ФИЗИОЛОГИЯ ЧЕЛОВЕКА, 2007, том 33, № 2, с. 121-133
ОБЗОРЫ =
УДК 612.821
ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДА ЭНДОГЕННЫХ СВЯЗАННЫХ С СОБЫТИЯМИ ПОТЕНЦИАЛОВ МОЗГА Р300 ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ КОГНИТИВНЫХ ФУНКЦИЙ В НОРМЕ И КЛИНИЧЕСКОЙ ПРАКТИКЕ
© 2007 г. С. А. Гордеев
ГУ Научно-исследовательский институт мозга РАМН, Москва Поступила в редакцию 22.03.2006 г.
Исследование высших психических функций, объективная диагностика когнитивных нарушений и изучение патофизиологических механизмов их формирования при целом ряде психоневрологических заболеваний является актуальной психонейрофизиологической проблемой. В последнее время для оценки этих сложных процессов используются инструментальные нейрофизиологические методы, одним из которых является регистрация эндогенных связанных с событиями потенциалов, поскольку они обусловлены собственной активностью мозга и изменение их параметров зависит от эндогенных факторов деятельности мозга. Среди эндогенных связанных с событиями потенциалов наиболее широкое применение нашел когнитивный вызванный потенциал Р300, который возникает в ситуации привлечения специального внимания к стимулу. Этот потенциал представляет несомненный интерес в плане исследования механизмов нарушений высшей нервной деятельности, поскольку отражает нейрональные процессы, связанные с неспецифическими активирующими рети-куло-таламическими системами, а также лимбическими и неокортикальными механизмами направленного внимания и кратковременной памяти.
Механизмы и источники генерации в мозге эндогенного потенциала Р300, связь с когнитивными функциями
Выдающийся отечественный психолог А.Р. Лурия выделял три блока, участвующие в реализации высших психических функций: 1) энергетический блок - подкорково-стволовые структуры; 2) центральные механизмы восприятия и переработки информации - ассоциативные области мозга; 3) блок программирования, с участием лобных долей мозга [1].
Когнитивные нарушения могут быть связаны с дисфункцией каждого из этих трех структурно-функциональных блоков головного мозга [2]. При поражении образований, входящих в состав первого блока (неспецифических структур среднего и промежуточного мозга, медиобазальных отделов лобных долей), страдают активационные процессы в результате чего развиваются преимущественно нейродинамические нарушения, включающие нарушения внимания, психомоторную замедленность, модально-неспецифические нарушения памяти. При нарушении функции второго блока (приема, переработки и хранения информации), в состав которого входят структуры теменных, височных и затылочных отделов коры, развиваются операциональные нарушения, включающие нарушения модально-специфических процессов, связанных с переработкой зрительной, слуховой, проприоцептивной информации. При поражении третьего блока (программирова-
ния, регуляции и контроля деятельности), связанного с префронтальными отделами лобных долей, развиваются регуляторные нарушения, включающие расстройства формирования замыслов, целей, регуляции и контроля отдельных действий, и всего поведения в целом.
Особую роль в исследовании мозговых механизмов высших психических функций, а также в объективной диагностике когнитивных нарушений играют методы оценки электрической активности мозга, в том числе вызванные потенциалы (ВП) [3-5]. По существующим представлениям, в любом ВП отражаются как сенсорные процессы приема информации (ранние, коротколатентные компонеты ответа), так и процессы переработки, хранения информации и принятия решения о том или ином действии (поздние, длиннолатентные компоненты ответа) [6]. Анализ параметров именно длиннолатентных ответов, по мнению ряда авторов, дает важную информацию о работе мозга и имеет большое значение для оценки состояния когнитивных функций, связанных с восприятием и обработкой информации [4, 7].
С середины 60-х годов XX в. для объективного изучения когнитивных функций, в реализации которых у человека активное участие принимают височно-лимбические и стволово-ретикулярные структуры мозга, стал широко применяться метод анализа эндогенных, когнитивных вызванных потенциалов Р300 [8-10].
.Р300 регистрируется только в ответ на значимые, требующие внимания стимулы и трактуется как коррелят процессов, связанных с опознанием, дифференцировкой стимула [11], уровнем направленного внимания [3, 11, 12], принятием решения [13-15], получения информации или снятия неопределенности [16], значимости стимула [17, 18], когнитивной оценки стимула [19, 20], с запоминанием или уровнем оперативной памяти [21, 22]. С другой стороны, .Р300 возникает в ответ на неожиданное изменение незначимого стимула или при предъявлении постороннего стимула во время выполнения испытуемым какого-либо задания, и рассматривается как коррелят ориентировочной реакции [23-25]. Кроме того, выдвигается гипотеза о зависимости амплитуды когнитивного потенциала .Р300 от степени рассогласования вероятностного прогноза (ожидания) и реального события (стимула или реакции) [26]. Гипотезе о связи .Р300 с рассогласованием не противоречит и так называемая некогнитивная трактовка .Р300, согласно которой эндогенный потенциал является "общим знаменателем" разных когнитивных процессов, приводящих к изменению состояния в ответ на стимул, означающий некоторый "перелом" в ходе деятельности [27]. К этой точке зрения были близки предположения о связи компонента .Р300 с ростом эмоционального напряжения [28] и гипотеза об участии в генезе эндогенного потенциала дополнительной активации корковых нейронов, вызываемой психологической значимостью стимула [29].
