УДК 616.8

Динамика ЭЭГ-активности при восприятии текстов различного содержания

Журжу Арина Сергеевна – студентка Института биохимических технологий, экологии и фармации Крымского федерального университета имени В. И. Вернадского.

Суховей Юлия Дмитриевна – студентка кафедры Философии, психологии и педагогики Лечебного факультета Кубанского государственного медицинского университета.

Аннотация: Исследование мозговой деятельности человека при восприятии сложной информации является одной из наиболее актуальных научных проблем.

В настоящее время в нейрофизиологии довольно хорошо известны основные мозговые механизмы кодирования данных. Вместе с тем, до сих пор практически не решена проблема мозгового обеспечения процессов переработки семантических показателей. Сравнительно недавно в исследовании мозговых механизмов кодирования тех или иных данных ученые обратились к процессам восприятия целостных семантических структур, а именно текстов, которые представляют собой наиболее адекватную для человеческого мозга информацию.

Ключевые слова: электроэнцефалограмма, сенсомоторный ритм, система зеркальных нейронов, центральная нервная система, транскраниальная магнитная стимуляция, моторно-вызванные потенциалы, магнитоэнцефалография, кора больших полушарий, расстройства аутистического спектра, функциональная магнитно-резонансная томография, позитронно-эмиссионная томография.

Введение

Между действительными и потенциальными связями семантических систем с функционированием мозга существуют реальные отношения. Однако, кроме особенностей межполушарных взаимодействий, об этих различиях известно сравнительно мало.

Данная работа направлена на изучение динамики ЭЭГ – активности при восприятии текстов различного содержания (абстрактного и образного) и может быть использована в психофизиологической диагностике в качестве основы для разработки методов коррекции поведения детей с расстройствами аутистического спектра. Кроме того, полученные в исследовании данные и сделанные на их основе научные выводы, могут найти практическое применение в индивидуальном подходе к обучению.

Научная новизна: в данной работе впервые рассмотрена динамика ЭЭГ – активности при восприятии текстов различного содержания (абстрактного и образного).

Научно-практическое значение: данная работа может стать основой для последующего изучения и коррекции симптомов у детей с РАС.

Цель исследования

Цель данного исследования состояла в установлении значимых связей между информационными характеристиками текстов и индивидуальными особенностями динамики мозговой деятельности человека, зависящими от особенностей фоновой ЭЭГ.

В качестве основной гипотезы выступает предположение о том, что при прослушивании текстов абстрактного и образного содержания показатели динамики мозговой деятельности человека, зависящие от особенностей фоновой ЭЭГ, будут изменяться в зависимости от стилистических особенностей прослушиваемого текста.

В соответствии с целью и гипотезой исследования были поставлены следующие задачи:

  1. Провести обзор литературных данных по теме исследования.
  2. Освоить методику регистрации и анализа ЭЭГ.
  3. Зарегистрировать ЭЭГ при прослушивании текстов абстрактного и образного содержания.

Материалы и методы

ЭЭГ у детей и взрослых при прослушивании текстов абстрактного и образного содержания. Предмет исследования: процесс изменения показателей активности ЭЭГ у испытуемых при прослушивании текстов различного содержания.

Метод электроэнецефалографии

Электроэнцефалография представляет собой нейрофизиологический процесс исследования состояния головного мозга, который измеряет изменения активности нейронов, связанные с током во внеклеточном пространстве, создаваемым локальными полевыми потенциалами. Такие полевые потенциалы могут быть либо возбуждающими, также известными как возбуждающие постсинаптические потенциалы (ВПСП), либо тормозными, также известными как тормозные постсинаптические потенциалы (ТПСП) по своей природе. Электроэнцефалограмма (ЭЭГ) фиксирует не только физиологическую корковую активность, а также поля электрической активности, генерируемые другими источниками, такими как сердечный, миогенный и электромагнитный, среди прочих. [4]

Базальные корковые ритмы – это физиологические ритмы альфа-диапазона, которые присутствуют в нормальном здоровом мозге. Альфа-ритмы включают в себя следующие ритмы: (1) альфа-ритм, (2) мю-ритм и (3) третий ритм (также может встречаться в тета-диапазоне) [6]. Третий ритм считается фрагментированным.

Кроме того, корковые ритмы также охватывают ритмы тета-диапазона и ритмы бета-диапазона.

