CC BY
26
УДК 611.81-057.36(470.630)
БИОЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ МОЗГА ВОЕННОСЛУЖАЩИХ ПО КОНТРАКТУ ДЕСАНТНО-ШТУРМОВОГО ПОЛКА СТАВРОПОЛЬСКОГО ГАРНИЗОНА С УЧЕТОМ
МОРФОЛОГИЧЕСКОЙ ТИПОЛОГИИ
О.А. Бутова, Е.А. Гришко, Е.С. Федорова ГОУ ВПО «Ставропольский государственный университет», Ставрополь, Россия
BIOELECTRIC ACTIVITY OF A BRAIN OF MILITARY MEN WORKING UNDER THE CONTRACT OF THE STAVROPOL GARRISON ASSAULT BATTALION WITH THE CCOUNT OF
MORPHOLOGICAL TYPOLOGY
O.A. Butova, E.A. Grishko, E.S. Fjedorova State Educational Institution of the Higher Vocational Training "Stavropol State University", Russia
© O.A. Бутова, E.A. Гришко, Е.С. Федорова, 2010 г.
Представлен анализ биоэлектрической активности мозга военнослужащих по контракту десан-тно-пггурмового полка Ставропольского гарнизона с учетом темпов формирования морфотипа. Изменения электроэнцефалограммы у военнослужащих выразились в повышении представительства дельта-и тета-ритмов и снижении выраженности гамма-ритма. Максимальная активность дельта-ритма выявлена у военнослужащих, характеризующихся ускорением темпов морфогенеза.
Ключевые слова: юношеский период онтогенеза, военнослужащие по контракту, биоэлектрическая активность нейронов, ритмы электроэнцефалограммы, соматотип.
Summary. The article describes the analyses of bioelectric activity of a brain of military men working under the contract of the Stavropol garrison assault battalion with the account of morphotype formation rates. The electroencephalogram changes of the military men were expressed in the rise of delta and theta rhythms and in the reduction of gamma rhythm evidence. The military men characterized by the morphogenesis rates acceleration show the highest delta rhythm activity.
Key words: ontogenesis junior period, military men working under contract, neurons bioelectric activity, electroencephalogram rhythms, somatotype.
Введение. Проблема оценки состояния здоровья, развертывания адаптационного процесса особенно актуальна для социально незащищенных слоев, к которым относятся юноши в период призыва на военную службу. Адаптация к выполнению воинских обязанностей является системным ответом организма, направленным на достижение адекватного уровня функционирования систем жизнеобеспечения и минимизацию ее физиологической «цены». Смена климатогеографического региона, казарменное размещение личного состава, нервно-эмоциональное и физическое напряжение, принципиально иные социальные условия являются факторами, предрасполагающими к напряжению механизмов адаптации, приводящими к появлению симптомов хронического утомления [1, 2]. Учитывая возросшее в последние годы число межнациональных, в том числе территориальных конфликтов в южных регионах России, в разрешении которых нередко принимают участие вооруженные силы Российской Федерации, представляется целесообразным и актуальным изучение особенностей формирования адаптационно-компенсаторных механизмов у военнослужащих по контракту в условиях Ставропольского гарнизона. Именно в связи с тем, что служба в армии оказывается мощным стрессорным фактором, вызывающим психоэмоци-
ональное напряжение и предпринято настоящее исследование функциональной активности нейронов головного мозга военнослужащих по контракту десантно-штурмового полка Ставропольского гарнизона. Проведение подобного рода исследований актуализируется национальной стратегией государства, направленной на охрану и укрепление здоровья человека, и переводом российской армии на контрактную основу.
Целью исследования явилось изучение особенностей биоэлектрической активности мозга военнослужащих десантно-штурмового полка Ставропольского гарнизона с учетом соматотипологи-ческого развития.
Материалы и методы. В соответствии с разработанной программой исследований проведен анализ антропометрических и электроэнцефалографических параметров 113 юношей. Были сформированы 2 группы: в 1 группу вошли 33 студента ме-дико-биолого-химического факультета Ставропольского государственного университета; 2 группа сформирована из 80 военнослужащих, призванных на контрактной основе для службы в армии в полк, дислоцирующийся в городе Ставрополе. Исследование проводилось на базе лаборатории «Патологическая физиология» учебно-научного центра «Медицинская биохимия» Ставропольского госу-
Рис. Морфограмма компонентов сомы
— студенты;-военнослужащие; *, ***—уровни достоверности различий.
дарственного университета и медицинской роты десантно-щтурмового полка Ставропольского гарнизона. Антропометрические данные получены с помощью унифицированной методики [3] и набора измерительных инструментов швейцарской фирмы Gneupel Switzerland, позволившие провести сома-тотипологическую диагностику с выделением ведущих осей и векторов формирования соматотипа.
