Научный журнал
Научное обозрение. Фундаментальные и прикладные исследования

СТРУКТУРНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ БИОЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ ГОЛОВНОГО МОЗГА ЖЕНЩИН ЗРЕЛОГО И ПОЖИЛОГО ВОЗРАСТОВ

Аллахвердиева А.А. 1 Аллахвердиев А.Р. 1
1 Институт Физиологии им. А.И. Караева НАН Азербайджана
В настоящей работе исследовано функциональное состояние головного мозга женщин зрелого и пожилого возраста, посредством регистрации электроэнцефалограмм (ЭЭГ) от основных областей коры больших полушарий в состоянии спокойного бодрствования в дни со спокойной гелмагнитной обстановкой . Компьютерными программами «Нейрон-Спектр NET» анализировались безартефактные отрезки ЭЭГ обоих полушарий с определением частотно-амплитудных и индексных характеристик лобных,центральных,теменных,затылочных и височных областей. В результате сравнительного анализа структур биоэлектрической активности установлено в группе женщин зрелого возраста более высокие значения индекса альфа-ритма и низкие величины индекса тета- и бета-ритмов в каудальных областях областях обоих полушарий. В то же время у пожилых женщин был выше индекс тета-ритма в височных отделах. Амплитудные характеристики тета-,альфа- и быстрочастотного бета-ритмов в группе пожилых женщин имели более высокие значения по левому полушарию.Частотные характеристики спектров биоэлектрической активности обоих полушарий головного мозга существенных различий не прослеживали Наблюдаемая перестройка структуры ЭЭГ от зрелого возраста к пожилому отражает повышение уровня активности, с одной стороны септо-гиппокампальной системы, а с другой - десинхронизирующего звена неспецифических систем.
электроэнцефалография
частотно-амплитудный
идексный анализы
женщины
зрелый и пожилой возрасты
1. Соколова Л. С., Мачинская Р. И. Формирование функциональной организации коры больших полушарий в покое у детей младшего школьного возраста с различной степенью зрелости регуляторных систем мозга. Сообщение 1. Анализ спектральных характеристик ЭЭГ в покое // Физиология человека. 2006. Т. 32. № 5. С. 5–14.
2. Водолжанский Г.И. Изменения амплитуды ритмов ЭЭГ в онтогенезе человека.Нейродинамический анализ// Вестник Московского Государственного областного университета -2009.№4 С.84-91
3. Бахтин О.М. Структурно-функциональная модель организации фоновой ритмической активности мозга. Проблемы нейрокибернетики/О.М.Бахтин ,Д.М.Лазуренко,В.Н.Кирой и др.,,Материалы 6 Международной конференции по нейрокибернетике-2012.Р-Р.на-Д.-Т.2-С.26-30
4. Грибанов А.В., Джос Ю.С. Половые различия спектральных характеристик фоновой ЭЭГ у детей младшего школьного возраста. Вестник Российской академии медицинских наук. 2016;71(1) С. 52-60.
5. Сороко С.И., Бекшаев С.С., Рожков В.П., и др. Общие закономерности формирования волновой структуры паттерна ЭЭГ у детей и подростков, проживающих в условиях Европейского Севера // Физиология человека. – 2015. – Т. 41. – №4. – С. 1–11
6. Рожков В.П., Сороко С.И. Формирование взаимодействия между волновыми компонентами основных ритмов ЭЭГ у детей первых пяти лет жизни // Физиология человека. 2000. Т. 26. № 6. С. 5
7. Соколовская И.Э. Особенности ЭЭГ детского возраста / В кн. Нейрофизиологические исследо-вания в клинике. - М.: Антидор, 2001. – С.102-114.
8. Сергеева Е.Г. Возрастные особенности функционального развития мозга у школьников, проживающих в условиях Евро-пейского Севера. Автореф. дис. ... канд. биол. наук. – СПб.; 2009. С. 21
9. Фарбер Д.А Развитие мозга и формирование познавательной деятельности ребенка/Д.А.. Фарбер ,М.М. Безруких // .М.: Изд-во Москв.Психол-соц.ин-та;Воронеж:МОДЭК.-2009.С.-432
10. Безруких М.М., Мачинская Р.И., Фарбер Д.А. Структурно-функциональная организация развивающегося мозга и формирование познавательной деятельности в онтогенезе ребенка // Физиология человека. – 2009. – Т. 35. – №6. – С. 10–24.
11. Беломестнова Н.В., Адамкина Т.А. Эмоциональность в свете теории функциональной асимметрии полушарий головного мозга // Издательство: Научно-информационный издательский центр и редакция журнала "Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук" (Москва) Год: 2014 С: 307-311
12. Спиридонова М. Д. Особенности спектров мощности ЭЭГ при переживании чувства страха // Молодой ученый. — 2013. — №8. — С. 130-132. — URL https://moluch.ru/archive/55/7538/ (дата обращения:08.02.2018)
13. Лапшина Т.Н. ЭЭГ–индикация эмоциональных состояний человека [Текст] /Лапшина Т.Н. // Вестник МГУ. Cер.14 "ПСИХОЛОГИЯ". – 2004. - №2. – С. 101-102.
14 Газенкампф К.А., Дмитренко Д.В., Шнайдер Н.А., Медведева Н.Н., Николаев В.Г., Романенко А.А., Соломатова Е.С., Яковлева К.Д. Характеристика альфа ритма и коэффициента межполушарной когерентности как маркеров мажполушарной интеграции у людей юношеского возраста // Современные проблемы науки и образования 2015. – № 4.; URL: http:// www.science-education. ru/ru/article/view?id= 20487 (дата обращения: 09.02.2018).

