научная статья по теме ФРОНТАЛЬНЫЕ БИЛАТЕРАЛЬНО-СИНХРОННЫЕ ТЕТА-ВОЛНЫ И КОГЕРЕНТНОСТЬ ФОНОВОЙ ЭЭГ У ДЕТЕЙ 7–8 И 9–10 ЛЕТ С ТРУДНОСТЯМИ ОБУЧЕНИЯ Биология

Текст научной статьи на тему «ФРОНТАЛЬНЫЕ БИЛАТЕРАЛЬНО-СИНХРОННЫЕ ТЕТА-ВОЛНЫ И КОГЕРЕНТНОСТЬ ФОНОВОЙ ЭЭГ У ДЕТЕЙ 7–8 И 9–10 ЛЕТ С ТРУДНОСТЯМИ ОБУЧЕНИЯ»

УДК 612.821

ФРОНТАЛЬНЫЕ БИЛАТЕРАЛЬНО-СИНХРОННЫЕ ТЕТА-ВОЛНЫ И КОГЕРЕНТНОСТЬ ФОНОВОЙ ЭЭГ У ДЕТЕЙ 7-8 И 9-10 ЛЕТ

С ТРУДНОСТЯМИ ОБУЧЕНИЯ

© 2013 г. Р. И. Мачинская, А. В. Курганский

ФГНУИнститут возрастной физиологии РАО, Москва Поступила в редакцию 16.08.2012 г.

Функциональное взаимодействие корковых зон в состоянии спокойного бодрствования исследовали у детей 7—8 (Ж = 29) и 9—10 (Ж = 23) лет с трудностями обучения, на ЭЭГ которых были зарегистрированы фронтальные билатерально-синхронные 9-волны (ФТВ), и у детей 7—8 (Ж = 32) и 9—10 (Ж = 16) лет контрольной группы без отклонений ЭЭГ и трудностей обучения. Функциональные взаимодействия корковых зон оценивались по когерентности ритмических составляющих 9-, а,1, а2 и в1-частотных диапазонов фоновой ЭЭГ, свободной от девиантных паттернов. У детей с ФТВ по сравнению с детьми контрольной группы выявлено снижение степени функционального взаимодействия лобных и передневисочных зон коры, преимущественно в левом полушарии. Относительная слабость функционального взаимодействия лобных отделов коры с другими корковыми зонами была больше выражена у детей 7—8 лет, чем у детей 9—10 лет. При этом межгрупповые различия в величине когерентности не зависели от пола детей и частотного диапазона ЭЭГ.

Ключевые слова: фронтальные тета-волны, когерентность фоновой ЭЭГ, дети с трудностями обучения.

Б01: 10.7868/80131164613010104

Билатерально-синхронные вспышки фронтальных 0-волн (ФТВ) (рисунок) являются характерной особенностью ЭЭГ-детей с трудностями обучения при отсутствии у них выраженной неврологической или психической патологии. Эти ЭЭГ-паттерны, выявленные при визуальном анализе, присутствовали на ЭЭГ детей 6—7 и 7—8 лет с низкими показателями академической успеваемости в большинстве случаев (от 60 до 80% в разных выборках) при отсутствии их в контрольных группах [1—3]. Результаты визуальной оценки ЭЭГ согласуются с данными спектрального анализа: в работах [4, 5] отмечается увеличение спектральной мощности 0-колебаний в лобно-центральных отделах коры у детей с трудностями обучения. Комплексные электроэнцефалографические и нейро-психологические исследования [3, 6] показали, что основной причиной трудностей усвоения школьной программы у детей 6—7 и 7—8 лет с ФТВ является недостаточная сформированность функций регуляции, программирования и контроля деятельности. В поисках нейрофизиологической причины обнаруженных нами когнитивных дефицитов мы обратились к клинико-энцефалографиче-ским данным о происхождении фронтальных билатерально-синхронных медленных волн. Оказалось, что эти ЭЭГ-паттерны характерны для повреждений таламуса, преимущественно его медиальных отделов [7, 8]. В свою очередь, поврежде-

