Полунина А.Г.

Московский научно-практический центр наркологии

Лефтерова Н.П.

Бегачёв А.В.

Изменения спектральных показателей ЭЭГ у здоровых при повторном обследовании с двухнедельным интервалом

Журнал: Журнал неврологии и психиатрии им. С.С. Корсакова. 2011;111(2): 64-71

Просмотров : 3

Загрузок :

Как цитировать

Полунина А. Г., Лефтерова Н. П., Бегачёв А. В. Изменения спектральных показателей ЭЭГ у здоровых при повторном обследовании с двухнедельным интервалом. Журнал неврологии и психиатрии им. С.С. Корсакова. 2011;111(2):64-71.

Авторы:

Полунина А.Г.

Московский научно-практический центр наркологии

Все авторы (3)

Электроэнцефалография широко используется в исследованиях заболеваний нервной системы в течение 80 лет, однако клиническое значение выявляемых с ее помощью феноменов на электроэнцефалограмме (ЭЭГ) продолжает оставаться предметом дискуссий. Поиск эпилептической активности является единственным реальным показанием к назначению электроэнцефалографии в современной клинической практике. В то же время интерпретация таких нередких находок на ЭЭГ, как пароксизмальная θ-активность, низкоамплитудная медленноволновая активность, выраженная межполушарная асимметрия биоэлектрической активности мозга (БЭА), слабая выраженность или, напротив, гиперсинхронность α-ритма, оказываются в большинстве случаев затруднительными. Проведенные в последние годы исследования позволят по-новому оценить клиническое значение перечисленных биоэлектрических феноменов.

Создатель электроэнцефалографии H. Berger предполагал, что регистрируемые осцилляции структур головного мозга имеют прямое отношение к когнитивной деятельности и процессам, обеспечивающим функции сознания [15]. Однако до появления возможностей компьютерной обработки данных ЭЭГ это мнение не получило общего признания. Более того, такой яркий феномен, как α-ритм, долгие годы рассматривался как ритм «холостого хода», проецируемый в состоянии покоя в затылочно-теменную кору из структур таламуса. Многочисленные исследования с использованием компьютерной ЭЭГ привели к пересмотру его функционального значения [3, 5]. В настоящее время доказано, что генерация -ритма и других форм α-активности не требует участия таламуса и является производным функциональных процессов, осуществляемых корой головного мозга. Было установлено также участие медленноволновой активности (δ- и θ-) в обеспечении когнитивной деятельности у здоровых людей [3, 9], при этом до недавнего времени медленно-волновые компоненты БЭА рассматривались исключительно как патологический феномен. В целом в настоящее время мнение об основополагающем значении ритмических осцилляций структур мозга в осуществлении когнитивных функций является широко признанным в научно-исследовательских кругах [3, 9, 16].

В течение последнего десятилетия внимание исследователей привлекал вопрос о генезе активности мозга, регистрируемой в состоянии «расслабленного бодрствования», т.е. покоя. В многочисленных исследованиях, включая наши собственные, было показано, что спектральные характеристики БЭА в состоянии покоя демонстрируют высокие корреляции с интеллектом [1, 12, 14, 16]. В действительности, в так называемом состоянии «расслабленного бодрствования» когнитивная активность испытуемого не только не прекращается, а напротив, протекает весьма интенсивно. Очевидно, что пребывание в незнакомой обстановке нейрофизиологической лаборатории стимулирует активные попытки обследуемого реконструировать образ окружающего помещения и соотнести свое необычное положение с прошлым жизненным опытом. Таким образом, регистрируемая в состоянии «расслабленного бодрствования» электроэнцефалограмма по сути является нейрофизиологическим отражением интеллектуальных процессов, направленных на оценку окружающей обстановки и адаптацию в необычной для субъекта ситуации. Данные исследований с использованием функциональной магнитно-резонансной томографии также подтверждают выраженную активацию в состоянии «покоя» таких структур мозга, как медиальные отделы префронтальной коры, задние отделы поясной извилины, нижние отделы теменной коры, преклинье и медиальные отделы височной коры [4]. Перечисленные структуры объединяют в нейросеть «режима по умолчанию» (default mode), активность которой достигает максимума именно в состоянии «расслабленного бодрствования».

