Количественные характеристики альфа-ритма электроэнцефалограммы у лиц с алкогольной зависимостью

Читать метаданные

ЦЕЛЬ ИССЛЕДОВАНИЯ

Изучить количественные характеристики альфа-ритма у пациентов с алкоголизмом в зависимости от основных клинико-динамических особенностей заболевания.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ

Были обследованы 76 пациентов в возрасте от 24 до 55 лет с алкогольной зависимостью. В качестве группы контроля обследованы 45 здоровых лиц. Регистрация и анализ биоэлектрической активности головного мозга осуществлялись при помощи 16-канального энцефалографа в состоянии спокойного бодрствования при закрытых и открытых глазах. Анализировались значения абсолютной спектральной мощности альфа-ритма, проводилась оценка микроструктуры альфа-веретена, оценивался индекс реактивности альфа-ритма.

РЕЗУЛЬТАТЫ

Значения спектральной мощности альфа-ритма при закрытых глазах были статистически значимо ниже у пациентов с алкогольной зависимостью во всех отведениях (p<0,05), кроме передневисочных и средневисочных. Микроструктура альфа-веретена у пациентов с алкогольной зависимостью в основном была представлена плоским (59,2%) или низкоамплитудным (28,9%) типом с преобладанием ускоренного ритма (40,8%). Степень депрессии альфа-ритма в отведениях P3 (p=0,043), P4 (p=0,047), O2 (p=0,039), T5 (p=0,037) и T6 (p=0,002) оказалась статистически значимо менее выражена у пациентов с алкогольной зависимостью по сравнению с контрольной группой. Обнаруженная редукция альфа-мощности в покое у пациентов сопровождалась более высокой скоростью формирования алкогольной зависимости и более ранним началом первой пробы алкоголя. Сниженный индекс реактивности альфа-ритма указывал на более продолжительный период алкогольного абстинентного синдрома, выраженную тягу к алкоголю (крейвинг) и прогредиентность.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Получены данные о том, что некоторые аспекты аддиктивного поведения сопровождаются значимыми объективными функциональными изменениями головного мозга.

Ключевые слова:

алкогольная зависимость

количественная электроэнцефалография

альфа-ритм

альфа-веретено

эффект Бергера

спектральная мощность

Авторы:

Галкин С.А.

ФГБНУ «Томский национальный исследовательский медицинский центр Российской академии наук»

ORCID: 0000-0002-7709-3917

Кисель Н.И.

Научно-исследовательский институт психического здоровья, Томский национальный исследовательский медицинский центр РАН

Мандель А.И.

Научно-исследовательский институт психического здоровья ФГБНУ «Томский национальный исследовательский медицинский центр Российской академии наук»

Бохан Н.А.

ФГБНУ «Томский национальный исследовательский медицинский центр Российской академии наук»

ORCID: 0000-0002-1052-855X

Дата поступления:

28.07.2021

Дата принятия в печать:

20.09.2021

Список литературы:

