ФИЗИОЛОГИЯ ЧЕЛОВЕКА, 2008, том 34, № 4, с. 11-18
УДК 612.822.3+612.821
МЕЖПОЛУШАРНЫЕ ВЗАИМООТНОШЕНИЯ ЭЭГ ПРИ РАСПОЗНАВАНИИ ЗАШУМЛЕННЫХ ЗРИТЕЛЬНЫХ ОБРАЗОВ
В СОПРОВОЖДЕНИИ МУЗЫКИ
© 2008 г. Р. А. Павлыгина, Д. С. Сахаров, В. И. Давыдов
Институт высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН, Москва Поступила в редакцию 04.12.2007 г.
Изменения в ЭЭГ зависят от стиля применяемой музыки. При действии классической музыки увеличивается количество случаев с повышением диагональных когерентностей в у-диапазоне частот, где формируется два фокуса интеграции в точках T4 и T6. При прослушивании рок-музыки больший удельный вес всех изменений приходился на 0- и aj-диапазоны частот; фокус интеграции возникал в точке T6 в ai- и у-диапазонах. При распознавании наблюдалось повышение диагональных когерентностей, особенно выраженное в А-, 0- и ai-диапазонах частот. Также имело место повышение когерентности между потенциалами, отводимых от точек O1-P4 и O2-F7, что прослеживалось во всех частотных диапазонах. При распознавании зашумленных зрительных образов в сопровождении классической или рок-музыки число случаев с повышением диагональной когерентности, характерной для доминирующей в данный момент деятельности, повышается. Перед ошибочным распознаванием возникает широко представленное по коре повышение когерентности в А-, 0-, ai-диапазонах, что является информативным показателем последующего ошибочного опознания. При распознавании без музыкального сопровождения, а также с музыкой, основные изменения симметричных когерентностей сводятся к снижению или к отсутствию изменений этого показателя по сравнению с фоном.
Ранее нами было показано, что проведение распознавания зашумленных зрительных образов (арабские цифры) в условиях сопровождения классической или рок-музыки определенной мощности приводило к повышению результативности распознавания: повышался процент правильных ответов и сокращалось время принятия решения [1]. При распознавании зрительных образов в сопровождении музыки активировалась структура внут-риполушарных когерентных связей, характерных для распознавательной деятельности: увеличивалось количество когерентных связей и их уровень значимости, а также сохранялась левосторонняя асимметрия по показателям когерентности, а не правосторонняя, которая возникала при одном музыкальном воздействии [2, 3]. Повышение результативности деятельности в сенсорно обогащенной среде является проявлением закономерностей доминанты. При формировании "распознавательной" доминанты возникали такие изменения в пространственной организации электрических процессов не-окортекса, которые строились по доминантному принципу: усиливались изменения в ЭЭГ, характерные для доминирующей в данный момент деятельности [3].
Исследования внутриполушарных изменений в ЭЭГ не дают полного представления о системной работе мозга. Одним из подходов в изучении нейрофизиологических механизмов целостной работы мозга является исследование особенно-
стей взаимоотношения электрических процессов, происходящих в правом и левом полушариях.
Настоящая работа посвящена исследованию межполушарных (симметричных и диагональных) взаимоотношений ЭЭГ при распознавании зашумленных зрительных образов, а также при проведении распознавания с музыкальным сопровождением.
МЕТОДИКА
Исследование проводили с участием 19 здоровых испытуемых-правшей в возрасте 18-47 лет обоего пола, с нормальным слухом, которые не являлись профессиональными музыкантами. У всех обследуемых в спонтанной ЭЭГ присутствовал а-ритм с разной степенью выраженности. Глаза испытуемых в течение всего опыта были открыты.
Исследование проводили в два этапа: подготовительный (человек обучался двигательным навыкам и распознаванию образов) и основной (распознавание проходило с регистрацией ЭЭГ). Для распознавания зрительных образов на экране предъявлялись цифры в виде светящихся све-тодиодов. Процесс зашумления выражался в выключении некоторых светодиодов, составляющих образ цифры или включении в разных областях экрана дополнительных светодиодов. Степень зашумления составляла 12%. На все сти-
Рис. 1. Изменение функций межполушарных диагональных когерентностей (Ког) потенциалов при прослушивании классической (к) и рок-музыки (г). А - схема расположения электродов на голове испытуемого по международной системе 10-20, применяющаяся в дальнейшем для построения графических карт. Б - по горизонтали - диапазоны частот, сплошная линия - достоверное повышение, пунктирная линия - достоверное снижение Ког по отношению к фону (p < 0.05).
мулы испытуемый должен был реагировать нажатием соответствующей клавиши: две цифры ("5" и "6") он нажимал левой рукой, две ("8" и "9") -правой. Время экспозиции образа составляло 200 мс, среднее время межстимульного интервала - 8-10 с. В каждом опыте испытуемому предъявляли в среднем 95 стимулов. Первые 10 мин регистрировали фоновую ЭЭГ. Далее испытуемый распознавал за-шумленные зрительные образы (ЗЗО) в течение 12.5 мин, затем эта работа 12.5 мин сопровождалась музыкой выбранной мощности и стиля. В одном опыте использовалась одна разновидность музыкального сопровождения. Перерыв между опытами составлял 3-7 дней. С каждым испытуемым было проведено 1-2 контрольных опыта, вторую половину которого испытуемый продолжал распознать зрительные образы без музыкального сопровождения. Оценка эффективности распознавательной деятельности осуществлялась по парному критерию Вилкоксона.
