УДК 612.821
ДИНАМИКА ПРОСТРАНСТВЕННОЙ СИНХРОНИЗАЦИИ РИТМИЧЕСКИХ КОМПОНЕНТОВ ЭЭГ ПРИ РЕЛАКСАЦИИ И ИХ СВЯЗЬ
С РЕГУЛЯЦИЕЙ СЕРДЕЧНОГО РИТМА
© 2014 г. А. С. Горев1, А. В. Ковалева2, Е. Н. Панова2, А. К. Горбачева2
1ФГНУИнститут возрастной физиологии РАО, Москва 2 ГБОУВПО Московский городской психолого-педагогический университет E-mail: asgorev@rambler.ru Поступила в редакцию 17.04.2014 г.
Анализировали динамику ЭЭГ-параметров в широком частотном диапазоне для выявления возможной функциональной значимости различных ритмических составляющих ЭЭГ в формировании релаксационного состояния. В исследовании приняли участие 65 испытуемых в возрасте 17— 20 лет. С каждым испытуемым проводился сеанс релаксации, в ходе которого регистрировалась ЭЭГ (монополярно) и вегетативные показатели. При переходе от спокойного бодрствования к релаксации были выявлены достоверные изменения ЭЭГ во всех изученных частотных диапазонах. Были выделены 2 типа изменений когерентности различных частотных составляющих ЭЭГ при смене функционального состояния и выявлена взаимосвязь типа динамики с показателем регуляции сердечного ритма (LF/HF), который отражает баланс симпатического и парасимпатического отделов вегетативной нервной системы.
Ключевые слова: ЭЭГ, когерентность, релаксация, функциональное состояние, индивидуальные особенности, вариабельность сердечного ритма.
Б01: 10.7868/80131164614050051
Анализ нейрофизиологической литературы указывает на неослабевающий интерес к изучению феномена произвольного управления функциональным состоянием ЦНС, в частности, к произвольной релаксации [1—8].
Как показано нами ранее в психофизиологических исследованиях, в состоянии релаксации резко интенсифицируются процессы восстановления функциональных ресурсов мозга, что создает предпосылки для оптимизации работы всех его систем [9]. Эти процессы являются физиологической основой эффекта пострелаксационного улучшения психофизиологических функций — произвольного внимания и кратковременной памяти [10].
Изучению нейрофизиологического обеспечения регуляции функционального состояния мозга посвящено достаточно много исследований. В последнее время наметился интересный подход к этой проблеме — рассмотрение процесса регуляции как своеобразного рода деятельности ("регу-ляторная деятельность"), объектом которой является психофизическое состояние [6]. В рамках такого подхода результаты исследований функциональной организации деятельности мозга в своих общих положениях оказываются приложи-
мы и к процессу регуляции психофизического состояния. Одним из основных положений является признание высокой функциональной значимости ритмогенных структур мозга [11]. Последним обстоятельством объясняется высокая информативность изучения "поведения" при различных экспериментальных условиях ритмических составляющих ЭЭГ.
В ЭЭГ представлены различные ритмические компоненты, среди которых наибольшее внимание исследователей привлекает а-диапазон (7— 13 Гц). Известно, что этот диапазон имеет сложный ритмический состав: низко-, средне- и высокочастотная ритмические составляющие (соответственно 7—9 Гц, 9—11 Гц и 11—13 Гц), для которых выявлена топографическая неоднородность и функциональная специфичность [12, 13]. Традиционно а-ритм рассматривался как ритм покоя, однако стали появляться данные об электрической активности (ЭА) а-диапазона, индуцированной различными видами деятельности [13, 14]. Показано, что 0- и а-волны вовлечены в процессы рабочей памяти [15, 16]. Диапазон 13— 15 Гц, так называемый ц-ритм — ритм покоя сен-сомоторной коры является как бы условным рубежом, за которым следует ЭА, определяемая как
высокочастотная. В нее входит частотная полоса 15—25 Гц (р-активность), подразделяемая современными исследователями на относительно более низкочастотный (р1 — 15—20 Гц) и высокочастотный (р2 — 20—25 Гц) диапазоны. ЭЭГ-ритмы с частотой выше р определяют как у-диапазон. Чаще всего к у-колебаниям относят волны с частотами от 25 или 30 до 70 или 100 Гц [15, 17-19]. Функциональная значимость высокочастотных р- и у-ритмов обычно связывается с активностью мозга, в частности, с процессами переработки информации. Наиболее распространенным представлением о роли у-колебаний считается их участие в соединении разрозненных нейронных ансамблей в единую функциональную систему [16, 17, 20]. Вместе с тем, несмотря на накопленные данные о функциональной специфике отдельных видов ЭА, имеющиеся в литературе данные указывают на возможность присутствия в одном и том же частотном диапазоне ритмических составляющих различного функционального назначения [13, 21].
В исследованиях электрофизиологического обеспечения различных функциональных состояний важная роль отводится анализу функции когерентности ритмов ЭЭГ [22-25]. В состояниях медитации и релаксации чаще всего отмечается повышение синхронизации 0-волн и медленных а1-волн в лобных областях [7, 24, 25]. Однако в некоторых работах показано повышение синхронизации колебаний разных областей мозга на частотах у-активности в процессе зрительных представлений (имажинаций) [21] и медитации [17].