Когнитивный ВП .Р300, если рассматривать его в целом, представляет собой сложный потенциал, возникающий в парадигме направленного внимания и отражающий процесс отбора целевого стимула [30]. Ранние компоненты ВП, отражающие чисто сенсорную часть, связанную с физическими параметрами стимула, а также со специфической и неспецифической активацией специализированных систем приема и обработки информации, характеризуют этап восприятия стимула. На следующем этапе происходит первичное опознание стимула, проявляющееся негативностью в области 100-250 мс после предъявления стимула, которую иногда обозначают как N2 в слуховом и зрительном ВП [31]. Третий этап связан с окончательной идентификацией стимула, требующей сравнения его с образцом в памяти и принятия решения в отношении связанного с ним действия (игнорирование, запоминание, оговоренное инструкцией действие и т.д.). С этими событиями и связан собственно потенциал .Р300, причем процессам направленного внимания и кратковременной памяти придается особое значение. Именно поэтому параметры .Р300 так чувствительны к сложности и специфике задачи распознавания и запоминания, а также к состоянию когнитивных функций испытуемого [32].
На амплитудно-временные параметры волны .Р300 влияют некоторые биологические и психологические переменные (факторы). Психологические факторы включают в себя: сложность задачи опознания стимулов, уровень внимания к предъявляемым стимулам, вероятность появления релевантных стимулов, характер и интенсивность стимулов, межстимульный интервал [3]. Из биологических переменных наибольшее влияние на характеристики .Р300 оказывают когнитивные способности (в частности, память испытуемого), тип личности (с нашей точки зрения тип личности является скорее психофизиологической переменной), возраст, уровень бодрствования [5] и пол [33].
Большинство авторов отмечают максимальную выраженность .Р300 в области vertex. По величине амплитуды .Р300 преобладает в лобно-центральных, реже теменных отведениях [3, 32]. У женщин, по сравнению с мужчинами, зрительный ВП .Р300 имеет более короткий латентный период (ЛП) и большую амплитуду [33]. Амплитуда пика .Р300 на вербальные стимулы достоверно больше в левом полушарии, а на невербальные (образные) - в правом, что позволяет использовать его для тестирования вербальных и невербальных когнитивных функций при нейропсихо-логических исследованиях [32].
При последовательных повторных исследованиях отмечается укорочение ЛП и уменьшение амплитуды компонента .Р300. При патологии наблюдаются обратные соотношения: амплитуда пика /300 может быть выше, чем при первом исследовании (процесс "входа" в задачу, характерный для депрессивных и тревожных состояний) [3].
Отмечается отчетливая зависимость показателей .Р300 от возраста, на основании которой строятся специальные "кривые старения". Начиная с 7 лет, когда ребенок может достаточно хорошо выполнять инструкцию, имеется тенденция к уменьшению ЛП пика .Р300 вплоть до 18-20-летнего возраста. С этого момента начинается собственно "кривая старения", латентный период .Р300 увеличивается со скоростью 1-2 мс/год [34], а амплитуда уменьшается со скоростью около 0.1 мкВ/год [35]. Эти изменения амплитудно-временных параметров когнитивных ВП связывают с нормальным процессом старения, сопровождающимся уменьшением количества дендритных шипиков и снижением плотности синаптических контактов на уровне церебральных нейронов [33], а также с нарушениями процессов памяти [36]. Существуют данные о связи эндогенных потенциалов с холинергическими и норадренерги-ческими механизмами мозга [37].
Когнитивный ВП является отражением неспецифической активации мозга, связанной с направленным вниманием. Регистрации во время стерео-таксических операций показали, что потенциалу
Р300, регистрируемому с поверхности головы, на предъявление зрительных и слуховых стимулов, в ядрах таламуса соответствует негативный сдвиг потенциала, отражающий активацию неспецифических ретикулярных систем, восходящая аффе-рентация от которых создает соответствующий сдвиг потенциала в коре головного мозга [38].
Амплитуда пика Р300 прямо зависит от степени внимания и тем выше, чем меньше вероятность целевого стимула [39]. В ситуации игнорирования стимула уменьшается его амплитуда и увеличивается ЛП. Амплитуда волны Р300 связана с латентным периодом обратной корреляционной зависимостью [40]. У здоровых испытуемых величина амплитуды Р300 прямо пропорциональна скорости реакции и сложности задачи [41].
Амплитуда Р300 зависит от емкости оперативной памяти (возможно э
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.