В современном мире эмоциональные (аффективные) расстройства (АР), такие как, например, депрессивные, занимают первые места среди заболеваний по распространенности и влиянию на качество жизни человека. Все это в той или иной степени приводит к социальной дезадаптации, которая характеризуется нарушением адекватного взаимодействия человека с окружающей средой.

Коморбидность тревоги и депрессии сопровождается утяжелением обоих синдромов с трехкратным повышением частоты госпитализаций [1, 2], риска рецидивов и суицидальных попыток, снижением социального функционирования [3, 4]. Фактор стресса особенно критичен для жителей больших городов, так как они имеют более выраженную реакцию на стрессорные стимулы [5] и гораздо более высокий риск развития психических заболеваний [6, 7]. Кроме того, известно, что эмоциональное состояние человека, особенно негативное, влияет на его восприятие и оценку окружающей среды [8].

Зеркальной системой мозга (ЗСМ) принято считать функционально объединенные сети нейронов, одинаково реагирующие при наблюдении за определенным действием и при его выполнении. Группа итальянских ученых во главе с Джакомо Риззолатти, изучая премоторную кору обезьян с помощью вживленных электродов, открыла в середине 90-х годов прошлого века особый класс нервных клеток, названных зеркальными нейронами [9]. Первые исследования этой системы были связаны с ее моторной функцией. В частности, в электроэнцефалографических исследованиях моторную функцию связывают с десинхронизацией сенсомоторного μ-ритма, которая происходит во время выполнения определенного действия [10—12]. Как известно, μ-ритм имеет сходную частоту колебаний с α-ритмом, однако локализован в основном в области сенсомоторной коры. В недавнем исследовании [13] была выявлена связь между активацией ЗСМ и десинхронизацией сенсомоторного μ-ритма.

Важным фактором успешного функционирования в социальной среде является умение понимать и прогнозировать поведение и эмоции окружающих людей. Позже было показано, что ЗСМ играет важную роль в работе всех первичных эмоций [14]. Кроме того, ЗСМ задействована при переживании чувства боли и его представлении [15, 16]. Данные исследования показывают, насколько тесно связаны способность переживать собственные эмоции и умение понимать их у окружающих.

Основными функциями ЗСМ считают обеспечение обучения через подражание [17—20], понимание намерений и эмоций других людей, формирование социальной коммуникации [21, 22]. Таким образом, одним из физиологических субстратов социального взаимодействия служит ЗСМ.

Следует отметить, что систематические исследования роли ЗСМ человека в развитии нарушений эмоциональной сферы малочислены. Большинство исследований направлены на изучение клинически значимых психологических патологий, таких как шизофрения и аутизм, в то время как АР остаются малоизученными.

Но учитывая, что АР приводят к искажению эмоционального фона, нарушению социального взаимодействия с окружающими людьми, вопрос о функционировании ЗСМ при АР определенно имеет фундаментальную и прикладную ценность.

Цель данной работы — выявление особенностей изменений паттернов ЭЭГ и активации нейронных сетей при восприятии и реализации двигательного акта у здоровых людей и пациентов с АР.

Исследование проводили на базе ГБУЗ НПЦ психоневрологии департамента здравоохранения Москвы. Основную группу составили 15 пациентов (9 женщин, 6 мужчин, средний возраст 34±1 год) с АР. Критерии включения: диагноз «депрессивный эпизод» (F32.1, F33.1 по МКБ-10) или «смешанное депрессивное и тревожное расстройство» (F41.2), наличие дополнительного астенического или тревожного синдромов. Критерии невключения: возраст старше 45 лет, возникновение впервые депрессивного состояния из-за потери близких или сильной травмирующей ситуации (например, ДТП), черепно-мозговая травма средней и тяжелой степени в анамнезе, алкоголизм, наркотическая зависимость, сахарный диабет, органические нарушения головного мозга (киста, энцефалопатия и пр.) Пациенты проходили обследование в день поступления до начала медикаментозного лечения.

Контрольную группу составили 11 здоровых (9 женщин, 2 мужчины, возраст средний возраст 34±1 год) без психического диагноза, с критериями исключения, аналогичными таковым в основной группе.

Известно, что при выполнении моторных задач происходит десинхронизация μ-ритма. ЗСМ активируется во время наблюдения за моторным движением, представления этого движения и его выполнения. Считается, что ЗСМ опосредованно влияет на десинхронизацию μ-ритма, поэтому степень вовлеченности ЗСМ можно определить по снижению мощности ритма ЭЭГ в α-диапазоне. Для активации ЗСМ и десинхронизации μ-ритма испытуемым и пациентам предлагали сначала наблюдать за движением руки экспериментатора (сжимание кисти) в течение 30 с, затем представлять это движение с открытыми глазами (30 с) и затем самим повторить наблюдаемое и представляемое действие (30 с). Общая длительность регистрации составляла 15—20 мин.

Запись ЭЭГ осуществляли с помощью энцефалографа-анализатора ЭЭГА-21/26 Энцефалан 131−03 (Таганрог; 19 электродов по системе 10—20%, монополярно относительно объединенных ушных электродов А1 и А2) в состоянии покоя с закрытыми и открытыми (фон) глазами и во время моторных задач. Для всех отведений задавали частоту опроса 250 Гц, полосы фильтрации 0,5—60 Гц (12 дБ/октаву), импеданс менее 10 кОм. Записи ЭЭГ обрабатывали методом спектрально-корреляционного анализа на основе быстрого преобразования Фурье, из всех частотных диапазонов, представленных в спектре, необходимо было оставить лишь α-диапазон (8—13 Гц).

Статистический анализ осуществляли с использованием критерия Вилкоксона для парных сравнений, критерия Манна—Уитни и дисперсионного анализа ANOVA для повторных измерений.

В программе LORETA была выполнена обратная задача ЭЭГ — локализация источников электрической активности в мозге [23—25]. С помощью программы LORETA осуществляли локализацию нейронных сетей, активизирующихся во время функциональных проб, в том числе ЗСМ. Для этого с помощью статистических методов, применимых для пространственной томографии, реализованных в пакете программы LORETA, производили последовательные вычитания распределений интенсивности пространственных вокселей для каждой из моторных задач из фоновой пробы соответственно. В программе LORETA не производили усреднения по всем каналам, абсолютные значения амплитуд спектральной мощности от каждого канала на трехмерной модели черепа использовали для вычисления локализации источников в глубине мозга.

Методики исследования одобрены Этическими комитетами Института высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН и ГБУЗ «Научно-практический центр психоневрологии» Департамента здравоохранения Москвы.

Первая задача исследования заключалась в том, чтобы выявить, происходила ли десинхронизация μ-ритма во время наблюдения, представления и выполнения моторных действий. Для этого был проведен спектральный анализ 5-секундных фрагментов ЭЭГ.

Сравнение критерием Вилкоксона абсолютных значений амплитуд спектральной мощности фрагментов ЭЭГ при выполнении проб с фоновой ЭЭГ показало, что во всех сравнениях в обеих группах есть достоверные различия (рис. 1).

Известно, что в состоянии покоя с открытыми глазами в α-диапазоне в теменных и центральных областях, кроме зрительного α-ритма, можно также наблюдать сенсомоторный μ-ритм и иногда слуховой κ-ритм (преимущественно в височных областях). Сенсомоторный μ-ритм, в свою очередь, подавляется при двигательной активности человека, поэтому различия абсолютных значений амплитуд спектральной мощности между фрагментами ЭЭГ, зарегистрированными при открытых глазах и при выполнении пробы на сжимание, должны быть связаны по большей части с десинхронизацией μ-ритма в паттерне ЭЭГ. Снижение мощности α-активности во время наблюдения и представления, по-видимому, связано с десинхронизацией как μ-ритма, так и α- и κ-ритмов, поскольку дифференцировать их в более сложных задачах достаточно трудно. Однако, поскольку десинхронизация μ-ритма, по данным литературы [13, 26], связана с активацией ЗСМ при наблюдении, представлении и выполнении моторных действий, результаты электроэнцефалографии можно рассмотреть с точки зрения вовлечения данной системы.

Получены также результаты сравнения относительных значений амплитуд спектральной мощности ЭЭГ между двумя группами с помощью U-критерия Манна—Уитни (рис. 2).

Дисперсионный анализ ANOVA с повторными измерениями выявил, что фактор «группа испытуемых», а также взаимодействие факторов «группа» + «задача» не влияли на полученные результаты. Однако фактор «задача» достоверно влиял на полученные изменения относительной мощности α-ритма (табл. 1).

Таким образом, при сжимании кисти руки происходила большая десинхронизация в области α-частот, по-видимому, за счет большей десинхронизации именно μ-ритма, поскольку сенсомоторный μ-ритм десинхронизируется в первую очередь при непосредственном выполнении движения.

Для получения картины пространственного трехмерного распределения интенсивности активированных систем нейронов анализировали разницы интенсивностей распределенных внутри мозга источников для каждого из сравнений в α-диапазоне. Разность распределения интенсивностей вокселей при выполнении задачи и в фоне при открытых глазах отражает работу нейронных сетей, активированных данной задачей. Таким образом, мы получим распределение активации систем, которые задействованы при наблюдении, представлении и выполнении движения, в том числе ЗСМ.

При обработке результатов была задана следующая последовательность сравнения для двух групп испытуемых: наблюдение—фон, представление—фон, выполнение—фон. Таким образом, области положительной интенсивности представляют собой зоны активации, задействованные при выполнении задач (наблюдении, представлении и выполнении движения). Области отрицательной интенсивности представляют собой зоны, более активные при открытых глазах в фоне, т. е. области, в которых происходит генерация ритмов в α-диапазоне, в том числе μ-ритма.

