого типа трактуется как отражение процессов приема и переработки информа­ции (рис. 14.1) [62].

ИНДИВИДУАЛЬНАЯ СПЕЦИФИЧНОСТЬ И СТАБИЛЬНОСТЬ ВП И ССП

Высокая межиндивидуальная изменчивость свойственна всем ви­дам электрофизиологических реакций, связанных с внешними воз­действиями: сенсорным вызванным потенциалам, потенциалам моз­га, связанным с движением (ПМСД), волне ожидания. Коэффициен­ты корреляции, характеризующие сходство общей конфигурации

310

сравнение с хранящимися



а — ответ на релевантный задаче стимул; б — ответ на иррелевантный стимул [по: 132, гл. IV].

сенсорных ВП различных модальностей и ПМСД в парах неродствен­ников, подобранных по полу и возрасту, составляют в среднем 0,2-0,3 [132, 209, 308], что говорит о выраженных различиях в ВП и ССП любых двух людей. Коэффициенты корреляции, полученные у одних и тех же испытуемых при регистрации ВП и ССП в разные дни, ко­леблются от 0,6 до 0,9 в зависимости от вида стимула.

Факторами, определяющими индивидуальное своеобразие ВП, предположительно являются уникальные особенности морфологии ЦНС и различных показателей ее функционирования: биохимичес­ких, электрофизиологических и пр. ЭЭГ взрослого человека высоко индивидуализирована; устойчивым индивидуально-специфическим

признаком является соотношение «сигнал-шум», на основе которого происходит отделение ВП от фоновой электроэнцефалограммы. Ин­дивидуально специфична и относительно стабильна пространствен­ная картина биоэлектрических колебаний.

Существенным фактором в межиндивидуальной изменчивости ВП и ССП являются половые различия. Наиболее изучены в этом отно­шении сенсорные ВП. У женщин отмечаются более короткие латент­ные периоды и более высокая амплитуда зрительных, слуховых и со-матосенсорных ВП [132, 134].

Вместе с тем имеются данные, подтверждающие возможность гене­тического контроля половых различий по амплитудам ВП [цит. по: 132]. При параллельном сопоставлении зрительных и слуховых ВП трех групп испытуемых — здоровых мужчин и женщин, а также пациентов с кари-

11

отипом 45Х0 (фенотипически это женщины) — были выявлены большие значения амплитуд в двух последних группах. По-видимому, в отсут­ствии Y-хромосомы формирование ВП идет по женскому типу.

Несмотря на то что во многих исследованиях отмечается индивиду­альное своеобразие ВП и ССП, не выделено каких-либо особых типов этих реакций, свойственных тем или иным группам людей, как это, например, было показано Ф. Фогелем применительно к ЭЭГ (см. гл. XIII). Однако были установлены достоверные различия в амплитудах и латен-тностях зрительных и слуховых ВП у индивидов с разными вариантами ЭЭГ. С точки зрения Ф. Фогеля, это говорит о связи индивидуальных различий в переработке информации с генетически обусловленным признаком — паттерном ЭЭГ. Такой подход открывает новую перспек­тиву для изучения биологических основ поведения в целом.

Тем не менее в общем определенные принципы деления ВП на типы по каким-либо фиксированным особенностям этих реакций не выделены. Как правило, индивидуальные различия сводятся к осо­бенностям компонентного состава ВП и различиям в амплитудах и латентностях.

Исключение составляет феномен «увеличения—уменьшения» (augmenting-reducing) [217, 218]. Он заключается в следующем: с увеличением интенсив­ности стимула амплитуда ВП сначала увеличивается, а затем, несмотря на продолжающееся усиление стимула, либо стабилизируется, либо снижается. Однако указанная закономерность проявляется по-разному у разных испыту­емых. Наиболее отчетливо индивидуальные различия обнаруживаются при высоких значениях интенсивности стимуляции: у испытуемых-«увеличителей» амплитуда ВП продолжает увеличиваться, у испытуемых-«уменьшителей» — уменьшаться. Таким образом, индивидуально-специфическим признаком здесь служит крутизна возрастания линии, отражающей зависимость амплитуды ВП от интенсивности стимула. Ретестовая надежность данного показателя отно­сительно велика, корреляции между результатами повторных исследований одних и тех же испытуемых составляют 0,6-0,8.