Воеводин И.В., Пешковская А.Г., Галкин С.А. и др. Социальная адаптация и психическое здоровье студентов-мигрантов в Сибири. Социологические исследования. 2020;11:157-161. https://doi.org/10.31857/S013216250010306-9
Probst C, Manthey J, Neufeld M, et al. Meeting the Global NCD Target of at Least 10% Relative Reduction in the Harmful Use of Alcohol: Is the WHO European Region on Track? Int J Environ Res Public Health. 2020;17(10):3423. https://doi.org/10.3390/ijerph17103423
Галкин С.А., Пешковская А.Г., Рощина О.В. и др. Особенности мозговой активности при алкогольной зависимости в задаче на ингибиторный контроль. Бюллетень сибирской медицины. 2020;4:38-45. https://doi.org/10.20538/1682-0363-2020-4-38-45
Галкин С.А., Рощина О.В., Кисель Н.И., и др. Клинические и нейрофизиологические особенности при алкогольной зависимости и при ее коморбидности с аффективными расстройствами. Журнал неврологии и психиатрии им. С.С. Корсакова. 2020;10:56-59. https://doi.org/10.17116/jnevro202012010156
Parvaz MA, Moeller SJ, Malaker P, et al. Abstinence reverses EEG-indexed attention bias between drug-related and pleasant stimuli in cocaine-addicted individuals. J Psychiatry Neurosci. 2017;42(2):78-86. https://doi.org/10.1503/jpn.150358
Ceballos NA, Bauer LO, Houston RJ. Recent EEG and ERP findings in substance abusers. Clin EEG Neurosci. 2009;40(2):122-128. https://doi.org/10.1177/155005940904000210
Rosen BQ, O’Hara R, Kovacevic S, et al. Oscillatory spatial profile of alcohol’s effects on the resting state: anatomically-constrained MEG. Alcohol. 2014;48(2):89-97. https://doi.org/10.1016/j.alcohol.2013.12.004
Meyrel M, Rolland B, Geoffroy PA. Alterations in circadian rhythms following alcohol use: A systematic review. Prog Neuropsychopharmacol Biol Psychiatry. 2020;99:109831. https://doi.org/10.1016/j.pnpbp.2019.109831
Галкин С.А., Рощина О.В., Кисель Н.И. и др. Нейрофизиологические особенности пациентов с различным темпом формирования алкогольной зависимости. Вопросы наркологии. 2019;9:31-39.
Finn PR, Justus A. Reduced EEG alpha power in the male and female offspring of alcoholics. Alcohol Clin Exp Res. 1999;23(2):256-262.
Базанова О.М. Современная интерпретация альфа-активности электроэнцефалограммы. Успехи физиологических наук. 2009;3:32-53.
Мельников Е.М. Реакция активации на электроэнцефалограмме химически зависимых лиц: связи с наркологическими и психологическими переменными и изменения в контексте тренинга нейробиоуправления. Бюллетень сибирской медицины. 2014;4:66-72.
Moosmann M, Ritter P, Krastel I, et al. Correlates of alpha rhythm in functional magnetic resonance imaging and near infrared spectroscopy. Neuroimage. 2003;20(1):145-158. https://doi.org/10.1016/s1053-8119(03)00344-6
Becker R, Knock S, Ritter P, et al. Relating Alpha Power and Phase to Population Firing and Hemodynamic Activity Using a Thalamo-cortical Neural Mass Model. PLoS Comput Biol. 2015;11(9):e1004352. https://doi.org/10.1371/journal.pcbi.1004352
Галкин С.А. Особенности гемодинамики и тонуса церебральных сосудов у пациентов с алкогольной зависимостью. Наркология. 2021;4:45-50.

Закрыть метаданные

Алкоголь по уровню злоупотребления входит в пятерку основных факторов риска различных заболеваний, инвалидности и смертности во всем мире [1]. Согласно данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), расстройства, связанные с употреблением алкоголя, составляют около 9,6% всех заболеваний, которые в свою очередь являются в 7,4% случаев причиной смерти [2]. Алкогольная зависимость — одно из психопатологических состояний, тесно связанных с изменением церебрального электрогенеза. Как показали многочисленные исследования, в процессе формирования и течения аддиктивных расстройств нарушается мозговая ритмика во всех частотных диапазонах [3—6]. Количественная электроэнцефалография (кЭЭГ) — доступный и неинвазивный метод, который позволяет изучать электрическую активность мозга как в состоянии покоя, так и связанную с когнитивными процессами [3]. Увеличение тета- и абсолютной мощности бета-ритма является основным коррелятом кЭЭГ в состоянии покоя, выявляемым у лиц с алкогольной зависимостью [4, 7]. Что касается диапазона дельта-частот у пациентов с алкогольной зависимостью, имеются сообщения как об увеличении, так и о снижении дельта-активности, поэтому на данный момент он остается неоднозначным [7, 8]. В некоторых исследованиях описывается снижение альфа-активности у пациентов с алкогольной зависимостью [9, 10]. Увеличение бета- и снижение альфа-активности связано с гомеостатическим дисбалансом корковой возбудимости [4, 7], ведущего к растормаживанию/гипервозбудимости центральной нервной системы.

Алкогольная зависимость связана с поведенческой гипервозбудимостью. Поскольку снижение альфа-активности указывает на повышение возбудимости коры головного мозга, важно определить, является ли снижение альфа-ритма нейрофизиологическим признаком, уникальным для пациентов с алкогольной зависимостью и нехарактерным для здоровых субъектов. В ряде работ подчеркивается, что полное понимание количественных характеристик альфа-ритма требует учета как минимум трех параметров: спектральной мощности, микроструктуры альфа-сегментов (веретен), выраженности реакции активации (подавления альфа-ритма при открывании глаз) [11]. Сегодня существуют многочисленные данные об изменении мощности альфа-активности при алкогольной зависимости [9, 10]. Исследования характеристик альфа-веретен ЭЭГ у пациентов с аддиктивной патологией обнаружить не удалось. Работы по исследованию реакции активации (эффект Бергера) у лиц с алкогольной зависимостью в литературе исчисляются единицами [12].