Терминология и определения базальных корковых ритмов

Ритм – это термин, используемый в электрофизиологии для описания непрерывной, повторяющейся активности ЭЭГ, которая происходит без перерыва. Альфа-ритм – это описательный термин, где альфа относится к зрелой нормальной частоте, которая находится в альфа-диапазоне от 8 до 13 в секунду [7]. Термин альфа-ритм следует отличать от «альфа-частоты», которая описывает снижение активности ЭЭГ от 8 до 13 раз в секунду. Нормальная затылочная альфа – частота у человека формируется только к восьми – десяти годам. Таким образом, можно сказать, что термин «альфа-ритм» следует использовать для взрослых людей, и его следует избегать в педиатрии. Международная федерация обществ электроэнцефалографии и клинической нейрофизиологии (IFSECN) предложила следующие критерии, определяющие альфа-ритм у взрослых как «ритм с частотой от 8 до 13 в секунду», амплитуда которого составляет от 15 до 45 мкВ. Максимально альфа – ритм проявляется во время расслабленного бодрствования, распределяется по затылочным областям головы. Он усиливается при закрытии глаз при физическом расслаблении и умственной бездеятельности, и блокируется (т.е. исчезает) или ослабляется (т.е. уменьшается по амплитуде) зрительными и умственными усилиями» [7]. Такое целостное определение включает в себя 3 основных критерия для определения такого ритма:

  • морфология;
  • реактивность;
  • локализация.

Все три критерия должны присутствовать, чтобы правильно идентифицировать этот существенный ритм. Отсутствие любой из этих особенностей ставит под сомнение интересующую активность ЭЭГ.

Мю – 12-я буква греческого алфавита, означает «роландический» ритм. Его называли «прецентральным альфа-ритмом», «роландическим альфа-ритмом», «центральным альфа-ритмом» и «соматосенсорным альфа-ритмом» в связи с его корковым происхождением. Другие названия включают «альфоидную активность», «аркадный ритм» и «гребенчатый ритм», происходящие от его морфологии.

Зубцы калитки были впервые описаны Рейхером и Лебелем [8]. Калитки, возможно, могут представлять собой нормальный фрагментированный третий ритм [9, 10]. Последний был отдельно назван «височным альфоидным ритмом» или «третьим ритмом» и отличался от заднего преобладающего ритма и мю-ритмов, являющихся первым и вторым кортикальными альфа-ритмами соответственно.

Реактивность

Альфа-ритм может быть временно заблокирован или ослаблен устойчивым открытием глаз и/или умственной деятельностью (также называемой эффектом Бергера) [11] и усилен сенсорной стимуляцией [12]. Сообщается, что альфа-ритм меняется в течение менструального периода. Частота наиболее высока в предовуляторную (5–14 дни) и предменструальную (23–28 дни) фазы, а самая низкая – в менструальную (1–5 дни) и лютеиновую (15–23 дни) фазы. Асимметричная реактивность отражает аномалию на нереактивной (или менее реактивной) стороне. [13] Гипертермия (> 41 C) приводит к замедлению альфа – ритма. Кардиостимулятор увеличивает альфа-частоту на 1-2 Гц, что, как полагают, связано с усилением мозгового кровообращения.

Мю-ритм присутствует во время бодрствования и исчезает в период сонливости, подобно альфа-ритму. Это также было описано во время быстрого сна; это контрастирует с альфа-ритмом. Нидермейер сообщил, что такая реактивность была продемонстрирована у людей с ампутированными конечностями, пытающихся передвигаться на фантомной конечности. Такое затухание распознается как десинхронизация ЭЭГ из-за предполагаемого коркового торможения, вызванного планированием движений.[14].

Третий ритм можно наблюдать во время бодрствования и сна. Лучше всего это видно во время сонливости и легкого сна. Он локализуется над височными областями и может быть виден односторонне или двусторонне со смещающимся вариабельным преобладанием. Когда речь идет о третьем ритме, считается, что он блокируется слуховой стимуляцией.

Бета-ритм

Бета-активность в диапазоне 13-30 Гц часто наблюдается в состоянии бодрствования у взрослых и детей. Он наиболее выражен в лобных и центральных отведениях, обычно симметричен и имеет низкую амплитуду (10-20 мкВ). Бета-активность разрешается в более глубоких стадиях сна. [6]

Результаты и обсуждения

Регистрацию динамики ЭЭГ активности головного мозга осуществляли при прослушивании текстов образного и абстрактного содержания у 10 взрослых испытуемых. Во время регистрации ЭЭГ участники исследования находились в освещенной комнате в положении сидя в кресле. Сначала испытуемым предлагалось полностью расслабиться, в положении сидя, чтобы отследить активность альфа-ритма. После этого, испытуемым предлагалось заслушать поочередно два текста. Сначала они прослушивали запись стихотворения, далее – текст образного содержания, направленный на активацию двигательной активности. Запись и того, и другого текстов проводилась как при закрывании, так и при открывании глаз. В результате мы проследили, что графики заметно отличаются в зависимости от содержания прослушиваемого текста и состояния глаз (открыты или закрыты).