Компьютерная ЭЭГ нередко используется в лонгитудинальных исследованиях, в большинстве из которых изучаются изменения БЭА у пациентов с заболеваниями нервной системы. Значительный недостаток большинства подобных исследований - отсутствие повторных регистраций ЭЭГ в контрольной группе из здоровых испытуемых. Принято считать, что ЭЭГ-показатели у здоровых людей очень стабильны в отличие от неврологических больных, однако это не так. Коэффициенты корреляций между различными показателями БЭА при повторных исследованиях, действительно, очень высоки, достигая в некоторых небольших группах здоровых испытуемых 0,97 [6]. Тем не менее эти данные свидетельствуют только о сохранении рангового положения испытуемых в группе при повторном обследовании. В то же время в клинических исследованиях важно установить динамику среднегрупповых показателей, которая может быть выраженной, несмотря на сохранение рангового положения отдельных испытуемых. В единичных исследованиях, изучавших динамику спектральных показателей БЭА у здоровых людей, были продемонстрированы достоверные изменения спектральных показателей БЭА при обследованиях с месячным интервалом [2, 6, 7], несмотря на высокую стабильность рангового положения испытуемых в группе.

Представленные в настоящей статье данные являются частью исследования изменений БЭА после операций с искусственным кровообращением. Целью работы было изучение спектральных показателей ЭЭГ у здоровых с 2-недельным интервалом, где на первом этапе исследования изучалась динамика среднегрупповых показателей абсолютной мощности и средней частоты БЭА, а при повторном обследовании через 2 нед акцент был сделан на изменениях указанных показателей.

Материал и методы

Обследовали с 2-недельным интервалом 15 здоровых (в числе их было 14 женщин) в возрасте от 25 до 69 лет.

Электроэнцефалография выполнялась в изолированном помещении с использованием энцефалографа Нейрон-Спектр 4/ВП («Нейрософт», Россия). Запись БЭА проводилась в состоянии расслабленного бодрствования при закрытых глазах в режиме монополярных отведений с ипсилатеральными ушными референтными электродами. Электроды накладывались по международной схеме «10-20» (Fp1/Fp2, F3/F4, C3/C4, P3/P4, O1/O2, F7/F8, T3/T4, T5/T6, Fpz, Fz, Cz, Pz, Oz). Продолжительность записи электроэнцефалограммы составляла не менее 7 мин. Частота квантования ЭЭГ составляла 200 Гц, срез фильтра устанавливался в границах 0,50 и 35 Гц. Электродный импеданс поддерживался на уровне не более 5 kQ. Участки записанной БЭА, содержавшие двигательные, глазодвигательные, электромиографические, электрокардиологические и реовазографические артефакты, были исключены из анализа.

В анализ были включены данные 14 испытуемых, поскольку в 1 случае первичная запись содержала чрезмерное количество двигательных и мышечных артефактов. В этих случаях эпохи длительностью 4 с были подвергнуты быстрому преобразованию Фурье с расчетом показателей абсолютной мощности и средней частоты для каждого из 21 монополярного отведения в восьми частотных диапазонах: δ-1 (1-2 Hz), δ-2 (2-4 Hz), θ-1 (4-6 Hz), θ-2 (6-8 Hz), α-1 (8-10 Hz), α-2 (10-13 Hz), β-1 (13-20 Hz) и β-2 (20-30 Hz).

Статистический анализ проводили с использованием пакета статистических программ SPSS 17.0 (Chicago, IL, USA). Поскольку большинство анализировавшихся переменных имели нормальное распределение, мы использовали дисперсионный анализ для повторных измерений (Repeated Measures ANOVA). Данный метод позволяет оценить динамику глобальных показателей изучаемого признака (производное суммы показателя по всем отведениям), а также динамику признака в различных регионах мозга (производное суммы показателя в соответствующем регионе). В дисперсионный анализ были включены показатели мощности или частоты в 12 отведениях, сгруппированных в соответствии с тремя топическими факторами: центральные (F3/F4, C3/C4, P3/P4) или височные (F7/F8, T3/T4, T5/T6) отведения; лобные (F3/F4, F7/F8), височно-центральные (C3/C4, T3/T4) или теменно-височные отведения (P3/P4, T5/T6); левое или правое полушарие мозга. Дополнительно изучали динамику показателей мощности или средней частоты по отдельным отведениям с использованием непараметрического анализа для повторных измерений (тест Вилкоксона). Анализ данных по отдельным отведениям включал показатели мощности и средней частоты для каждого из 21 отведения.

Результаты

Показатели мощности БЭА

При первичном обследовании мощность БЭА была достоверно более высокой в правом полушарии мозга по сравнению с левым (рис. 1).