Цель исследования — изучение количественных характеристик альфа-ритма и их связи с основными клинико-динамическими особенностями заболевания у пациентов с алкоголизмом.

Материал и методы

Выборку исследования составили пациенты, проходившие лечение в клинике НИИ психического здоровья (отделение аддиктивных состояний) Томского НИМЦ. Всего были обследованы 76 пациентов (16 женщин, 60 мужчин) в возрасте от 24 до 55 лет с установленным диагнозом «психические и поведенческие расстройства, вызванные употреблением алкоголя, синдром зависимости» (F10.2 по МКБ-10). Обследование пациентов проводилось после детоксикации. Исследование соответствовало всем положениям Хельсинкской декларации и было одобрено Локальным этическим комитетом. Все испытуемые дали письменное информированное согласие.

Формирование выборки и клиническую оценку состояния пациентов осуществляли квалифицированные врачи-наркологи с применением стандартизованной карты описания пациентов, которая включала идентифицирующие больного данные, анамнез жизни, наркологический анамнез, неврологический и соматический статусы. В качестве основных переменных, характеризующих алкогольную зависимость, использовались возраст первой пробы алкоголя, возраст начала систематического употребления алкоголя, прогредиентность (скорость формирования алкогольной зависимости), давность заболевания, частота употребления алкоголя, длительность алкогольного абстинентного синдрома (ААС), длительность последней ремиссии. Для оценки крейвинга была использована обсессивно-компульсивная шкала употребления алкоголя (ОКШ) (табл. 1).

Таблица 1. Клиническая характеристика пациентов

Показатель	Me [Q₁; Q₃]
Прогредиентность, годы	4 [2; 6]
Возраст первой пробы алкоголя, годы	16 [15; 17]
Возраст начала систематического употребления алкоголя, годы	24 [20; 27]
Давность заболевания, годы	11 [5; 20]
Длительность ремиссии, мес	11 [2; 16]
Потребление алкоголя, дни в нед	5 [4; 7]
Продолжительность ААС, дни	3 [3; 4]
ОКШ	38 [33; 46]

Критерии включения: установленный диагноз алкогольной зависимости по МКБ-10, добровольное согласие на участие в исследовании.

Критерии невключения: хронические соматические расстройства в стадии обострения, эпилепсия, выраженные органические поражения головного мозга (киста, энцефалопатия и др.), черепно-мозговые травмы любой степени тяжести в анамнезе, коморбидные психические расстройства (аффективные расстройства, умственная отсталость, шизофрения и др.), отказ от участия в исследовании.

В качестве группы контроля были обследованы 45 психически и соматически здоровых лиц, сопоставимых по полу и возрасту основной группе с аналогичными критериями исключения.

Регистрация и анализ биоэлектрической активности головного мозга осуществлялись при помощи 16-канального энцефалографа Неврополиграф по международной системе «10—20», монополярно от фронтальных, центральных, теменных, затылочных и височных слева и справа) отведений (рис. 1). В качестве референта использовались объединенные электроды, расположенные на мочках ушей (A₁, A₂), заземляющий электрод — в отведении Fpz. Сопротивление электродов не превышало 10 кОм. Частоты среза фильтров верхних и нижних частот составляли 1,5 и 50 Гц, частота квантования — 250 Гц. Проводилась 2-минутная проба в покое с закрытыми глазами и 30-секундная проба с открытыми глазами. На полученных ЭЭГ-записях удалялись артефактные фрагменты путем обнуления независимых компонент ЭЭГ (ICA-анализ). Дополнительно с помощью автоматической процедуры из дальнейшего анализа исключались эпохи, в которых наблюдались чрезмерно большие потенциалы (>150 мкВ). Длительность анализируемых участков равнялась продолжительности всей пробы.

Рис. 1. Система «10—20».

