| Головна |
| « Попередня | Наступна » | |
Електрофізіологічні методи дослідження динаміки психічного розвитку |
||
|
У віковій психофізіології використовуються практично ті ж методи, що і при роботі з дорослими випробуваними. Однак у застосуванні традиційних методів існує вікова специфіка, яка визначається низкою обставин. По-перше, показники, одержувані за допомогою цих методів, мають великі вікові відмінності (наприклад, ЕЕГ і одержувані з її допомогою показники значно змінюються в ході онтогенезу). По-друге, ці зміни (якісні та кількісні) можуть виступати в одних випадках як предмет дослідження, в інших - і як спосіб оцінки динаміки дозрівання мозку, і як інструмент для вивчення виникнення і функціонування фізіологічних умов психічного розвитку. Саме останнє становить найбільший інтерес для вікової психофізіології. Все три аспекти вивчення ЕЕГ в онтогенезі, безумовно, пов'язані між собою і доповнюють один одного, але змістовно вони різняться досить суттєво, тому їх можна розглядати окремо один від одного. Внаслідок цього і в наукових дослідженнях, і на практиці акцент нерідко робиться тільки на одному або двох аспектах. Однак, незважаючи на те що для вікової психофізіології найбільше значення має третій аспект, тобто як показники ЕЕГ можуть бути використані для оцінки фізіологічних передумов та / або умов психічного розвитку, глибина вивчення та розуміння цієї проблеми вирішальним чином залежить від ступеня опрацьованості перших двох аспектів вивчення ЕЕГ. Головна особливість ЕЕГ, що робить її незамінним інструментом в ° зрастной психофізіології, - спонтанний, автономний характер. Ре гулярно електрична активність мозку може бути зафіксована вже у плода і припиняється тільки з настанням смерті. При цьому вікові зміни біоелектричної активності мозку охоплюють весь період онтогенезу - від моменту її виникнення і аж до смерті людини. Інша важлива обставина, що дозволяє продуктивно використовувати ЕЕГ при вивченні онтогенезу мозку, - можливість кількісної оцінки змін, що відбуваються. Дослідження онтогенетических перетворень ЕЕГ досить численні. Вікову динаміку ЕЕГ вивчають у стані спокою, в інших функціональних станах (сон, активне неспання та ін.), а також при дії різних стимулів (зорових, слухових, тактильних). На підставі численних спостережень виділені показники, за якими судять про вікові зміни протягом усього онтогенезу - як в процесі дозрівання, так і при старінні. У першу чергу це особливості частотно-амплітудного спектра локальної ЕЕГ, тобто активності, реєстрованої в окремих точках (зонах) кори мозку. Для вивчення взаємозв'язку біоелектричної активності різних точок кори використовується спектрально-кореляційний аналіз з оцінкою міжзонального подібності окремих ритмічних складових. У ритмічному складі ЕЕГ найбільш вивчені вікові зміни частотно-амплітудного спектра в різних областях кори мозку. У ЕЕГ виділяються наступні основні ритми і параметри: альфа-хвиля - одиночне двухфазное коливання різниці потенціалів тривалістю 75-125 мс, за формою наближається до синусоїдальної; альфа-ритм - ритмічне коливання потенціалів з частотою 8 - 13 Гц, виражений частіше в задніх відділах мозку при закритих очах у стані відносного спокою, середня амплітуда 30-40 мкВ, зазвичай модулирован в веретена; бета-хвиля - одиночне двухфазное коливання потенціалів тривалістю менше 75 мс і амплітудою 10-15 мкВ (не більше 30); бета-ритм - ритмічне коливання потенціалів з частотою 14 - 35 Гц. Краще виражений в лобно-центральних областях мозку; дельта-хвиля - одиночне двухфазное коливання різниці потенціалів тривалістю більше 250 мс; дельта-ритм - ритмічне коливання потенціалів з частотою 1 - 3 Гц і амплітудою від 10 до 250 мкВ і більше; тета-хвиля - одиночне, частіше двухфазное коливання різниці потенціалів тривалістю 130-250 мс; тета -ритм - ритмічні коливання потенціалів з частотою 4-7 Гц, частіше двосторонні