Биоэлектрическую активность нейронов головного мозга исследовали с помощью электроэнцефалографа «Нейровизор» 24-канальный ООО «Нейроботикс», системы «Нейрокортикс-Про» для регистрации и анализа ЭЭГ с программным обеспечением «Биосенс». Анализу подвергались безар-тефактные отрезки электроэнцефалограммы (ЭЭГ), полученные с применением международной схемы расположения электродов «10-20», в стандартных отведениях, включающих основные зоны мозга правого и левого полушарий, с размещением объединенных референтных электродов на мочках ушей. Запись осуществляли монополярно в полосе пропускания 0-79 Гц с использованием режектор-ного фильтра, настроенного на частоту 50 Гц. Интенсивность ритма определяли в трех областях во фронтальной плоскости: лобно-теменных, те-менно-височных, теменно-затылочных областях правого и левого полушарий. Для более точных измерений была проведена гипервентиляция. Гипервентиляция — это частое и глубокое дыхание в течение 1-3 минут. Такое дыхание вызывает выраженные обменные изменения в головном мозге за счет интенсивного выведения углекислоты. Для обработки результатов ЭЭГ использовали программу анализа мощности спектра биологических ритмов для определения соотношения различных ритмических составляющих и выявления их индивидуальной выраженности, с применением быстрого преобразования Фурье. Статистическая обра-
ботка данных проводилась параметрическим методом с использованием пакета программ «Statistics 6.0 for Windows».
Результаты и их обсуждение. В ходе сомато-типологической диагностики выявлено только два соматотипа из четырех основных. У юношей-сту-дентов и военнослужащих в условиях Ставрополья не выявлены признаки мышечного и дигестивного соматотипов, что указывает с одной стороны, на сужение спектра морфологического развития, а с другой стороны, выявляет морфологическую пластичность организма. Морфологическая пластичность экологически обусловлена и направлена на сохранение лиц, антропометрическая характеристика которых адекватна условиям среды. Асте-ноидный соматотип, выявляющий ускорение темпов соматотипологического развития, свойственен подавляющему большинству студентов (91%), и 79% военнослужащих. Средний по темпам соматотипологического развития торакальный соматотип выявлен у 9% студентов и у 21% военнослужащих 1 года службы по контракту.
Таким образом, по результатам антропометрических исследований ведущим вектором в морфогенезе студентов и военнослужащих Ставрополья является эктоморфный. Однако у 21% военнослужащих по контракту в формировании морфотипа мезоморфный и эндоморфный векторы характеризуются сочетанными изменениями. Полагаем, что особенности векторного формирования соматотипа служат проявлениями морфологической адаптации, направленной на моделирование морфотипа, адекватного испытываемым нагрузкам. Это утверждение справедливо, поскольку в наших более ранних исследованиях [4; 5] установлено, что на втором году службы у военнослужащих Ставропольского гарнизона по призыву ведущими векторами являются мезо- и эндоморфный.
С учетом основной балловой формулы телосложения Mi;0 Ei;i у студентов и Mi;0 Ei>3 у военнослужащих, мезоморфный компонент сомы существенно не различается в группах. При этом отмечено увеличение эндоморфного компонента сомы у военнослужащих по контракту на первом году службы.
Переходя к компонентному анализу сомы (рис.) отмечаем, что при отсутствии достоверных различий в развитии мышечного компонента, у военнослужащих достоверно увеличено развитие и костного, и жирового компонентов. Увеличение жирового компонента, являющегося самым лабильным, представляется с физиологической точки зрения обоснованным, понятным и целесообразным. Однако достоверное изменение костного компонента сомы, являющегося жестко генетически детерминированным и подверженным меньшему изменению под влиянием факторов среды, по всей видимости, указывает либо на хорошее соматическое здоровье призывников, либо на жесткие требования при отборе для службы в десантных войсках.
Основываясь на данных [6] об антистрессовых свойствах жировой ткани, справедливо полагать, что военнослужащие характеризуются большей устойчивостью к стрессу.
На основе выявленных морфологических особенностей закономерен переход к анализу параметров биоэлектрической активности головного мозга юношей, представленных в таблице. Анализ низкоамплитудных дельта- и тета-ритмов, обнаружил, что у военнослужащих в лобно-теменной, те-менно-височной и теменно-затылочной областях мозга увеличена их активность. Увеличение представительства этих ритмов выявляет неуравновешенный характер, агрессивные и психопатические черты личности, ведущие к затрудненной адаптации. Максимально выражена активность этих ритмов в лобной области головного мозга, что обусловлено хроническим стрессом. Доминирование тета-ритма свидетельствует об усилении активности таламических, лимбико-ретикулярных структур головного мозга, регулирующих эмоционально-во-левую сферу. Увеличение активности тета-ритма в лобно-теменных областях мозга обнаружено у военнослужащих Ставропольского гарнизона, принимавших участие в урегулировании грузи-но-осетинского конфликта [7]. Имеется основание полагать, что активация медленноволновых процессов, являясь показателем интеграции нейронов архикортекса м неокортекса, осуществляет гибкую адаптацию к изменяющимся условиям.