Анализировались значения абсолютной спектральной мощности (мкВ²) для альфа-(8—13 Гц) ритма по всем отведениям ЭЭГ. Оценка микроструктуры альфа-веретен проводилась по параметрам внутрисегментарной вариабельности амплитуды и средней частоте. Выраженность реакции активации (эффекта Бергера) определялась по формуле:

где Ra — выраженность реакции активации; Pзг и Pог — спектральная мощность альфа-ритма при закрытых и открытых глазах, мкВ². Исходя из того, что альфа-ритм наиболее выражен в теменно-затылочных отделах коры головного мозга, для каждой записи ЭЭГ выраженность реакции активации была рассчитана в отведениях P3, P4, O1, O2, T5 и T6.

Статистическая обработка данных была выполнена в программе Statistica 12. Данные представлены в виде Me [Q₁; Q₃]. Проверка согласия с законом нормального распределения проводилась с помощью критерия Шапиро—Уилка. Полученные данные не подчинялись закону нормального распределения. В связи с этим использовался непараметрический U-критерий Манна—Уитни для оценки различий между двумя независимыми выборками (контроль—пациенты). Проверка на наличие связей проводилась с помощью критерия ранговой корреляции Спирмена. Для выявления различий качественных показателей в сравниваемых группах был использован критерий согласия χ². Различия считались статистически значимыми при уровне p<0,05.

Результаты

Спектральная мощность альфа-ритма

Показатели спектральной мощности альфа-ритма у пациентов с алкогольной зависимостью по сравнению с контролем представлены на рис. 2. Значения спектральной мощности альфа-ритма при закрытых глазах, как и ожидалось, были статистически значимо ниже у пациентов с алкогольной зависимостью во всех отведениях (p<0,05), кроме передневисочных (p=0,348 для F7, p=0,106 для F8) и средневисочных (p=0,314 для Т3, p=0,415 для T4). При открытых глазах показатели спектральной мощности альфа-ритма между пациентами и контролем не различались (p>0,05).

Рис. 2. Показатели спектральной мощности альфа-ритма.

Вверху — медианы альфа-ритма при закрытых глазах (ЗГ); внизу — медианы альфа-ритма при открытых глазах (ОГ); * — уровень статистической значимости при сравнении групп с помощью критерия Манна—Уитни.

Также были обнаружены статистически значимые корреляции между спектральной мощностью альфа-ритма и некоторыми основными переменными у пациентов с алкогольной зависимостью. Пациенты с более высокой прогредиентностью алкогольной зависимости демонстрировали меньшие значения спектральной мощности альфа-ритма при закрытых глазах в задневисочном отведении слева (p=0,032; r_s=0,356 для T5). Дополнительно у пациентов с более ранним возрастом первой пробы алкоголя отмечался меньший уровень мощности альфа-ритма при открытых глазах в центральном отведении справа (p=0,046; r_s=0,326 для C4) и задневисочном отведении справа (p=0,011; r_s=0,405 для T6). Других связей между клинико-динамическими показателями алкогольной зависимости и спектральной мощностью альфа-ритма не было обнаружено.

Микроструктура альфа-веретен

Вариабельность амплитуды и средняя частота альфа-веретен при закрытых глазах представлены в табл. 2 и табл. 3.

Таблица 2. Варианты средней амплитуды альфа-веретен

Группа	«Плоская» ЭЭГ (до 15 мкВ)	Низкоамплитудная ЭЭГ (15—29 мкВ)	ЭЭГ с нормальной амплитудой (30—100 мкВ)
Контроль, n (%)	1 (2,2)	9 (20)	35 (77,8)
Пациенты, n (%)	45 (59,2)	22 (28,9)	9 (11,9)

Таблица 3. Варианты средней частоты альфа-веретен

Группа	Замедленный альфа-ритм	10 Гц альфа-ритм	Ускоренный альфа-ритм
Контроль, n (%)	3 (6,7)	31 (68,9)	11 (24,4)
Пациенты, n (%)	24 (31,6)	21 (27,6)	31 (40,8)

Микроструктура альфа-веретена у пациентов с алкогольной зависимостью в основном представлена плоским (59,2%) или низкоамплитудным (28,9%) типом с преобладанием ускоренного ритма (40,8%). Статистический анализ данных показал высокозначимые различия между группой контроля и пациентами с алкогольной зависимостью по амплитуде (p<0,01) и средней частоте (p<0,01) альфа-веретена.

Выраженность реакции активации (эффект Бергера)

Выраженность реакции активации в группах приведена в табл. 4. Степень депрессии альфа-ритма в отведениях P3 (p=0,043), P4 (p=0,047), O2 (p=0,039), T5 (p=0,037) и T6 (p=0,002) оказалась статистически значимо меньше у пациентов с алкогольной зависимостью по сравнению с контрольной группой. При этом депрессия альфа-ритма в отведении O1 между группами не различалась (p=0,591).