синхронні, амплітудою 100-200 мкВ, іноді з веретенообразной модуляцією, особливо в лобовій області мозку. Біоелектрична активність мозку починає реєструватися вже під час внутрішньоутробного періоду розвитку, задовго до народження (за різними даними, у віці плода 2-5 місяців). Вона виникає в області найбільш древнього і рано дозріває відділу - стовбура мозку (середовищ ний мозок, гіпоталамус). У віці 4,5-6 місяців починає формуватися біоелектрична активність в корі великих півкуль. Спочатку вона має переривчастий характер, проявляючись у вигляді спалахів повільних високоамплітудних електричних коливань тривалістю від 3 до 20 с. Періоди відсутності активності можуть тривати до 2-3 хв. Починаючи з 8 місяців внутрішньоутробного життя в ЕЕГ реєструється безперервна електрична активність, в якій найбільш виражені повільні хвилі, частотою до 3-4 Гц. Такий же тип активності характерний і для ЕЕГ дітей відразу після народження. У новонароджених в стані неспання в ЕЕГ переважають повільні нерегулярні коливання частотою 1-3 Гц і амплітудою 20 мкВ. У частотному спектрі ЕЕГ у них, однак, присутні частоти в діапазоні від 0,5 до 15 Гц. Перші прояви ритмічної впорядкованості спостерігаються в центральних зонах починаючи з третього місяця життя. Протягом першого року життя зростає частота і стабілізується основний ритм електроенцефалограми дитини. Тенденція зростання домінуючої частоти зберігається і на подальших стадіях розвитку. Як показали Д. А. Фарбер і В.В. Алфьорова, до 3 років це вже ритм з частотою 7-8 Гц, до 6 років - 9-10 Гц. Одним з найбільш дискусійних є питання про те, як кваліфікувати ритмічні складові ЕЕГ дітей раннього віку, тобто як співвідносити прийняту для дорослих класифікацію ритмів по частотним діапазонами з тими ритмічними компонентами, які присутні в ЕЕГ дітей перших років життя. Існують два альтернативних підходи до вирішення цього питання. Перший виходить з того, що дельта-, тета-, альфа-і бета-частотні діапазони мають різне походження і функціональне значення. У дитинстві домінує повільна активність, а надалі онтогенезі відбувається зміщення активності від повільних до швидких частотним ритмічним складовим. Іншими словами, кожна частотна смуга ЕЕГ домінує в онтогенезі послідовно одна за одною. За цією логікою було виделейо чотири періоди у формуванні біоелектричної активності мозку: 1) до 18 місяців - домінування дельта-активності, переважно в центрально-тім'яних відведеннях; 2) 1,5 року - 5 років - домінування тета-активності; 3) 6 -10 років - домінування альфа-активності (лабільна фаза), 4) після 10 років життя - домінування альфа-активності (стабільна фаза). У двох останніх періодах максимум активності припадає на потиличні області, тому було запропоновано розглядати ставлення альфа-к тета-активності як показник (індекс) зрілості Мозку. В іншому підході основний, тобто домінуючий в ЕЕГ, ритм, незалежно від його частотних параметрів, розглядається як онтогенетический аналог альфа-ритму. Викладений підхід видається переконливо аргументованим. Проте проблема в цілому залишається невирішеною, бо не з'ясовано функціональне значення інших ритмічних компонентів ЕЕГ немовлят та їх співвідношення з ритмами ЕЕГ дорослої людини: дельта-, тета-і бета-ритмами. Зі сказаного вище стає зрозумілим, чому проблема співвідношення тета-і альфа-ритмів в онтогенезі служить предметом дискусій. Тета-ритм і раніше нерідко розглядається як функціональний попередник альфа-ритму; таким чином визнається, що в ЕЕГ дітей молодшого віку альфа-ритм фактично відсутня. Що дотримуються такої позиції дослідники, наприклад А.Н.