В табл. 2 представлены

На рис. 3 (см.)

У пациентов можно наблюдать ярковыраженную асимметрию. В сравнении наблюдение—фон и представление—фон максимальная активация систем, задействованных в задачах, происходит в левой височной доле в нижней и средней височных извилинах, полях Бродмана 38 и 21 и намного меньше в лобной доле в нижней, средней и верхней лобных извилинах в полях Бродмана 10, 11, 47. В последней задаче «выполнение» интенсивность положительной активации намного меньше.

Следует отметить, что в отличие от здоровых у пациентов наблюдалась выраженная асимметрия активации лобных и височных долей. Подобные явления нередко наблюдаются у больных с различными АР. В последней пробе с выполнением двигательного акта интенсивность зон активации была заметно снижена. Кроме того, в первых двух сравнениях с наблюдением и представлением движения практически не наблюдалось отрицательных зон, которые представляют собой большую активацию в фоновом состоянии, т. е. областей, которые предположительно являются генераторами α- и μ-ритмов. Это может означать, что у пациентов при выполнении проб «наблюдение» и «представление» активность этих генераторов не была снижена. Возможно, у больных с АР может быть нарушена связь ЗСМ с подавлением μ-ритма.

Поскольку ЗСМ активируется как при просмотре, так и при выполнении и представлении действия, выявив общие для этих задач области высокой интенсивности, можно предположить зоны активации ЗСМ. Исследование полей Бродмана с максимальной интенсивностью вокселей выявило некоторые сходные паттерны. В контрольной группе определены следующие общие положительные поля Бродмана — 38, 10, 11, 21, 47, а отрицательные — 23, 31, 40, 30. В группе пациентов с АР наблюдались несколько другие общие поля Бродмана: положительные — 21, 22, 38; отрицательные — 40, 13.

Таким образом, положительные области активации являются общими для всех трех задач, т. е. области активации ЗСМ несколько различаются у здоровых испытуемых и пациентов.

В контрольной группе области положительной активации наблюдаются в височной доле в верхней, средней и нижней височных извилинах в полях Бродмана 38, 21, кроме того, в лобной доле в нижней, средней и верхней лобных извилинах в полях Бродмана 10, 47 и 11.

Более того, у здоровых во всех трех сравнениях можно наблюдать области, окрашенные синим цветом (отрицательные), которые более активны в фоновом состоянии с открытыми глазами. Это поля Бродмана 23, 31, 30, 40 лимбической коры задней поясной извилины.

Немного другую картину можно наблюдать у пациентов с А.Р. При этом в ходе выполнения задач максимальная активация систем у пациентов с АР происходит именно в левой височной доле в нижней и средней височных извилинах, полях Бродмана 38, 21 и 22, а лобные доли (поля Бродмана 10, 11, 47) практически не задействуются.

Известно, что функция лобных долей связана с организацией произвольных движений, двигательных механизмов речи, регуляцией сложных форм поведения, процессов мышления [27]. В извилинах лобной доли сконцентрировано несколько функционально важных центров. Передняя центральная извилина является «представительством» первичной двигательной зоны и вместе с прилегающими задними отделами лобных извилин является центром произвольных движений [28].

Функция височной доли связана с восприятием слуховых, вкусовых, обонятельных ощущений, анализом и синтезом речевых звуков. Височные доли также играют важную роль в организации сложных психических процессов, в частности памяти.

Таким образом, у лиц контрольной группы при наблюдении, представлении и выполнении моторного действия активировались области, отвечающие за выполнение произвольных движений (лобные доли, поля Бродмана 10, 11, 47), а также области, связанные со слуховыми процессами и процессами памяти (поля Бродмана 38, 21). Возможно, что функционально в этих областях включается в работу ЗСМ (рис. 4,).

Таким образом, в результате исследования обнаружено следующее:

— десинхронизация α- и μ-ритма происходит и у здоровых, и у пациентов с АР, при этом в большей степени при выполнении действия;

— активность сетей покоя у здоровых наблюдалась в задней поясной извилине лимбической коры и была выше, чем у пациентов с АР;

— у здоровых ЗСМ функционирует в лобных отделах в лобных верхней, средней и нижней извилинах (поля Бродмана 10, 11) и в височных областях в средней и нижней височных извилинах (поля Бродмана 38, 21);

— у пациентов с АР активность сетей покоя либо ниже, чем у здоровых, либо не происходит в достаточной степени их «выключения» при выполнении задач;

— ЗСМ у пациентов с АР функционирует по большей части только в левой височной области (поля Бродмана 21, 22, 38).

Работа выполнена при поддержке Российской академии наук и гранта РФФИ № 16−06−00091А.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

*e-mail: e.d.smirnova@yandex.ru; ORCID org/0000-0003-4699-0655