Рисунок 1. Абсолютная мощность БЭА (в μV2) в правом и левом полушариях (ПП и ЛП) головного мозга при первом (I) и повторном (II) обследовании.
При повторном обследовании показатели мощности БЭА стали более сходными в обоих полушариях за счет ее снижения в правом полушарии. Данная тенденция достигла статистической достоверности в частотных диапазонах θ-2 (F=8,00, p=0,030) и α-1 (F=6,79, p=0,040) и была близка к достоверности в α-2 (F=3,54, p=0,109) и δ-1 (F=2,28, p=0,092). В то же время глобальные показатели мощности БЭА не изменились у здоровых испытуемых ни в одном из частотных диапазонов (Fs<1,70, ps>0,20). При анализе динамики мощности БЭА в α- и θ-2 частотных диапазонах по отдельным отведениям было выявлено достоверное снижение мощности α-2 активности только в правом задневисочном отведении (Т6: z=-2,37, p=0,018) при сходной тенденции для θ-2 активности (T6: z=-1,86, p=0,063). Максимум снижения мощности α-1 активности был зарегистрирован в правом средневисочном отведении (T4: z=-1,782, p=0,075). Отметим также, что в отведении Т6 было выявлено достоверное снижение мощности δ-1 (z=-2,20, p=0,028), δ-2 (z=-2,21, p=0,027), β-1 (z=-2,20, ps=0,028) и β-2 (z=-2,21, p=0,027) частотных диапазонов.

Помимо межполушарных различий, имели место различия в динамике показателей мощности БЭА в переднесредневисочных отведениях по сравнению с центральными и задневисочными отведениями. Данная тенденция достигла достоверности только в β-2 частотном диапазоне (F=6,07, p=0,046) и была близка к достоверности в β-1 (F=4,76, p=0,072), δ-2 (F=4,94, p=0,065), θ-1 (F=3,80, p=0,099) и θ-2 (F=4,27, p=0,083) частотных диапазонах. Важно, что у 12 (86%) из 14 испытуемых при повторном обследовании мощность БЭА увеличилась в левых средневисочном (Т3) и/или передневисочном (F7) отведениях преимущественно в β-, θ- и β-частотных диапазонах (рис. 2).

Рисунок 2. Изменения абсолютной мощности БЭА в височных и центральных регионах при первом (I) и повторном (II) обследовании. По оси абсцисс - отделения, по оси ординат - мощность в μV2.
Изменения БЭА в правых переднесредневисочных отведениях были менее последовательными. Мощность β-1 (z=-2,20, p=0,028) и β-2 (z=-2,20, p=0,028) активности достоверно уменьшилась в отведении Т4 при сходной тенденции для F8 (z=-1,86, p=0,063). В то же время у 8 (57%) из 14 испытуемых при повторном обследовании увеличилась мощность θ-1 активности в отведении Т4, у 1 - только в δ-1 частотном диапазоне. Наконец, еще в 1 случае имело место увеличение мощности δ-активности в правом передневисочном отведении (F8).

Средняя частота БЭА

Помимо выравнивания мощности α-1 активности в правом и левом полушариях, при повторном обследовании нивелировались также межполушарные различия в показателях средней частоты α-1 активности (F=9,56, p=0,021). При этом средняя частота α-1 активности в правом полушарии, имевшая более высокие значения при первичном обследовании, значительно замедлилась (рис. 3, а).

Рисунок 3. Средняя частота (в Hz) α, δ-1, β-1 активности в правом и левом полушариях (ПП, ЛП) головного мозга при первом (I) и повторном (II) обследовании. а - лобные отведения; б - височно-центральные отведения; в - теменно-височные отведения.
Локальные различия в динамике частот α-1 активности также имели место (F=5,96, p=0,046). Так, при анализе по отдельным отведениям наиболее выраженное замедление средней частоты α-1 активности было выявлено в отведениях O1 и Oz (z=-2,03 и -2,44, p<0,05). Показатели средних частот α-2 активности, напротив, ускорились в обоих полушариях, при этом данная тенденция была более выраженной в правом полушарии (F=6,91, p=0,047; рис. 3, а). Соответственно частота α-2 активности в наибольшей степени увеличилась в отведениях Fp2, F4, Fz, C4, O2, F8 и T6 (z<-1,75).

Межполушарные различия были выявлены также в динамике показателей средней частоты δ-1 активности (F=8,00, p=0,03). При повторном обследовании δ-1 активность продемонстрировала тенденцию к генерализованному замедлению (F=2,68, p=0,15), однако выраженность данного замедления была наибольшей в левом полушарии (рис. 3, б).