Стоит отметить, что большинство исследований ЭА головного мозга в процессе медитации проведено на испытуемых, никогда ранее не имевших такого опыта [24, 25]. Можно предположить, что впервые практикующие медитацию скорее всего не достигают требуемого состояния, а достигают, скорее, состояния релаксации. В этом случае, как правило, сообщается о повышении 0-активности и медленной а-активности и их когерентности [26]. Очевидно, что колебательные процессы, происходящие в организме, должны затрагивать не только мозговую активность, но также и вегетативные процессы, в частности, ритм сердца. Показатели вариабельности ритма сердца используются в психологии и психофизиологии для изучения динамики функционального состояния [27]. В ряде исследований производится сопоставление изменений ЭА головного мозга (различных параметров ЭЭГ) с параметрами вариабельности ритма сердца (ВРС) [28, 29]. Кроме того, показано, что тренинг по биологической обратной связи, направленный на повышение вариабельности ритма сердца, приводит также и к изменениям в ЭЭГ [30, 31]. Существуют данные о взаимосвязи между обработкой информации в префронтальной коре и тонусом
блуждающего нерва (парасимпатические влияния) [32].
Принимая во внимание вышеизложенное, в настоящем исследовании при изучении произвольной релаксации была предпринята попытка анализа динамики функции когерентности ритмических составляющих ЭЭГ в широком частотном диапазоне и некоторых показателей ВРС, с целью выявления возможной функциональной значимости различных ритмических составляющих ЭЭГ и особенностей вегетативного тонуса в формировании релаксационного состояния.
МЕТОДИКА
В исследовании приняли участие 65 испытуемых в возрасте 17—20 лет. С каждым испытуемым проводился "сеанс" релаксации с регистрацией ЭЭГ и вегетативных показателей (тоническая составляющая кожного сопротивления и показатели вариабельности ритма сердца). В данной работе обсуждаются только результаты динамики показателей когерентности ЭЭГ и некоторые показатели ВРС: соотношение низкочастотных и высокочастотных волн в спектре ритма сердца (LF/HF) и квадратный корень суммы разностей последовательного ряда кардиоинтервалов (RMSSD).
ЭЭГ и ВРС регистрировались в двух состояниях: в состоянии спокойного бодрствования (далее — фон) и состоянии произвольной релаксации (далее — релаксация).
Испытуемый был проинструктирован на этапе "релаксация" использовать психотехнические приемы, способствующие формированию состояния релаксации (спокойное замедленное дыхание с удлиненным выдохом и мышечное расслабление в фазе выдоха).
ЭЭГ регистрировали на компьютерном электроэнцефалографе "Neurovisor24U" (фирма Ates Medica). Запись ЭЭГ осуществляли монополярно в затылочных (О1, О2), теменных (P3, P4), височно-теменно-затылочных (T5, T6), центральных (С3, С4) и лобных (F3, F4) отведениях. Обработка ЭЭГ-данных осуществлялась с использованием программ, реализованных на базе пакета МАТЛАБ (OKTAVE), позволяющих провести оценку динамики ЭЭГ-параметров по экспериментальным ситуациям и оценить ее статистическую значимость в широком диапазоне частот от 5 до 40 Гц в 10 частотных диапазонах (4.0—6.0 Гц, 6.0-7.0 Гц, 7.0-9.0 Гц, 9.0-11.0 Гц, 11.0-13.0 Гц, 13.0-15.0 Гц, 15.0-20.0 Гц, 20.0-25.0 Гц, 25.030.0 Гц, 30.0-40.0 Гц).
Полученные индивидуальные данные по динамике ЭЭГ-параметров в ходе эксперимента обрабатывались с использованием статистического анализа (Statistica 8.0). Достоверность получен-
4-6 Гц: Ф-Р 6-7.5 Гц: Ф-Р 7-9 Гц: Ф-Р 9-11 Гц: Ф-Р 11-13 Гц: Ф-Р
Рис. 1. Среднегрупповые изменения когерентности при переходе от спокойного бодрствования (Ф) в состояние релаксации (Р) (сплошные линии - достоверное повышение Ког, пунктирные линии - достоверное снижение Ког, р < 0.05).
ных изменений полученных при проведении статистической обработки групповых данных оценивалась по ¿-критерию, а также по непараметрическому критерию Вилкоксона.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Согласно данным наших предыдущих исследований, при изучении произвольной релаксации именно показатели когерентности (Ког) характеризуются большей информативностью [33]. Принимая во внимание это обстоятельство, в настоящем исследовании основное внимание было уделено анализу динамики Ког-показателей.
Значимые по группе изменения показателей когерентности ЭЭГ исследованных отведений для разных частотных диапазонов показаны на рис. 1.
Как видно из рис. 1, при переходе от спокойного бодрствования к релаксации значимые изменения отмечаются во всех исследованных частотных диапазонах. В целом по среднегруппо-вым данным выявляется рост показателей Ког по внутриполушарным, главным образом, дистантным связям в 0- и а-диапазонах, и снижение Ког по межполушарным связям в а-диапазонах. Так-
же наблюдается снижение внутриполушарных Ког по связям центральных областей с задними корковыми областями в обоих полушариях, в основном, в высокочастотных диапазонах (2540 Гц), в особенности в у-диапазоне (30-40 Гц).
Следует отметить, что
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.