ЖУРНАЛ ВЫСШЕЙ НЕРВНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ, 2014, том 64, № 5, с. 500-509
ФИЗИОЛОГИЯ ВЫСШЕЙ НЕРВНОЙ (ПСИХИЧЕСКОЙ) ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ЧЕЛОВЕКА
УДК 612.821
АНАЛИЗ НЕЗАВИСИМЫХ КОМПОНЕНТ ВЫЗВАННЫХ ПОТЕНЦИАЛОВ ПАЦИЕНТОВ С УСТАНОВЛЕННЫМИ ДИАГНОЗАМИ ШИЗОФРЕНИЯ, ОБСЕССИВНО-КОМПУЛЬСИВНОЕ И ДЕПРЕССИВНОЕ РАССТРОЙСТВО
© 2014 г. С. А. Евдокимов1, М. В. Пронина1, Г. Ю. Полякова2, В. А. Пономарев1, Ю. И. Поляков1, 2, Ю. Д. Кропотов1
1ФГБУНИнститут мозга человека им. Н.П. Бехтеревой РАН, Санкт-Петербург, 2Северо-Западный государственный медицинский университет имени И.И. Мечникова, Санкт-Петербург,
e-mail: s_evdokimov@mail.ru Поступила в редакцию 23.12.2013 г.
Принята в печать 19.05.2014 г.
В работе исследовалась возможность классификации данных пациентов с разными психическими расстройствами на основании физиологических параметров работы мозга. В одинаковых возрастных группах пациентов с диагнозами шизофрения, депрессивное и обсессивно-компульсивное расстройство (ОКР) регистрировались вызванные потенциалы во время выполнения теста GO/NOGO парадигмы. Методом разделения на независимые компоненты для всех групп выделяли компоненты вызванных потенциалов. Выделенные компоненты использовались в методе дискриминантного анализа для классификации данных по клиническому диагнозу. По данным дискриминантного анализа использование компонент вызванных потенциалов позволяет классифицировать данные пациентов с приемлемым количеством совпадений с установленным диагнозом.
Ключевые слова: GO/NOGO тест, вызванные потенциалы, анализ независимых компонент, дис-криминантный анализ, ОКР, шизофрения, депрессия.
Analysis of Independent Components for Event-Related Potentials from Patients with an Established Diagnosis of Schizophrenia, Obsessive-Compulsive and Depressive Disorders
S. A. Evdokimov1, M. V. Pronina1, G. Yu. Polyakova2, V. A. Ponomarev1, Yu. I. Polyakov1, 2, Yu. D. Kropotov1
1N.P. Bekhtereva Institute of the Human Brain of the Russian Academy of Sciences, St.-Petersburg, 2Northwest State Medical University named after I.I. Mechnikov, St.-Petersburg, e-mail: s_evdokimov@mail.ru
We investigated the possibility to classify data from patients with different psychiatric disorders on the base of physiological measures of the brain activity. Event-related potentials during the execution of GO/NOGO task were recorded from age matched groups of patients with schizophrenia, major depression and obsessive-compulsive disorder. Separation of independent components for event-related potentials was performed by applying Independent Component Analysis method. Picked out components were used in the method of discriminant analysis to classify the data according to clinical diagnosis. Discriminant analysis of components for event-related potentials allows classifying the data of patients with a suitable amount of matches with an established diagnosis.
Key words: GO/NOGO test, event-related potential, Independent Component Analysis, Discriminant Analysis, OCD, schizophrenia, depressive disorder.
DOI: 10.7868/S0044467714050050
Одной из основных проблем в клинической психиатрии является недостаточная объективизация диагностики ряда психических расстройств, что приводит к ошибкам в лечении, снижению качества жизни пациентов и дополнительным затратам. Клинические симптомы психических заболеваний указывают на нарушение работы мозговой системы управления действиями. Эта система включает в себя механизмы исполнительного контроля, которые необходимы в нестереотипных ситуациях для выбора и реализации наиболее адекватных действий и подавления ненужных. Функции системы управления действиями обеспечиваются целым рядом корковых и подкорковых структур, включая префронтальную, теменно-височную кору, стриатум, бледный шар, прилежащее ядро, таламус [Кропотов, 2010].
В частности, при шизофрении с дисфункцией системы управления связывают такие симптомы, как структурные расстройства мышления, склонность к опоре на латентные признаки понятий, амбивалентность, неспособность поддерживать, контролировать и инициировать целенаправленное поведение [David, Cutting, 1994]. У больных с депрессивными расстройствами нарушается работа механизмов торможения действия [Joorman, 2004, 2006], наблюдается снижение скорости идеаторных и моторных процессов, страдает внимание [Austin et al., 1999; Mayberg et al., 1999], отмечаются когнитивные искажения, кроме того, помимо психопатологических симптомов, наблюдаются нарушения в сфере управления соматовегатативными процессами (снижается аппетит, нарушается работа желудочно-кишечного тракта, экзокринных желез, сердечно-сосудистой системы). Обсес-сивно-компульсивные расстройства (ОКР) характеризуются навязчивыми мыслями, сомнениями, страхами и навязчивыми действиями, которые проявляются, несмотря на сопротивление больного и часто являются иррациональными. Такие проявления указывают на дисфункцию процесса торможения. Некоторыми авторами также отмечается нарушение процесса переключения внимания во время выполнения нейропсихологических тестов [Chamberlain et al., 2005]. Таким образом, нарушение системы управления лежит в основе исследуемых психических расстройств.