Выводы

Результатом анализа ряда работ, использующих регистрацию ЭЭГ в контексте различного рода исследований речевой коммуникации и рассмотренных в данной статье, становится понимание того, что нейрональная синхронизация, отражающаяся в паттерне реакций ЭЭГ, представляет собой механизм, с помощью которого мозг объединяет различные типы информации, содержащиеся в речевом сообщении. Путем анализа изменений мощности ритмов ЭЭГ в сочетании с предъявлением широкого набора вербальных задач можно выявить механизмы функционирования языковой сети мозга. [3]

В настоящее время установлено, что для понимания предложения запускается две группы взаимосвязанных когнитивных операций: сначала поиск в памяти фонологических, синтаксических и семантических свойств слов, а затем интеграция информации в общее представление о смысле высказывания. Стадия поиска слов у взрослых и детей сопровождается усилением мощности тета-ритма. Стадия интеграции слов в предложение сопровождается ростом тета-, бета-, и гамма-ритмов. При этом для детей рост тета-ритма более характерен, чем для взрослых. Чем выше реактивность указанных ритмов, тем лучше развиты у детей речевые навыки. Однако в условиях относительного покоя для ЭЭГ детей с высоким уровнем развития речи характерен умеренный уровень мощности тета- и бета-ритмов и высокий – альфа- и мю-ритмов ЭЭГ.

Выявленные закономерности позволяют наметить способы коррекции речевого развития детей с помощью методики биологической обратной связи по ЭЭГ.

Список литературы

  1. Бехтерева Н.П., Бундзен П.В., Гоголицын Ю.Л. Мозговые коды психической деятельности. Л.: Наука, 1977.
  2. Блум Ф., Лайзерсон А., Хофстедтер Л. Мозг, разум и поведение. М.: Мир, 1988.
  3. Данилова Н.Н., Крылова А.Л. Физиология высшей нервной деятельности. М.: МГУ, 1989.
  4. Зенков Л.Р. Клиническая электроэнцефалография (с элементами эпилептологии). Руководство для врачей / Л.Р.Зенков. – 5е изд. – М. :МЕДпрессинформ, 2012. – 356 с.
  5. Костандов Э.А. Функциональная асимметрия полушарий мозга и неосознаваемое восприятие. М.: Наука, 1983.
  6. Niedermeyer E. Alpha rhythms as physiological and abnormal phenomena. Int J Psychophysiol. 1997 Jun;26(1-3):31-49.
  7. Kozelka JW, Pedley TA. Beta and mu rhythms. J Clin Neurophysiol. 1990 Apr;7(2):191-207.
  8. Reiher J, Lebel M. Wicket spikes: clinical correlates of a previously undescribed EEG pattern. Can J Neurol Sci. 1977 Feb;4(1):39-47.
  9. Tatum WO, Husain AM, Benbadis SR, Kaplan PW. Normal adult EEG and patterns of uncertain significance. J Clin Neurophysiol. 2006 Jun;23(3):194-207.
  10. Shinomiya S, Fukunaga T, Nagata K. Clinical aspects of the "third rhythm" of the temporal lobe. Clin Electroencephalogr. 1999 Oct;30(4):136-42.
  11. Bazanova OM, Vernon D. Interpreting EEG alpha activity. Neurosci Biobehav Rev. 2014 Jul;44:94-110.
  12. Markand ON. Alpha rhythms. J Clin Neurophysiol. 1990 Apr;7(2):163-89.
  13. Becker D, Creutzfeldt OD, Schwibbe M, Wuttke W. Changes in physiological, EEG and psychological parameters in women during the spontaneous menstrual cycle and following oral contraceptives. Psychoneuroendocrinology. 1982;7(1):75-90.
  14. Chatrian GE, Petersen MC, Lazarte JA. The blocking of the rolandic wicket rhythm and some central changes related to movement. Electroencephalogr Clin Neurophysiol. 1959 Aug;11(3):497-510.

Интересная статья? Поделись ей с другими: