УДК 612.825+612.822.3
АМЛИТУДНО-ВРЕМЕННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ДЛИННОЛАТЕНТНЫХ КОМПОНЕНТОВ АКУСТИЧЕСКОГО ВЫЗВАННОГО ПОТЕНЦИАЛА (М, N2 И Р300) У ЗДОРОВЫХ ИСПЫТУЕМЫХ
© 2011 г. Л. Б. Окнина1, О. А. Кузнецова1, А. П. Белостоцкий1, Н. Л. Нечаева1, Е. В. Кутакова1,
Е. Л. Машеров2, А. С. Романов1
Институт высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН, Москва 2Институт нейрохирургии им. Н.Н. Бурденко РАМН, Москва Поступила в редакцию 17.02.2010 г.
Целью работы было проследить совокупные изменения амплитудно-временных параметров компонентов N1, N2 и Р300 акустического вызванного потенциала (АВП) в разных по сложности экспериментальных ситуациях (при счете и прослушивании звуков) и сопоставить полученные различия у испытуемых молодого и зрелого возраста. АВП регистрировали у 12 здоровых испытуемых в возрасте от 18 до 22 лет и 12 испытуемых в возрасте от 32 до 59 лет. При регистрации использовали двух-стимульную последовательность методики необычности стимула (oddball paradigm). Выявлено, что компоненты N1, N2 и Р300 АВП, зарегистрированные в ситуации прослушивания звуков без какой-либо предварительной инструкции, не отличаются у лиц молодого и зрелого возраста. У испытуемых младшего возраста отмечена большая амплитуда компонента N1 при счете звуков по сравнению с прослушиванием, тогда как значения латентности данного компонента не изменяются в зависимости от сложности задания. Показано, что компонент N2 демонстрирует стабильность ла-тентности по отношению к возрасту и экспериментальной ситуации. Амплитуда компонента N2 выше при счете звуков в обеих возрастных группах. Амплитудно-временные параметры компонента Р300 не отличаются у испытуемых разного возраста в задаче прослушивания звуков. Выявленные особенности компонентов N1, N2 и Р300 АВП у испытуемых молодого и зрелого возраста в разных по сложности экспериментальных ситуациях позволяют предположить, что с возрастом у человека вырабатываются адаптивные механизмы, способствующие успешному выполнению задания.
Ключевые слова: N1, N2, Р300, внимание, непроизвольное внимание, произвольное внимание, вызванные потенциалы.
Для изучения высших корковых функций человека наиболее часто используют когнитивные вызванные потенциалы, к числу которых относят и длиннолатентные компоненты акустического вызванного потенциала (АВП) [1—11]. При этом пики N1 и N2 рассматривают в связи с непроизвольным вниманием [6, 7], тогда как компонент Р300 — в качестве маркера произвольного внимания [3, 9, 12, 13]. Поскольку между произвольными и непроизвольными процессами существует тесная взаимосвязь [6, 14, 15], при изучении церебральных функций целесообразным представляется комплексный анализ всех трех длиннолатентных составляющих АВП - компонентов N1, N2 и Р300.
Выделение длиннолатентных компонентов АВП в большинстве описанных в литературе исследований осуществляют с использованием методики необычности стимула (oddballparadigm) [3-11, 16, 17]. При этом наиболее часто исследование проводят в условиях концентрации внимания на целевом стимуле (счет, нажимание на кнопку). Однако в случае регистрации АВП у лиц с выраженными нарушени-
ями когнитивных функций вследствие травмы мозга требуются "облегченные" условия — прослушивание звуков без какой-либо предварительной инструкции. В ряде же случаев регистрацию вызванных потенциалов (ВП) проводят с инструкцией, но при невозможности больным сообщить результат выполнения задания (при угнетении сознания или выраженных нарушениях речевых функций). Согласно литературным данным и результатам собственных более ранних исследований, длиннола-тентные компоненты АВП в подобных условиях также выделяются [1, 3, 6, 7, 9, 11, 12, 15, 18]. Однако, в литературе наиболее часто встречаются описания всех компонентов по отдельности, тогда как их сопоставление в разных по сложности экспериментальных ситуациях остается неохваченным.
Более того, большая часть экспериментальных работ выполнена на молодых испытуемых, но в случаях патологии мозга исследование необходимо проводить на лицах разного возраста. В литературе описана "кривая старения", отражающая изменение амплитудно-временных параметров компонен-
та Р300 АВП, зарегистрированного в стандартных условиях при счете целевых стимулов [3]. Вместе с тем изменения длиннолатентных компонентов, зарегистрированных в условиях прослушивания стимулов у лиц разного возраста, не описаны.
В связи с этим, продолжая начатые ранее исследования особенностей пространственно-временной организации Р300 АВП при "прослушивании" и "счете" звуков [18], в данной работе были поставлены следующие задачи: 1) проследить совокупные изменения амплитудно-временных параметров компонентов N1, N2 и Р300 АВП в разных по сложности экспериментальных ситуациях (при счете и прослушивании звуков); 2) сопоставить эти изменения у испытуемых молодого и зрелого возраста.