Шеповаль-ників, не вважають за можливе розглядати домінуючу в ЕЕГ дітей раннього віку ритмічну активність як альфа-ритм. Однак, незалежно від того, як інтерпретуються ці частотні складові ЕЕГ, поступовий зсув частоти домінуючого ритму ь бік більш високих значень в діапазоні від тета-ритму до високочастотного альфа-ритму є незаперечним фактом. Встановлено, що альфа-діапазон неоднорідний і в ньому, залежно від частоти, можна виділити ряд субкомпонентов, ІМЕК * дих, мабуть, різне функціональне значення. Суттєвим аргументом на користь виділення вузькосмугових альфа-піддіапазонів служить онтогенетична динаміка їх дозрівання. В. В. Алфьорова та Д. А. Фарбер виділяють наступні піддіапазони: альфа-1 (7,7-8,9 Гц); альфа-2 (9,3-10,5 Гц); альфа-3 (10,9 -12,5 Гц). От4 до 8 років домінує альфа-1, після 10 років - альфа-2, і до 16-17 років в спектрі переважає альфа-3. Складові альфа-ритму мають різну топографію: ритм альфа-1 більш виражений в задніх відділах кори, переважно в тім'яних. Він вважається локальним на відміну від альфа-2, який широко поширений в корі і має максимум в потиличній області. Складова альфа-3, так званий мю-ритм, має фокус активності в передніх відділах: сенсомоторних зонах кори. Він також має локаль-ньій характер, оскільки його потужність різко зменшується в міру віддалення від центральних зон. Загальна тенденція змін основних ритмічних складових проявляється в зниженні з віком вираженості повільної складової - альфа-1. Цей компонент альфа-ритму поводиться як тета-і дельта-діапазони, потужність яких знижується з віком, а потужність компонентів альфа-2 і альфа-3, як і бета-діапазону, зростає. Однак бета-активність у здорових дітей низька по амплітуді і потужності, і в деяких дослідженнях цей частотний діапазон навіть не обробляється, оскільки рідко зустрічається в нормальній вибірці. Перейдемо до особливостей ЕЕГ в пубертате (стадії статевого дозрівання описані в розд. 5.6). Прогресивна динаміка частотних характеристик ЕЕГ в підлітковому віці зникає. На початкових стадіях статевого дозрівання, коли збільшується активність гіпоталамо-гіпо-фізарной області в глибоких структурах мозку, істотно змінюється біоелектрична активність кори великих півкуль. У ЕЕГ зростає потужність повільних складових, у тому числі альфа-1, і зменшується потужність альфа-2 і альфа-3. У період пубертату помітно проявляються відмінності в біологічному віці, особливо між статями. Наприклад, у дівчаток 12-13 років, які переживають другу і третю стадії статевого дозрівання (див. розд. 5.6), ЕЕГ характеризується більшою, порівняно з хлопчиками, потужністю тета-ритму і альфа-1-компонента. У 14-15 років спостерігається протилежна картина. Дівчатка проходять завершальні стадії пубертату, коли знижується активність гіпоталамо-гіпофізарної області і поступово зникають негативні тенденції в ЕЕГ. У хлопчиків в цьому віці переважають друга і третя стадії статевого дозрівання і спостерігаються перераховані вище ознаки регресу. До 16 років вказані відмінності між статями практично зникають, оскільки більшість підлітків входять в завершальну стадію статевого дозрівання. Відновлюється прогресивна спрямованість розвитку. Частота основного ритму ЕЕГ знову зростає і набуває значення, близькі до характерних для дорослих. У процесі старіння істотно змінюється характер електричної активності мозку. Встановлено, що після 60 років спостерігається уповільнення частоти основних ритмів ЕЕГ, в першу чергу в діапазоні альфа-ритму. У людей у віці 17-19 років і 40-59 років частота альфа-ритму однакова і становить приблизно 10 Гц. До 90 років ° на знижується до 8,6 Гц. Уповільнення частоти альфа-ритму називають найбільш стабільним «ЕЕГ-симптомом» старіння мозку {В. В. Фрол'-киць, 1991). Поряд з цим зростає активність повільної складової (дельта-і тета-ритми); домінування тета-ритмів характерно Для осіб з ризиком розвитку судинної патології. Поряд з цим у довгожителів (старше 100 років) із задовільним станом здоров'я і зберіганню психічними функціями домінантний ритм в потиличної області знаходиться в частотному діапазоні 8-12 Гц. 129 Досі, обговорюючи вікову динаміку ЕЕГ, ми спеціально не аналізували проблему