Введение. Биоэлектрическая активность головного мозга (ЭЭГ), отражая функциональное состояние коры больших полушарий, формирующееся под регулирующим влиянием активирующих и деактивирующих механизмов неспецифических систем, [1] имеет возрастно-половые особенности , [2] , [3], [ 4], [5]. При этом литература изобилует сведениями об особенностях ЭЭГ детей и подростков обоих полов в разные периоды развития [6], [7], [8]. Особо, следует отметить, многолетние исследования Д.А.Фарбер и учеников, внесшие неоценимый вклад в понимание механизмов формирования мозга и его адаптивных возможностей на разных этапах онтогенеза [9],[10]. Полученные данные явились основой возрастной периодизации и фундаментальной базой для проведения нейрофизиологических исследований в онтогенетическом аспекте. Особенности функционального состояния мозга лиц различного пола пожилого возраста изучены в меньшей степени. Особый интерес приобретает исследование этого вопроса, с целью создания базы контрольных данных для проведения дальнейшего изучения влияний на мозг факторов внешней среды, с учетом возрастных особенностей. Нами проводится цикл работ по изучению влияния геомагнитной обстановки Земли на деятельность головного мозга женщин различных возрастных групп.

Цель исследования. В настоящей работе, с целью изучения особенностей функционального состояния мозга здоровых женщин зрелого и пожилого возрастов и определения динамики отдельных характеристик корковой активности в процессе развития от зрелого периода к пожилому, приводятся данные индексного и частотно-амплитудного анализа электроэнцефалограмм, в достаточной степени раскрывающие особенности ее структурной организации.

Методика. Регистрация биоэлектрической активности головного мозга практически здоровых женщин 30-35 лет (15 женщин) и 50-60 лет (15 женщин) осуществлялась на компьютерном энцефалографе –Нейрон-Спектр-5 фирмы «Нейрософт», от областей (отведений) правого и левого полушарий соответственно: лобных полюсов - Fp2 и Fp1, лобных –F4 и F3, центральных – С4 и С3, теменных – Р4 и Р3, затылочных – О2 и О1, передне-височных – F8 и F7, центрально-височных – T4 и T3, задне- височных – T6 и T5 - отделов коры головного мозга по международной схеме 10-20%, в дни со спокойной (Кр=1-2) геомагнитной обстановкой. По программам «Нейрон-Спектр NET» фирмы «Нейрософт» анализировались 10 секундные отрезки безартефактных ЭЭГ в состоянии спокойного бодрствования с закрытыми глазами. Подсчитывались индексы, амплитуды и частотные характеристики для дельта-, тета-, альфа, низкочастотного бета-1 и быстрочастотного бета-2 спектров электрической активности. Для наглядности возрастной динамики показателей, на следующем этапе анализа с помощью программы «Microsoft Excel» проводился сравнительный анализ соответствующих характеристик ЭЭГ возрастных групп с графическим представлением данных .