Для оценки работы системы управления используются тесты oddball или GO/NOGO парадигм, в которых испытуемым предъявля-
ются звуковые или слуховые стимулы, на некоторые из которых нужно нажимать на кнопку (стимулы-мишени или GO-стиму-лы), а на другие — воздерживаться от нажатия (нецелевой стимул или NOGO-стимулы). В многочисленных исследованиях на здоровых испытуемых было показано, что во время выполнения подобного теста в вызванных потенциалах (ВП) головного мозга регистрируются волны позитивной полярности с латент-ностью около 300 мс (P300), имеющие функционально различный смысл. В пробах, требующих нажатия, эта волна предположительно отражает процесс вовлечения в действие и неспецифического торможения предыдущей деятельности [Polich, 2007], в пробах, не требующих нажатия — процесс торможения подготовленного действия [Simson et al., 1980].
В трехстимульной oddball-парадигме, помимо мишеней и нецелевых стимулов испытуемому предъявляются редкие "новые" стимулы, отличные по характеристикам от всех остальных. В вызванных потенциалах на такие стимулы также можно наблюдать позднюю позитивную волну P300, отражающую реакцию на новизну [Наатанен, 1998; Polich, 2007].
Изменения параметров волн P300 вызванных потенциалов при различных психических нарушениях оценивались неоднократно. В многочисленных работах было показано снижение амплитуды этой волны у больных шизофренией [McCarley et al., 1991; Pritchard, 1986], что позволило полагать уменьшение P300 наиболее стабильным биологическим маркером шизофрении. Подобные изменения были обнаружены и у родственников таких пациентов [Blackwood et al., 1999] и у больных расстройствами шизофренического спектра [Trestman et al., 1996].
В отношении больных с диагнозом ОКР литературные данные более противоречивы. Так, в разных работах было обнаружено снижение амплитуды P300 по сравнению с нормой [Kim et al., 2003], увеличение ее в вызванных потенциалах на стимулы-мишени [Mavrogior-gou et al., 2002], или отсутствие достоверных различий [Towey et al., 1994].
Так же противоречивы результаты анализа вызванных потенциалов больных депрессивными расстройствами. В большинстве исследований было обнаружено снижение амплитуды волн P300 при депрессии [Urretavizcaya et al., 2003].
Возможной причиной расхождений результатов разных работ является то, что волны вызванных потенциалов отражают различные когнитивные процессы и являются результатом смешивания сигналов разных источников. Метод независимых компонент позволяет разделить смешанный сигнал на составляющие и анализировать эти компоненты раздельно. В недавних исследованиях, проведенных в нашей лаборатории, метод независимых компонент был применен к вызванным потенциалам, зарегистрированным в двустимульном ОО^ООО тесте в трех группах пациентов с психическими расстройствами: шизофрения, депрессия и ОКР. Во всех группах были найдены компоненты ВП, отражающие процессы обработки сенсорных стимулов и управления действиями, для которых были выявлены достоверные отличия амплитуды от нормативных данных [Поляков и др., 2011а, 2011б, 2012].
Различие паттернов изменения независимых компонент ВП в разных группах пациентов позволило предположить возможность эффективной классификации данных посредством дискриминантного анализа. Проверке этой гипотезы была посвящена настоящая работа.
МЕТОДИКА
В исследовании были использованы 83 записи ЭЭГ в ОО,ШООО тесте на внимание, пациентов с диагнозами обсессивно-ком-пульсивное расстройство (ОКР), шизофрения и депрессия. Пациенты находились на лечении в клинике Института мозга человека РАН, больнице святого Николая Чудотворца (Санкт-Петербург), проходили амбулаторное лечение в психоневрологических диспансерах № 10, № 2. Диагноз ставился врачами-психиатрами на основании критериев МКБ-10. В группы включались пациенты со следующими диагнозами: шизофрения F20 (все варианты клинических форм), депрессивное расстройство в рамках биполярного аффективного расстройства — F31, рекуррентного депрессивного расстройства — F32, а также депрессивные эпизоды различной степени тяжести, обсессивно-компульсивное расстройство (ОКР) — F42 в рамках невротического регистра.
Группа пациентов с ОКР включала 16 человек (средний возраст 27.5 лет, 7 женского и 9 мужского пола), группа пациентов с депрес-
сивным расстройством — 19 пациентов (средний возраст 42.2 года, 9 женского и 10 мужского пола) и две группы пациентов с диагнозом шизофрения в разных возрастных группах: первая группа со средним возрастом 40.5 лет 16 пациентов (7 женского и 9 мужского пола) и вторая — со средним возрастом 26.7 лет 32 пациента (5 женского и 27 мужского пола). Пациенты получали лечение в соответствии с психопатологической симптоматикой. На момент регистрации ЭЭГ клиническая картина заболевания сохранялась.
Процедура исследования соответствовала Хельсинкской декларации и была одобрена комиссией по этике ИМЧ РАН.
Регистрация ЭЭГ производила
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.