регіональних відмінностей, що існують між показниками ЕЕГ різних зон кори в тому і іншому півкулі. Тим часом такі відмінності існують, і можна виділити певну послідовність дозрівання окремих зон кори за показниками ЕЕГ. Про це, наприклад, говорять дані американських фізіологів В. Хадспета і К. Прибрама, які простежували траєкторії дозрівання (від 1 до 21 року) частотного спектра ЕЕГ різних областей мозку людини. За показниками ЕЕГ вони виділили кілька стадій дозрівання. Перша стадія охоплює період від року до 6 років, характеризується високим темпом і синхронністю дозрівання всіх зон кори. Друга стадія триває від 6 до 10,5 років, причому пік дозрівання спостерігається в задніх відділах кори в 7,5 років, після цього прискорено починають розвиватися передні відділи кори, які пов'язані з реалізацією довільної регуляції та контролю поведінки. Після 10,5 років синхронність дозрівання порушується і виділяються чотири незалежні траєкторії дозрівання. За показниками ЕЕГ центральні області кори мозку - це онтогенетически найбільш рано созревающая зона, а ліва лобова, навпаки, дозріває пізніше все, з її дозріванням пов'язана провідна роль передніх відділів лівої півкулі в організації процесів переробки інформації. Порівняно пізні терміни дозрівання лівої фронтальної зони кори відзначалися також неодноразово в роботах Д. А. Фарбер і її співробітників. Неодноразово робилися спроби кількісного аналізу параметрів ЕЕГ для виявлення математичних закономірностей їх онтогенетической динаміки. Як правило, різні варіанти регресійного аналізу (лінійна, нелінійна і множинна регресії) застосовувалися для оцінки вікової динаміки спектрів щільності потужності окремих спектральних діапазонів (від дельта-до бета-ритму). Отримані результати в цілому говорять про те, що зміни відносної й абсолютної потужностей спектрів та вираженості окремих ритмів ЕЕГ в онтогенезі носять нелінійний характер. Найбільш адекватно експериментальні дані описуються при використанні в регресійному аналізі поліномів другого - п'ятого ступеня. Перспективним виявляється застосування багатовимірного шкалювання. Так, в одному з недавніх досліджень була зроблена спроба удосконалити метод кількісної оцінки вікових змін ЕЕГ в діапазоні від 7 місяців до 78 років. Багатовимірне шкалювання спектральних даних з 40 точок кори дозволило виявити присутність особливого «вікового фактора», нелінійно пов'язаного з хронологічним віком. У результаті аналізу вікових змін спектрального складу ЕЕГ була запропонована шкала дозрівання електричної активності мозку, що визначається на основі логарифма відносини віку, що передбачається за даними ЕЕГ, до хронологічного віку. В цілому оцінка рівня зрілості кори та інших структур мозку за допомогою методу ЕЕГ має дуже важливий клініко-діагностичний аспект, і особливу роль в цьому як і раніше грає недосяжний статистичними методами візуальний аналіз індивідуальних записів ЕЕГ. Для отримання стандартизованої та уніфікованої оцінки ЕЕГ у дітей Р.І.Мачінской з співавторами був розроблений спеціалізований метод аналізу ЕЕГ, що базується на структуруванні експертних знань в області візуального аналізу. Створена на основі структурної організації знань фахівців-експертів дана схема опису ЕЕГ може бути використана для індивідуальної діагностики стану центральної нервової системи дітей, а також у дослідницьких цілях при визначенні характерних особливостей ЕЕГ різних груп випробовуваних. Вікові особливості просторової організації ЕЕГ вивчені менше, ніж вікова динаміка окремих ритмів ЕЕГ, між тим значення досліджень просторової організації біострумів дуже велике з наступних причин. Ще в 1970-ті роки видатний вітчизняний фізіолог М. Н. Ліванов сформулював положення про високий рівень синхронності (і когерентності) коливань біопотенціалів мозку як умови, що сприяють виникненню функціонального зв'язку між структурами мозку, які безпосередньо