Таблица 4. Индексы подавления альфа-ритма (%) при открытых глазах

Группа	P3	P4	O1	O2	T5	T6
Пациенты (n=76)	64 [47; 80]*	68 [51; 79]*	71 [51; 82]	65 [47; 82]*	64 [44; 78]*	62 [48; 77]*
Контроль (n=45)	72 [54; 87]	73 [58; 85]	72 [50; 85]	76 [54; 91]	73 [64; 84]	75 [68; 89]

Примечание. Данные представлены в виде Me [Q₁; Q₃]; P3, P4, O1, O2, T5 и T6 — отведения по системе «10—20»; * — уровень статистической значимости при сравнении групп с помощью критерия Манна—Уитни p<0,05.

Нами также были обнаружены статистически значимые корреляции индексов подавления альфа-ритма и нескольких наркологических переменных. В частности, пациенты с более продолжительным алкогольным абстинентным синдромом (p=0,015; r_s=–0,309) и выраженным крейвингом (p=0,046; r_s=–0,291) демонстрировали сравнительно слабый эффект Бергера. Кроме того, пациенты с более высокой прогредиентностью алкогольной зависимости демонстрировали меньший индекс реактивности альфа-ритма (p=0,033; r_s=0,371).

Обсуждение

В представленной работе впервые была проведена комплексная оценка количественных характеристик альфа-ритма у пациентов с алкогольной зависимостью, выявлены значимые корреляции с некоторыми клинико-динамическими переменными. Измерены такие неспецифические физические параметры волнового процесса, как частота, амплитуда, мощность, физиологические особенности альфа-осцилляций — реактивность на зрительную стимуляцию (открывание глаз), и их взаимосвязи с особенностями проявления аддиктивной патологии.

Согласно данным ряда авторов, становится очевидно, что изменение какой-либо отдельной характеристики, например амплитуды или частоты, не может претендовать на полноту оценки альфа-активности у пациентов. Лишь анализ вместе взятых параметров альфа-ритма ЭЭГ позволяет оценить эффективность работы психофизиологических механизмов поведения и адаптации [11, 12].

В целом у пациентов, страдающих алкогольной зависимостью, наблюдаются значительное снижение фоновых показателей спектральной мощности альфа-ритма, преобладание «плоского» и низкоамплитудного типа ЭЭГ с ускоренным ритмом альфа-веретена и снижение выраженности подавления альфа-ритма при открывании глаз по сравнению с нормой. Это можно объяснить, исходя из физиологических постулатов и знания механизмов генерации биоэлектрической активности мозга на молекулярно-клеточном уровне. За последние несколько лет накоплено большое количество исследований корреляций между поведенческими функциями, ЭЭГ-сигналами и степенью оксигенации крови в различных областях головного мозга. Ряд исследователей обнаружили положительную корреляцию между уровнем оксигенации крови и альфа-активностью [13, 14]. Поскольку у пациентов, находящихся в состоянии алкогольной абстиненции, отмечается повышение внутричерепного давления [15], которое приводит к гипоксии головного мозга, то вполне логично и закономерно снижение альфа-активности на ЭЭГ.

Вместе с этим важно отметить наличие корреляций между количественными характеристиками альфа-ритма ЭЭГ и клинико-динамическими параметрами у пациентов с алкогольной зависимостью. Обнаруженная значительная редукция альфа-мощности в покое отмечалась у пациентов с более высокой скоростью формирования алкогольной зависимости (прогредиентностью) и более ранним началом первой пробы алкоголя. Сниженный индекс реактивности альфа-ритма указывал на более продолжительный период алкогольного абстинентного синдрома, выраженную тягу к алкоголю и прогредиентность. Таким образом, результаты исследования свидетельствуют о том, что некоторые параметры аддиктивного поведения сопровождаются значимыми объективными функциональными изменениями головного мозга.

Заключение

Представленные результаты носят предварительный характер и могут быть полезны для разработки новых методологических подходов с целью диагностики заболевания, а также для дальнейших исследований с целью получения новых фундаментальных сведений о природе аддиктивных расстройств.

Исследование проведено в рамках выполнения государственного задания тема №0550-2019-0007 (номер госрегистрации АААА-А19-119020690013-2).

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.