ния медиальных структур таламуса сопровождаются нарушениями регуляции поведения и когнитивных процессов, сходными с проявлениями лобного синдрома [9—11]. Причина лобных дефицитов при повреждении медиодорзального ядра таламуса (МД) кроется в тесном взаимодействии этой структуры с лобной префронтальной корой (ПФК), с которой МД связано мощными двусторонними связями и составляет единую морфо-функциональную фронто-таламическую систему [12—14]. Непосредственные свидетельства связи ФТВ и активности таламических нейронов были получены в острых экспериментах на животных (мышах) при моделировании лобного синдрома аппликацией кобальта на лобную кору [15]. В этой работе было обнаружено, что медленные синхронные 0-колебания на ЭЭГ лобной коры сопровождаются появлением соответствующих ритмических осцилляций активности нейронов МД таламуса, причем 0-осцилляции в коре и таламусе когерентны. Сопоставление перечисленных выше данных и результатов собственных электроэнцефалографических и нейропсихологических исследований послужило основанием для того, чтобы рассматривать ФТВ как признак неоптимального состояния (незрелости или дисфункции) фронто-таламической системы мозга.

В нашей предыдущей публикации [16] с помощью векторной авторегрессионной модели [17]

О2 Р4

С4 Р4 Т4 Тб Ог Рз Сз

00:00:29

ЯЫ"

00:00:з0

00:00:31

лууч

Тз

МАИ

Л^и

00:00:з2

Аа

чД-/^У^АМ.

,vлЛAлvvw

00:00:34

00:00:35

00:00:36

/Млм

0 цУ1.

00:00:

1 8

ЭЭГ спокойного бодрствования ребенка 7 лет. Подчеркнуты билатерально-синхронные фронтальные 9-волны (ФТВ).

5

сравнивались направленные внутрикорковые взаимодействия1 во время регистрации ФТВ и в периоды, свободные от этих паттернов. Анализ взаимного влияния ЭЭГ-сигналов показал, что наиболее вероятной причиной появления синхронных медленных волн во фронтальных отделах коры является наличие общей нейронной активности в 0-диапазоне частот, синхронизируемой за счет связи с глубинными структурами мозга. Было также показано, что функциональное взаимодействие корковых зон в период регистрации ФТВ характеризуется диффузным увеличением степени вовлечения фронтальных и центральных областей во взаимодействия как друг с другом, так и с остальными корковыми отделами.

Полученные результаты хорошо согласуются с представлением о фронто-таламическом происхождении медленных синхронных колебаний в лобных отделах коры в состоянии спокойного бодрствования. Обнаруженное в исследовании [16] периодическое снижение степени "автоном-

1 Здесь и далее термины "внутрикорковое взаимодействие", "функциональное взаимодействие" или "функциональная связь" используются для описания линейной статистической связи между пространственно удаленными нейрофизиологическими событиями [18], в данном случае частотными составляющими ЭЭГ-сигналов, зарегистрированных от пространственно удаленных корковых зон.

ности" фронтальных корковых зон в результате неоптимального функционирования фронто-та-ламической системы может быть одной из причин когнитивных дефицитов у детей с ФТВ. Значение состояния покоя как исходного фона для когнитивной деятельности было показано в работах Д.А. Фарбер и соавт. [19, 20] на основании сопоставления возрастных изменений фоновой ЭЭГ и познавательных процессов у детей. Можно предположить, что длящиеся от одной до нескольких секунд сбои в функционировании лобных отделов мозга во время ФТВ могут приводить к трудностям перехода из состояния покоя к деятельности. Однако вопрос, в какой мере подобные сбои влияют на работу мозга в процессе когнитивной деятельности, в рамках анализа фоновой ЭЭГ остается открытым.