Предполагается, что этот феномен отражает функционирование механиз­мов индивидуальной адаптации при переработке сенсорного опыта. Он об­наруживает связь с некоторыми психологическими показателями: интеллек­том, когнитивными стилями, особенностями темперамента и личностными характеристиками. Например, тенденция к ослаблению ответа связана с ин-тровертированностью и более низкими значениями по шкале «поиска ощу­щений». Кроме того, феномен «увеличения-уменьшения» связан с биохими­ческой индивидуальностью человека, в частности с особенностями метабо­лизма медиаторов из группы катехоламинов [460]. По мнению М. Закермана, сильная индивидуальная выраженность «охранительных» механизмов прояв­ляется на уровне электрофизиологических реакций в виде ослабления отве­тов, а в поведении — в склонности к избеганию стимуляции.

В заключение следует сказать, что ВП представляют собой уни­кальный инструмент для изучения генотип-средовых соотношений в индивидуальных особенностях физиологических механизмов перера­ботки сенсорной информации. Они сочетают в себе все условия, не-

312

обходимые для такого исследования: 1) ВП в целом рассматриваются как электрофизиологический коррелят информационного процесса; 2) компонентная структура ВП соотносима с отдельными этапами, или стадиями, процесса переработки информации; 3) благодаря ре­гиональной специфичности ВП дают возможность оценить вклад ге­нотипа в особенности функционирования различных зон мозга; 4) ВП относятся к числу индивидуально-специфических реакций, парамет­ры которых характеризуются непрерывной изменчивостью, что по­зволяет ставить вопрос о роли генотипа в происхождении этой из­менчивости и использовать для его решения методы биометрического анализа.

2. ВП И ССП КАК ОБЪЕКТЫ ГЕНЕТИЧЕСКОГО ИССЛЕДОВАНИЯ

СЕНСОРНЫЕ ВЫЗВАННЫЕ ПОТЕНЦИАЛЫ

Первые генетические исследования ВП появились в 60-х годах, с тех пор их было проведено в общей сложности около 20 [см.: 132,431). В подавляющем большинстве они выполнены методом близнецов, и для них характерны те же особенности, которые отличают генетичес­кие исследования ЭЭГ, т.е. относительно небольшое количество пар и большой возрастной диапазон испытуемых, а также разные условия регистрации ЭЭГ и стимуляции.

В то же время в ряде работ используются сходные принципы по­становки исследования и последующей обработки данных. Так, в не­скольких случаях оценка внутрипарного сходства в парах МЗ и ДЗ близ­нецов проводилась по волновой форме ВП, т.е. по цифровому ряду, описывающему конфигурацию ВП с шагом дискретизации в несколько миллисекунд. Полученные цифровые ряды или их фрагменты в каж­дой паре близнецов подвергали корреляционному сопоставлению. Для получения усредненных по группам значений коэффициентов корре­ляции использовались z-преобразования индивидуальных коэффици­ентов с последующим усреднением их. Оценка достоверности разли­чий между усредненными значениями z может проводиться с помо­щью Т-критерия Стьюдента, применяется также однофакторный дисперсионный анализ и некоторые другие варианты анализа. Сопос­тавление волновых форм дает наиболее общую оценку сходства по­тенциалов, однако не учитывает, за счет каких именно компонентов возникает сходство. Необходимо также иметь в виду, что при доста­точно сходной форме двух ВП небольшой сдвиг латентных периодов может значительно снизить коэффициенты внутрипарного сходства.

В связи с функциональной неоднородностью ВП особое значение имеет генетический анализ отдельных компонентов ВП и их парамет­ров. Использование некоторых формальных критериев позволяет выя-

вить наиболее характерную для данных условий последовательность компонентов ВП. При этом латентные периоды вычисляются от мо­мента подачи стимула до пика соответствующего компонента. Оценка амплитуд может проводиться как от средней линии, так и от пика до пика. Возможно также использование более сложных алгоритмов вы­числения амплитудных параметров ВП [244, 316], а также топографи­ческое картирование параметров ВП [338].

Генетический анализ ВП целесообразно начинать с оценки пар­ной конкордантности МЗ и ДЗ близнецов по компонентной структу­ре ВП, а уже затем в парах конкордатных близнецов устанавливать меру генотипической обусловленности амплитудно-временных пара­метров ВП. В большинстве работ оценка сходства проводилась с по­мощью коэффициентов корреляции соответствующих показателей. В некоторых исследованиях наследуемость отдельных параметров оце­нивалась с помощью методов биометрической генетики с разложе­нием фенотипической дисперсии на компоненты и подбором моде­лей [132,346].

Анализ гено- и паратонической обусловленности ВП и ССП це­лесообразно проводить отдельно в трех ракурсах в зависимости от: 1) особенностей стимула (модальности, интенсивности, качествен­ных характеристик); 2) особенностей экспериментальной ситуации; 3) анализируемого компонента (его параметров и места в общей струк­туре ВП) и области его регистрации. Рассмотрим указанные направ­ления анализа.