Результаты исследований. Среди индексных показателей наиболее значимые различия были выявлены в показателях тета-, альфа-, бета-1 и бета-2 ритмов. На рис.1 представлено распределение индекса тета-ритма (А) и альфа-ритма (Б) по корковым областям обоих полушарий в обследуемых возрастных группах.

А Б

Рис.1. Величины индексов тета-ритма (А) и альфа-ритма (Б) по областям обоих полушарий головного мозга женщин 30-35лет –синий цвет и 50-60 лет-коричневый цвет. По оси абсцисс-корковые области –четные цифры правое полушарие,нечетные – левое, по оси ординат- значения индексов.

Как видно из рис.1 более высокие значения тета-индекса выявлены у женщин 50-60 лет в каудальных и височных областях правого полушария (пожилой и зрелый возрасты соответственно: 02- 13,4±1,5 и 10,3±0,9; 01 -9,96±0,3 и 11,2. ±0,4; F8 -18,3±1,2 и 14,5±1,5; Т4- 16,9±0,3 и 15,8±0,2; F6- 13,5±1,1 и 10,5±0,5) Высокие показатели тета-индекса в лобном полюсе связаны с глазо-двигательными артефактами. Если учесть,что правому полушарию отводят участие в эмоциональных реакциях, преимущественно негативной направленности [11],а тета-ритм является отражением активности эмоциональных центров [12],[13], то полученные данные свидетельствуют о большей эмоциональной напряженности женщин пожилого возраста. Индексы альфа-ритма в группе 30-35 летних женщин в теменно-затылочных областях выше, чем у старшей возрастной группы (соответственно зрелый и пожилой возрасты правое полушарие 49,0±2,3 - 60,3,±3,5 и 39,7±3,3 -46,0±4,5 ; левое полушарие-39,0±2,4 – 52,0. ±4,3 и 31,7±2,1-33,4±4,5) Учитывая то, что индекс альфа-ритм является одним из показателей созревания и зрелости коры больших полушарий [14], снижение его показателей в каудальных областях у пожилых женщин, можно считать как проявление процесса противоположного возрастной динамики, свидетельствующий о переходе от периода зрелости к пожилой группе. В тоже время в группе 50-60 летних альфа-индекс был выше в передних отделах правого полушария. В группе пожилых женщин в сравнении с молодыми прослеживается тенденция к боле высоким значениям низкочастотного бета-ритма в теменно-затылочных областях (рис.2 А). Интерес представляет сравнительный анализ распределения высочастотного бета-ритма (рис.2 Б).

А Б

Рис.2. Величины индексов низкочастотного (А) и высочастотного бета-ритма (Б) по областям обоих полушарий головного мозга женщин 30-35лет –синий цвет и 50-60 лет-коричневый цвет. По оси абсцисс-корковые области – четные цифры правое полушарие,нечетные – левое, по оси ординат-значения индексов.

В каудальных и височных областях обоих полушарий индекс быстрочастотного бета-ритма в группе женщин старшей возрастной группы был выше,чем у женщин зрелого возраста. Более высокие значения обоих диапазонов бета-ритма у пожилой группы свидетельствуют о большой активности (напряженности) каудальных отделов.,что подтверждается и более низкими значениями в этих отделах, в сравнении со зрелой группой, индекса альфа-ритма.

Межгрупповые различия наблюдались и в амплитудных характеристиках. Амплитуда дельта-ритма имела более высокие значения у группы 30-35 летних женщин,преимущественно в височных областях обоих полушарий (рис.3 А) Амплитуда тета-ритма же имела более высокие значения у пожилых женщин и главным образом по левому полушарию (пожилой и зрелый возрасты соответственно F3 -55,5±2,3 и 43,6±3,2; C3-49,5±1,6 и 41,3±2,1: P3-46,7±1,1и 43,3±0,9: О1- 50,0±2,3 и 41,6±2,1) (рис.3 Б). При этом так же у женщин 50-60 лет амплитуды альфа- и быстрочастотного бета-ритма имели более высокие величины в областях левого полушария (пожилой и зрелый возрасты соответственно альфа-ритм -F3 -58,5±3,1 и 42,3±2,3; C3-48,7±1,1 и 36,6±3,1: P3-49,7±1,1и 40,0±2,7: бета-2 –ритм - F3 -30,5±1,1 и 29,3±1,3; C3-38,0±2,1 и 29,3±0,9: P3-30,3±1,1и 26,7±0,7; О1-30.3±1,2 и 26,6 ±0,8) (рис.4 А, Б).