беруть участь у системній взаємодії. Вивчення особливостей просторової синхронізації біопотенціалів кори мозку при різних видах діяльності у дорослих людей показало, що ступінь дистантной синхронізації біопотенціалів різних зон кори в умовах діяльності зростає, але досить вибірково. Збільшується синхронність биопотенциалов тих зон кори, які утворюють функціональні об'єднання, які беруть участь у забезпеченні конкретної діяльності. Отже, вивчення показників дистантной синхронізації, що відображають вікові особливості міжзонального взаємодії в онтогенезі, допоможе глибше зрозуміти системні механізми функціонування мозку, які, безсумнівно, грають велику роль у психічному розвитку на кожній стадії онтогенезу. Кількісна оцінка просторової синхронізації, тобто ступеня збігу динаміки біострумів мозку, що реєструються в різних зонах кори (взятих попарно), дозволяє судити про те, як здійснюється взаємодія між цими зонами. Вивчення просторової синхронізації (і когерентності) біопотенціалів мозку у новонароджених та немовлят показало, що рівень міжзонального взаємодії в цьому віці дуже низький. Передбачається, що механізм, що забезпечує просторову організацію поля биопотенциалов, у дітей раннього віку ще не розвинений і поступово формується в міру дозрівання мозку. З цього випливає, що можливості системного об'єднання кори мозку в ранньому віці відносно невеликі і поступово зростають у міру дорослішання. В даний час ступінь межзональной синхронності биопотенциалов оцінюють, обчислюючи функції когерентності потенціалів відповідних зон кори, причому оцінка проводиться, як правило, для кожного частотного діапазону окремо. Наприклад, у п'ятирічних дітей когерентність обчислюють в смузі тета-ритму, оскільки він у цьому віці домінує в ЕЕГ. У шкільному віці і більш старшому когерентність обчислюють в смузі альфа-ритму в цілому або окремо для кожної з його складових. У міру формування міжзонального взаємодії починає чітко виявлятися загальне правило: рівень когерентності відносно високий між близькими точками кори і знижується при збільшенні відстані між зонами. Однак на цьому загальному тлі існують деякі особливості. Середній рівень когерентності з віком збільшується, але нерівномірно. Нелінійний характер цих змін ілюструють такі дані: в передніх відділах кори рівень когерентності збільшується від 6 до 9 -10 років, потім до 12-14 років (у період статевого дозрівання) він падає і знову збільшується до 16-17 років. Зазначеним не вичерпуються всі особливості формування міжзонального взаємодії в онтогенезі. Вивчення дистантной синхронізації і функцій когерентності в онтогенезі ускладнюється багатьма проблемами, одна з них полягає в тому, що синхронізація потенціалів мозку (і рівень когерентності) залежить не тільки від віку, а й від низки інших чинників: 1) функціонального стану випробуваного; 2) характеру виконуваної діяльності; 3) індивідуальних особливостей межполушарной асиметрії (левшества / правшество) випробуваного. Дослідження в цьому напрямку нечисленні, і поки відсутня чітка картина вікової динаміки формування дистантной синхронізації і межцентральних взаємодії зон кори великих півкуль в процесі тієї чи іншої діяльності. Однак наявні дані дозволяють стверджувати, що системні механізми межцентральних взаємодії, необхідні для забезпечення будь-якої психічної діяльності, проходять в онтогенезі тривалий шлях формування. Генеральна його лінія полягає в переході від малої узгодженості регіональних проявів активності, які через незрілість провідних систем мозку характерні для дітей 7-8 років, до зростання ступеня синхронізації і специфічної (залежно від характеру завдання) узгодженості в межцентральних взаємодії зон кори великих півкуль в юнацькому віці. 3.11.
|
||
| « Попередня | Наступна » | |
|
|
||
Інформація, релевантна "Електрофізіологічні методи дослідження динаміки психічного розвитку" |
||
|
||