Изменения показателей средней частоты β-1 активности также характеризовались различной направленностью в двух полушариях, однако имели более локальный характер в зависимости от положения электрода относительно переднезадней оси (F=8,32, p=0,026; рис. 3, в). Наиболее выраженные изменения частоты β-1 активности были зарегистрированы в отведениях F4 и Т6 (z=–1,78 и -1,69, p=0,071 и 0,090), при этом в правом лобном отведении средняя частота β-1 увеличилась при повторном обследовании, а в правом задневисочном - уменьшилась. Достоверных изменений средней частоты β-2 активности выявлено не было ни при использовании Repeated Measures ANOVA, ни при анализе средних частот β-2 активности по отдельным отведениям.

Помимо межполушарных различий, динамика показателей средней частоты δ-1 активности отличалась также в центральных и височных отведениях (F=12,8, p=0,012; рис. 4, а).

Рисунок 4. Изменения показателей средней частоты (в Hz) δ-1 и θ-2 активности в центральных и височных отведениях при первом (I) и повторном (II) обследовании. а - центральные отведения; б - височные отведения.
Следует отметить, что при первичном обследовании частота δ-1 активности в центральных отведениях была существенно выше по сравнению с височными, а при повторном обследовании эти показатели стали более сходными. Соответственно при анализе по отдельным отведениям средняя частота δ-1 активности достоверно замедлилась в отведении С3 (z=-2,00, p=0,046), P3 (z=–2,04, p=0,041), O2 (z=–2,12, p=0,034), Oz (z=–2,07, p=0,038) со сходной тенденцией для С4 (z=–1,73, p=0,084).

Направленность изменений средней частоты θ-2 активности также была различной в центральных и височных регионах (F=10,9, p=0,024), при этом в наибольшей степени данные различия были выражены в переднем и заднем регионе (рис. 4, б). Частота θ-2 активности замедлилась в височных отведениях и увеличилась или не изменилась в центральных регионах. Замедление θ-2 активности достигло достоверности в правом передневисочном отведении (F8: z=–2,00, p=0,046) и было близко к достоверности в отведении Т3 (z=–1,73, p=0,083).

Изменения показателей средней частоты δ-2 активности были менее выраженными по сравнению с δ-1 и θ-2 активностью и носили узколокальный характер, поскольку достоверности достигло только взаимодействие факторов центральный/височный регион * передне/средне/задний регион * полушарие (F=7,47, p=0,045). Анализ по отдельным отведениям показал близкое к достоверному ускорение средней частоты δ-2 активности в заднем регионе (T5: z=–1,89, p=0,059; O2: z=–1,73, p=0,083; Oz: z=–1,89, p=0,059). Достоверных изменений частоты -1 активности выявлено не было ни при использовании анализа Repeated Measures ANOVA, ни при анализе по отдельным отведениям.

Обсуждение

Результаты данного исследования свидетельствуют о значительных изменениях показателей БЭА в популяциях здоровых людей при повторных ЭЭГ обследованиях в состоянии покоя с закрытыми глазами. В обследованной нами группе здоровых изменения показателей -активности имели место преимущественно в правом полушарии. В то же время в левых височных отведениях имело место увеличение мощности медленноволновой и β-активности в сочетании с замедлением δ-1 активности в левом полушарии и замедлением θ-2 активности в височных отведениях.

В обследованной группе при первичном обследовании мощность БЭА в правом полушарии была более высокой по сравнению с левым. Кроме того, при первичном обследовании показатели средней частоты α-1 активности также были более высокими в правом полушарии по сравнению с левым. Локализация генератора α-1 и α-2 активности в правом полушарии головного мозга в состоянии покоя с закрытыми глазами была продемонстрирована в исследовании I. Kondakor и соавт. [10]. В целом межполушарную асимметрию с преобладанием амплитуды α-активности в правом полушарии можно наблюдать у большинства правшей при обычном визуальном осмотре энцефалограмм. Таким образом, наблюдавшееся в нашей популяции здоровых испытуемых распределение мощности БЭА с преобладанием правополушарных показателей является типичным феноменом, выявляемым при первичном обследовании здоровых людей.