МЕТОДИКА
АВП регистрировали у 12 человек в возрасте от 18 до 22 лет (средний возраст 19.6 ± 1.4 года) (6 мужчин, 6 женщин), составивших группу младшего или молодого возраста; и у 12 испытуемых в возрасте от 32 до 59 лет (средний возраст 41.2 ± 7.2 года) (7 мужчин, 5 женщин), составивших группу старшего или зрелого возраста. Все они не имели черепно-мозговых травм, неврологических и психических нарушений в анамнезе и обладали нормальным слухом. Все испытуемые были правшами.
При регистрации ВП использовали двухстимуль-ную звуковую последовательность методики необычности стимула (oddball paradigm) [3—11, 16], включающую в себя стандартный и отличный, или целевой, тоны. Всего предъявлялось 100 звуков. Звуки характеризовались следующими параметрами: стандартный (высокий тон) — интенсивностью 76 дБ над порогом слышимости, частотой 800 Гц и длительностью — 80 мс; целевой (низкий тон) — интенсивностью 76 дБ, частотой 400 Гц, длительностью 80 мс. При этом стандартных тонов было 80%, а целевых — 20%.
Звуки подавались через наушники бинаурально в псевдослучайном порядке, т.е. на каждые 1—2 значимых стимула появлялись 4—5 незначимых.
Во время исследования участники эксперимента сидели с закрытыми глазами в удобном кресле в полутемном помещении. Первоначально испытуемым давали прослушать звуковую последовательность без какой-либо инструкции — задача "прослушивание". После этого проводили опрос, выясняя, какие звуки слышали испытуемые, как они могут их охарактеризовать по высоте и каково соотношение разных звуков. Затем испытуемым предлагалась та же самая последовательность с инструкцией считать низкие звуки — задача "счет".
Исследования проводили в примерно одинаковое вечернее время.
Биопотенциалы регистрировали на 19- канальном полисомнографе SAGURA-2000 от затылочной
(02, O1), теменной (Р4, Р3), центральной (С4, Cз), лобной F3, Тр2, Fp1) и височной (76, Т5, 74, 73, F8, F7) областей, а также от лобного, центрального и теменного сагиттальных отведений (Fz, Сг и Рг) относительно объединенных ушных индифферентных электродов. Использовали постоянную времени 0.3 и верхнюю частоту пропускания 50 Гц при частоте опроса 200 Гц.
Поскольку первая часть исследования проводилась без какой-то предварительной инструкции, то последующее усреднение для выделения ВП проводили отдельно на частый и редкий тона. Только после сопоставления этих двух ответов и при наличии четко выраженных анализируемых пиков (N1, N2 и Р300), результат суммации ответов на редкий (целевой) тон принимали к дальнейшему анализу. Амплитуду и латентность пиков вычисляли для ответа на целевой тон.
Эпоха анализа ВП составляла 800 мс, из которых 100 мс — до предъявления стимула и 700 мс — после. Компонент N1 определяли как негативный пик в интервале от 70 до 120 мс, компонент N2 — как негативный пик в интервале от 150 до 280 мс и компонент Р300 — как позитивный пик в диапазоне от 250 до 500 мс [3, 6, 13]. Вычисляли амплитуду и латентность каждого компонента с привлечением открытого источника программы EEGLAB [19].
Результаты статистически обрабатывали при помощи пакета 81ай511са 8.0. Проводили многофакторный дисперсионный анализ АЫО\А с учетом таких факторов как отведение (19 отведений), принадлежность к группе (младший/старший возраст) и экспериментальная ситуация (счет/прослушивание). Сравнение амплитудно-временных параметров компонентов между ситуациями счета и прослушивания внутри групп и между идентичными ситуациями между группами осуществляли по критерию Стъюдента, предварительно проверив данные на нормальность распределения.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Прежде, чем приступать к описанию АВП, следует отметить, что после ситуации "прослушивание" все испытуемые отмечали наличие в последовательности двух типов тонов: высоких и низких, а также правильно оценивали их соотношение: большее число высоких звуков. При выполнении задачи "счет" также все испытуемые, вне зависимости от возраста, точно считали целевые стимулы.
Компоненты N1, N2 и Р300 АВП были выделены у всех испытуемых в обеих экспериментальных ситуациях. В ходе исследования амплитуда и латент-ность рассматриваемых компонентов были проанализированы в 19 отведениях. В данной работе приводятся результаты анализа только 9 из них: F4, Fz, F3, С4, Сг, С3, Р4, Рг, Р3. Ограничения введены с учетом нескольких обстоятельств. Прежде всего, был
Младшая группа Прослушивание
N2
Старшая группа Прослушивание
Младшая группа Счет
Старшая группа Счет
Р300
+
Рис. 1. Примеры наиболее типичных амплитудных топограмм компонентов N1, N2 и Р300 на пиковой латентности при счете и прослушивании звуков у испытуемых молодого и зрелого возраста. Для компонентов N1 и N2 значения отрицательные, для компонента Р300 - положительные.
проведен многофакторный дисперсионный анализ, который выявил наличие зависимости значений амплитуды и латентности от локализации электрода. Данная зависимость отмечена для амплитуды компонента N1 Д18.654) = 6.043, р = 0.001 и латентности компонента N3 Д18.664) = 2.850, р = 0.001. Проведенные попарные сравнения амплитуды и латент-ности компонентов АВП между одноименными ситуациями у испытуемых разного возраста и у испытуемых одной группы между экспериментальными ситуациями показали,
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.