Вместе с тем, количественный анализ фоновой ЭЭГ допускает возможность исследования другого вопроса, который также необходимо рассмотреть в связи с поиском причин когнитивных дефицитов у детей с ФТВ. Речь идет о возможном негативном влиянии неоптимального состояния фронто-тала-мической системы на морфофункциональное созревание внутрикорковых связей в процессе индивидуального развития.

Таблица 1. Распределение детей обследованной выборки по наличию фронтальных 9-волн (ФТВ) на ЭЭГ, возрасту и полу

ЭЭГ

7- 8 лет 9- 10 лет

мальчики девочки всего мальчики девочки всего

18 14 N = 32 10 6 N = 16

mean age = 7.68 ± 0.42 mean age =9.60 ± 0.57

23 6 N = 29 20 3 N = 23

mean age = 7.82 ± 0.56 mean age =9.80 ± 0.56

41 20 N = 61 30 9 N = 39

Возрастная норма

ФТВ

Всего

Фронто-таламическая система играет важную роль в избирательной модуляции активности корковых зон при внимании [21, 22], подготовке к анализу значимой информации [2] и удержании информации в рабочей памяти [23]. Недостаточность избирательных модулирующих влияний на кору головного мозга со стороны фронто-талами-ческой системы может сказываться не только на функционировании мозга в момент реализации деятельности, но и на формировании нейронных сетей в коре в процессе онтогенеза. Последнее предположение представляется оправданным, поскольку как локальные нейронные сети в коре [24], так и проводящие пути мозга длительно созревают в онтогенезе человека [25]. Кроме того, существуют данные о зависимости морфофункционального созревания мозга от индивидуального опыта индивида (experience-dependent brain maturation), в особенности, от тех видов деятельности, которые требуют участия механизмов избирательного направленного внимания [26, 27].

Показано, что созревание нейронных сетей мозга в онтогенезе отражается в параметрах фоновой ЭЭГ [19, 28]. В том случае, если неоптимальное состояние фронто-таламической системы действительно влияет на формирование корковых нейронных связей, мы можем ожидать, что это влияние отразится на характере корково-корково-го взаимодействия, оцениваемого по степени согласованности ритмической электрической активности (ЭА) мозга в состоянии спокойного бодрствования в периоды, свободные от ФТВ. Ранее на другой выборке детей было проведено исследование фоновой когерентности а-ритма у детей младшего школьного возраста с ЭЭГ-признаками незрелости регуляторных систем мозга, в том числе, с ФТВ, которые рассматривались как показатель функциональной незрелости фронто-таламиче-ской системы. Результаты этого исследования, свидетельствующие об особенностях функционального взаимодействия корковых зон по а-рит-му у детей с ФТВ, приведены в работе [29]. В настоящем исследовании, продолжающем анализ функциональной организации коры головного мозга у детей с ФТВ, представленный в нашей предыдущей публикации [16], ставилась задача оценки па-

раметров когерентности ритмов ЭЭГ в четырех частотных диапазонах — 0, а1; а2 и рх. Было проведено сопоставление записей ЭА мозга у детей 7—8 и 9—10 лет с трудностями обучения, на ЭЭГ которых присутствовали фронтальные 0-волны, и у детей того же возраста без трудностей обучения и отклонений на ЭЭГ.

МЕТОДИКА

Анализировались записи ЭЭГ 100 детей 7—8 и 9—10 лет, учащихся младших классов общеобразовательной школы, не имевших в анамнезе выраженной неврологической и психической патологии. Все дети участвовали в исследовании добровольно при информированном согласии их родителей. В табл. 1 представлено распределение детей исследованной выборки по возрасту, полу и наличию ФТВ на ЭЭГ. Видно, что приблизительно половина записей ЭЭГ принадлежала детям с низкими показателями академической успеваемости (2—3 балла по основным предметам) и

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.

Показать целиком