При повторном обследовании межполушарные различия в мощности θ-2, α-1 и α-2 активности нивелировались за счет снижения мощности БЭА в правом полушарии с сопутствующим нивелированием межполушарных различий в частоте α-1 активности в связи с выраженным замедлением α-1 частоты в правом полушарии. Частота α-2, напротив, ускорилась при повторном обследовании с максимальной выраженностью данного феномена в правом полушарии. В ряде предыдущих исследований также было выявлено достоверное снижение мощности α-активности при повторном обследовании в состоянии покоя с открытыми глазами [6, 7] и увеличение средней пиковой частоты в общем α-частотном диапазоне при обследовании через сутки с закрытыми глазами [2]. В то же время M. Corsi-Cabrera и соавт. [6] не выявили достоверных изменений мощности α-1 или α-2 активности при закрытых глазах при повторном обследовании с месячным интервалом. Важно отметить, что в цитируемом исследовании изучались только глобальные показатели БЭА без учета межполушарных различий. Кроме того, в большинстве исследований ЭЭГ в состоянии покоя регистрировалось в течение 2-3 мин в отличие от 7 мин в нашем исследовании, что также могло повлиять на полученные результаты.

Помимо изменений БЭА в α-диапазоне, при повторном исследовании были зарегистрированы также достоверные изменения спектральных показателей медленно-волновой и β-активности. В левом переднесредневисочном отведении было выявлено увеличение мощности β-, θ- и δ-2 активности с сопутствующим замедлением δ-1 активности в левом полушарии и θ-2 активности в височных отведениях. Кроме того, в правом височном отведении было зарегистрировано увеличение мощности θ-1 активности с сопутствующим замедлением θ-2 активности. Следует отметить, что M. Corsi-Cabrera и соавт. [6] также зарегистрировали достоверное увеличение абсолютной мощности θ- и β-2 активности в группе здоровых женщин при повторном обследовании при закрытых глазах. Отметим также, что в исследовании I. Kondakor и соавт. [10] генераторы δ-, θ- и β-активности у здоровых испытуемых при закрытых глазах находились в левом полушарии головного мозга, при этом медленноволновые компоненты генерировались в переднецентральных отведениях, а β-активность генерировалась в левом височном регионе.

Возможна следующая интерпретация выявленной динамики спектральных показателей БЭА в обследованной группе здоровых испытуемых. В многочисленных исследованиях была продемонстрирована обратная зависимость между количеством отдаленных нейрональных популяций, включенных в функциональную нейросеть, и частотой осцилляций, генерируемой данной нейросетью [15, 17]. Например, пробы с преимущественно зрительно-перцептивным или сенсомоторным компонентом индуцируют увеличение мощности высокочастотной (γ) активности соответственно в затылочных или центральных отведениях [8, 11, 17]. Когнитивные пробы с высокими требованиями к функциям зрительно-пространственного синтеза сопровождаются увеличением когерентности α-активности в заднецентральных регионах мозга [13, 17]. В то же время функции счета и воспроизведения абстрактной информации осуществляются на фоне повышения мощности δ- и θ-активности в лобно-височных регионах мозга [9, 17]. Можно предположить, что правополушарное снижение мощности БЭА преимущественно в α- и θ-2 частотных диапазонах с формированием «фокуса» β-, δ- и θ-1 активности в левых височных отведениях свидетельствуют о смене характера когнитивной активности при повторном ЭЭГ-исследовании по сравнению с первичной регистрацией БЭА. Возможно, что большая мощность α-активности в правом полушарии при первичном обследовании являлась отражением большей вовлеченности испытуемых в оценку непосредственных слуховых и кинестетических ощущений, возникавших в процессе регистрации БЭА, с последующей «локализацией» данных ощущений в пространстве. В то же время при повторной регистрации БЭА активация левой передневисочной области (увеличение мощности β-активности), а также повышение мощности δ-2 и θ-1 активности в данном регионе, возможно, свидетельствовали о большей представленности процессов «внутренней речи» и семантического анализа общей ситуации при повторном обследовании.

Таким образом, повторные ЭЭГ-обследования здоровых людей сопровождаются физиологическими изменениями биоэлектрической активности головного мозга, которые необходимо учитывать при проведении клинических лонгитудинальных исследований с использованием ЭЭГ. Наиболее вероятным объяснением подобных изменений БЭА у здоровых людей являются изменения характера когнитивной активности на фоне адаптации к условиям регистрации ЭЭГ.

Подтверждение e-mail

На test@yandex.ru отправлено письмо с ссылкой для подтверждения e-mail. Перейдите по ссылке из письма, чтобы завершить регистрацию на сайте.

Подтверждение e-mail