ВЛИЯНИЕ ОСОБЕННОСТЕЙ СТИМУЛА

Наиболее существенной характеристикой стимула является его модальность, т.е. принадлежность к определенной сенсорной системе. По этому признаку выделяются зрительные, слуховые и соматосен-сорные ВП. Закономерно возникает вопрос: какое влияние оказывают факторы генотипа на формирование межиндивидуальной изменчиво­сти ВП в каждой модальности?

Роль факторов генотипа и среды наиболее изучена для зритель­ных, слуховых и, в меньшей степени, соматосенсорных ВП. Влияния генотипа неоднократно выявлялись в изменчивости ВП на вспышки умеренной интенсивности и звуковые тоны и щелчки в основном в диапазоне 60—80 дБ. Наиболее полное исследование было проведено Э. Льюисом с соавторами [316]. В нем принимали участие 44 пары МЗ, 44 пары ДЗ близнецов и 46 пар HP от 4 до 40 лет и фактически впер­вые было показано, что генотип вносит свой вклад в изменчивость волновой формы и амплитудных параметров ВП на зрительные и слу­ховые стимулы (рис. 14.2).

В этой работе анализировались также соматосенсорные ВП на элек­трокожное раздражение правого указательного пальца с интенсивно-

314

Рис. 14.2. Усредненные коэффициенты корреляции, полученные при срав­нении волновой формы ВП.

В каждой из трех групп (МЗ, ДЗ, HP) волновую форму попарно коррелировали, а затем усредняли (М6|. П - МЗ; Q- ДЗ; ■ - HP; • - р > 0,05; •• - р > 0,01.

стью, в 2 раза превышающей субъективный порог. По волновой форме соматосенсорных ВП статистически достоверных различий между МЗ и ДЗ получено не было. Изучение амплитудных показателей позволило выявить генетические влияния в изменчивости соматосенсорных ВП, но они все равно оказались меньше, чем в зрительных и слуховых ВП.

Следующей характеристикой стимула является его интенсивность. В каждой модальности стимулы могут быть слабыми, умеренными и сильными, соответственно амплитуда ВП изменяется в зависимости от интенсивности стимула. Если стимулы (вспышка, звуковой тон) слабые, то ВП имеют небольшую амплитуду. При усилении стимула амплитуда компонентов ВП возрастает, но только до определенного предела, различного у разных индивидов. По данному признаку они делятся на «уменьшителен» и «увеличителей»: у первых этот предел наступает раньше, чем у вторых.

Закономерно возникает вопрос: зависят ли проявления генетичес­кого контроля ВП от силы раздражителя? Судя по некоторым дан­ным, генетическая обусловленность амплитуды проявляется по-раз-

15



ному в ответах на стимулы различной силы [ 132, гл. IV]. В слуховых ВП увеличение интенсивности раздражителя приводит к более отчетли­вому проявлению генотипического контроля амплитуд. Различия в фак­торах, формирующих изменчивость ВП на тоны 80 дБ и 105 дБ, ана­лизировались Б.И. Кочубеем [84]. Влияние генотипа отчетливо сказы­валось в амплитудах компонентов N1 Р2 (интервал 100-200 мс): показатели наследуемости составили 0,46 и 0,79 в реакции на тон 80 дБ и 0,58 и 0,81 в реакции на тон 105 дБ.

Эта проблема исследовалась также применительно к зрительным и слуховым ВП в связи с изучением генетического контроля феноме­на «увеличения—уменьшения» [217, 218]. Изучение внутрипарного сходства динамики ВП при изменении интенсивности стимулов (вспышки) у 33 пар МЗ и 34 пар ДЗ близнецов дало внутриклассовые корреляции, свидетельствующие об увеличении наследуемости амп­литуды ВП на световые стимулы по мере возрастания яркости стиму­ла. В табл. 14.1 приведены данные для амплитудных показателей, вы­численных в интервале 76-112 мс. Из этих данных следует, что по

Таблица 14.1

Наследуемость амплитудных параметров зрительных ВП

Амплитудные	Коэффициенты	Коэффициенты	Показатель
показатели	корреляции МЗ	корреляции ДЗ	наследуемости
При разных интен-
сивностях стимула:
1-й уровень	-0,20	-0,21	0,00
2-й уровень	0,31	0,07	0,25
3-й уровень	0,40	0,02	0,39
4-й уровень	0,51	-0,04	0,52
Средние амплитуды:
Р1 00 -N140	0,59	0,36	0,35
N140 - P200	0,57	0,10	0,52
Крутизна наклона кри-
вой при росте интен-
сивности стимула:
P1 00 -N140	0,51	-0,04	0,52
N140 - P200	0,56	-0,10	0,60