А Б

Рис.3. Гистограмма амплитуд дельта-ритма (А) и тета-ритма (Б) по областям обоих полушарий головного мозга женщин 30-35лет –синий цвет и 50-60 лет-коричневый цвет. По оси абсцисс- корковые области –четные цифры правое полушарие, нечетные – левое, по оси ординат- значения амплитуд.

А Б

Рис.4. Гистограмма амплитуд альфа-ритма (А) и быстрочастотного бета—ритма (Б) по областям обоих полушарий головного мозга женщин 30-35лет –синий цвет и 50-60 лет-коричневый цвет. По оси абсцисс-корковые области –четные цифры правое полушарие, нечетные – левое, по оси ординат-значения амплитуд.

Амплитуды низкочастотного бета-ритма по всем областям существенных межгрупповых различий не обнаруживали. Выявленное нами повышение энергии и медленночастотного и быстрочастотного спектров ЭЭГ по левому полушарию у пожилых женщин, отражает раcстройство межполушарного баланса синхронности, характерного для состояния спокойного бодрствования лиц зрелого возраста.

Среди частотных характеристик ЭЭГ, различия прослеживались в показателях тета-ритма (рис.9). При этом у пожилых лиц частота тета- была выше в лобно-центральных областях левого полушария, а у женщин зрелого возраста она была выше в лобно-центрально-височных отделах правой гемисферы. Существенные различия в частотных характеристиках других составляющих ЭЭГ выявлены не были.

Рис.5. Гистограмма распределения частоты тета--ритма по областям обоих полушарий головного мозга женщин 30-35лет –синий цвет и 50-60 лет-коричневый цвет. По оси абсцисс-корковые области – четные цифры правое полушарие,нечетные – левое, по оси ординат-значения амплитуд.

Выводы. Таким образом, полученные данные, отражающие структурную организацию биоэлектрической активности головного мозга женщин зрелого и пожилого возраста, свидетельствуют о различиях в индексных и частотно-амплитудных характеристиках. При этом наиболее значимыми различиями являются:

  1. более высокие значения альфа-индекса в теменно-затылочных областях у женщин 30-35 лет.
  2. в группе женщин 50-60 лет в каудальных и височных областях правого полушария выше тета- индекс и в тоже время в аналогичных областях обоих полушарий выше индексы низко- и быстрочастотного бета-ритма.
  3. амплитудные характеристики тета-,альфа- и быстрочастотного бета-ритма имели более высокие значения в левом полушарии у женщин 50-60 лет, в то время как амплитуда дельта-ритма у женщин 30-35 лет была выше в височных областях
  4. частота тета-ритма выше в лобно-центральных областях у пожилых женщин в левом полушарии, а у женщин зрелого возраста в правой гемисфере и в правой височной области.

Подытоживая результаты настоящего исследования, следует отметить, что у женщин в процессе от зрелого к пожилому возрасту наблюдаемая перестройка структуры ЭЭГ отражает повышение уровня активности, с одной стороны септо-гиппокампальной системы, а с другой - десинхронизирующего звена неспецифических систем. Наблюдаемые различия в структурных организациях ЭЭГ, свидетельствуют о необходимости учета возрастных особенностей биоэлектрической активности головного мозга, при проведении соответствующих исследований, на всех этапах жизненного пути от взросления к старению и долголетию.

Данная работа выполнена при финансовой поддержке Фонда Развития Науки при Президенте Азербайджанской Республики – Грант № Е?F-KETPL-2-2015-1(25)-56/11/1


Библиографическая ссылка

Аллахвердиева А.А., Аллахвердиев А.Р. СТРУКТУРНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ БИОЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ ГОЛОВНОГО МОЗГА ЖЕНЩИН ЗРЕЛОГО И ПОЖИЛОГО ВОЗРАСТОВ // Научное обозрение. Фундаментальные и прикладные исследования. – 2018. – № 2.;
URL: http://scientificreview.ru/ru/article/view?id=30 (дата обращения: 15.11.2018).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.252