В качестве рок-музыки использовали записи группы "Rolling Stones", в качестве классической музыки - сочинения Моцарта. Методика, касающаяся музыкального воздействия, подробно описана в нашей работе [4].
ЭЭГ регистрировали в 16 отведениях, расположенных по стандартной системе 10-20 (Fpl, Fp2, F3, F4, C3, C4, P3,P4,01,02,F7, F8, T3, T4, T5, T6). Было проведено 170 экспериментов. Анализировали средние значения когерентности (Ког) ЭЭГ с использованием процедуры быстрого преобразования Фурье в стандартных физиологических диапазонах частот:
А - 1-4 Гц; 9 - 4.25-8 Гц; ах - 8.25-10 Гц; а -10.25-13 Гц; р1 - 13.25-20 Гц; р2 - 20.25-30 Гц; у -30.25-40 Гц. Безартефактные отрезки ЭЭГ обрабатывали с использованием пакета программ МАТЬАВ-5.2. Эпоха анализа составляла 4 с, частота опроса - 256 Гц. Рассматривали Ког ЭЭГ в 64 межполушарных парах. Учитывали только достоверные изменения Ког (р < 0.05), которые оценивали для каждого испытуемого по критерию Манна-Уитни, для всей группы применяли критерий Стьюдента. Для оценки различий в уровнях когерентности при применении музыки разного стиля и мощности применяли критерий Крускала-Уолли-са, а для оценки различий в уровнях интегральной когерентности - критерий %2.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Ранее было установлено, что результативность распознавания ЗЗО повышается при сопровождении работы музыкой определенной мощности: для классической музыки это было 40-65 дБ, для рок-музыки 25-45 дБ в среднем над порогом слышимости [3]. В статье приводятся данные при использовании музыки именно этой мощности. Исследование межполушарной диагональной Ког при прослушивании музыки показало, что наиболее реактивным был у-диапазон ЭЭГ при классической музыке, а для рок-музыки - 9-, а1- и у-диа-пазоны частот (рис. 1, Б). Возникал фокус интеграции Ког связей (максимальное число связей в ЭЭГ с данной точкой) в правой задневисочной области (Т6) в аг и у-диапазонах при прослушивании
wR
wE
Рис. 2. Графические карты изменений функции диагональных Ког ЭЭГ перед правильным (wR) и ошибочным (wE) распознаванием зашумленных зрительных образов. Остальные обозначения см. рис. 1.
рок-музыки. При классической музыке имелись два фокуса интеграции в точках Т4 и Т6 в у-диаиа-зоне.
При исследовании межиолушарной Ког ЭЭГ во время расиознавания ЗЗО были иолучены следующие данные: иеред иравильным расиознава-нием (рис. 2, wR) ироисходило иовышение диагональных Ког, которое было особенно выражено в Д-, б- и агдиаиазонах частот. В а2-, рг, Р2-, у-диаиазонах случаев с иовышением Ког было значительно меньше. Для окцииитальной области иравого иолушария характерно усиление связей с иередневисочной областью левого иолушария (02-,Р7), для левой окцииитальной области - с иравой иариетальной (0ГР4). Это ирослежива-лось во всех частотных диаиазонах. Значения диагональных Ког с иотенциалами лобных областей снижались или же оставались без изменений ио отношению к фону.
Для ЭЭГ иеред ошибочным расиознаванием было характерно глобальное, широко расиро-страненное ио коре иовышение диагональных Ког, особенно выраженное в Д-, б-, агдиаиазонах.
В этом случае иовышение Ког охватывало и лобные области. Можно отметить иовышение Ког ио-тенциалов, отводимых от точек 02-Р7 и 01-Р4 во всех частотных диаиазонах. Такое изменение наблюдалось в ЭЭГ иеред иравильным ответом.
В отличие от диагональных связей, Ког иотен-циалов, отводимых от симметричных точек левого и иравого иолушария, снижалась (табл. 1). Основные изменения в сочетанности иотенциалов фронтальных областей иеред иравильным расиознаванием ироявлялись в снижении Ког в низкочастотном диаиазоне и отсутствовали в высокочастотном диаиазоне (Ррг,Рр2; ^3-^4). Можно отметить лишь иовышение Ког иотенциалов, отводимых от в Д-диаиазоне частот. В центрально-теменных областях (С3-С4; Р3-Р4) значения симметричных Ког снижались ио всем диаиа-зонам частот, кроме а2, где они оставались без изменения ио отношению к фону. Что касается ЭЭГ височных областей (Т3-Т4; Т5-Т6), то изменения значений симметричных Ког отсутствовали. В зрительных областях (01-02) симметричная Ког в основном не изменялась.
Таблица 1. Изменение межполушарных симметричных когерентностей перед правильным и ошибочным распознаванием зашумленных зрительных образов
Пары отведений Перед правильным распознаванием Перед ошибочным распознаванием
А 9 а! а2 ßi ß2 Y А 9 а! а2 ß1 ß2 Y
FP1-FP2 - - - - 0 0 0 - - - - 0 0 0
F3-F4 - - - - - 0 0 - - - - - 0 0
F7-F8 + 0 0 0 0 0 0 + + + 0 0 0 +
С3-С4 - - - 0 - - - - - 0 + - - -
P3-P4 - - - 0 - - - - - 0 + - - -
O1-O2 - 0 - 0 0 0 0 0 + + + + + +
T3-T4 0 0 0 0 0 0 0 - - 0 + 0 - -
T5-T6 0 0 0 0
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.