Анализ медленного среднечастотного альфа-ритма выявил повышение его представительства у военнослужащих в центрально-лобной (БЗ; Б4), центрально-теменной (СЗ; С4), затылочной (01; 02) и височной (ТЗ; Т6) областях головного мозга, а также в теменно-затылочной (РЗ) и лобно-боко-вой (Т7) областях левого полушария. При этом его максимальная выраженность отмечена в затылочной (01; 02) области головного мозга. Преобладание альфа-ритма в областях скальповой поверхности головы свидетельствует об увеличении функциональных возможностей коры головного мозга. Активация нейронной активности коры мозга военнослужащих может быть обусловлена усилением активности систем жизнеобеспечения организма, адекватной испытываемым нагрузкам. Анализируя высокоамплитудный бета- ритм отмечаем, что у военнослужащих во всех областях головного мозга представительство бета-ритма достоверно не отличается от представительства бета-ритма у студентов. Вместе с тем, представительство гам-ма-ритма у военнослужащих достоверно снижено в лобной (Бр1; Рр2), затылочной (01; 02), лоб-но-боковой (Т7; Р8), височной (ТЗ; Т4; Т5; Т6), центрально-затылочно-теменной областях головного мозга, а также в правом полушарии центрально-лобной (Б4), центрально-теменной (С4) и те-менно-затылочной (Р4) областях, что указывает на снижение способности к запоминанию информации и емкостных памятных следов. Однако именно
эта составляющая спектральной мощности биопотенциалов мозга увеличена у студентов. С физиологической точки зрения это оправдано, поскольку усиление активности гамма-ритма наблюдается при решении задач, требующих максимально сосредоточенного внимания. Кроме того, считается, что гамма-ритм отражает пейсмекерные колебания в нейронах, активирующихся системой ретикулярной формации.
Таким образом, результаты настоящего исследования позволяют заключить, что на электроэнцефалограмме практически здорового человека в юношеском периоде онтогенеза доминируют альфа- и бета-ритмы. Увеличение представительства дельта- и тета-ритмов указывает на снижение психологической адаптации и устойчивости к стрессу. Биоэлектрическая активность нейронов головного мозга юношей-студентов соответствует диапазону возрастной нормы ЭЭГ. У военнослужащих выявлены достоверно значимые изменения на ЭЭГ как при фоновой записи, так и при функциональной нагрузке. В частности, отмечено повышенное представительство дельта и тета-ритмов и снижение представительства гамма-ритма. Эти факты свидетельствуют о снижении функциональной активности головного мозга. Кроме того, увеличение максимального представительства дельта-ритма в наибольшей степени отмечено у военнослужащих, характеризующихся ускорением темпов морфогенеза. Согласно мнению исследователей [8], такого рода биоэлектрические изменения свидетельствуют о наличии функционально активных зон, влияющих на изменение деятельности головного мозга. Повышение представительства тета-ритма характеризует состояние эмоционального возбуждения, стресса или наличие негативных эмоций, являясь признаком утомления и снижения функциональной активности нейронов. Снижение активности гамма-ритма, вызванного смещением мембранного потенциала, характеризует уменьшение способности к концентрации внимания и запоминанию. В совокупности выявленные изменения биоэлектрической активности нейронов мозга военнослужащих Ставрополья по контракту свидетельствуют о десинхронизации ритмической активности нейронов головного мозга, обусловливающих развитие психоэмоционального стресса.
ВЫВОДЫ:
1. Обнаружена векторность морфогенеза в условиях Ставрополья, иллюстрирующая морфологическую адаптацию в юношеском организме. У военнослужащих ведущими осями морфотипа являются мезоморфия, с преобладанием костного компонента сомы и эндоморфия.
2. Оценка биоэлектрической активности мозга военнослужащих установила максимальное представительство низкоамплитудных дельта- и тета-ритмов в лобно-теменной области, характеризую-
Показатели мощности ритмов ээг юношей (Мкв) Таблица
ритмы группы Рр1 ¥р2 БЗ Б4 СЗ С4 РЗ Р4 01 02 VI Б8 ТЗ Т4 Т5 Т6 Бг Рг
Дельта 1 8,62±0,62 8,49 ±0,64 3,29 ±0,21 3,49 ±0,23 2,95 ±0,19 2,59 ±0,23 4,01 ±0,18 3,61 ±0,25 5,86 ±0,43 6,13 ±0,44 5,61 ±0,34 9,34 ±1,7 4,72 ±0,24 7,04 ±0,93 6,09 ±0,43 6,59 ±0,52 2,60 ±0,14 4,66 ±0,73
2 13,74 ±0,76 11,93 ±0,63 7,03 ±0,66 6,47 ±0,64 5,46 ±0,59 4,09 ±0,46 6,66 ±0,68 6,21 ±0,99 8,49 ±0,73 8,95 ±1,55 9,80 ±0,62 9,80 ±0,73 8,58 ±0,71 8,21 ±0,74 8,75 ±0,65 10,49 ±0,86 5,51 ±0,61 6,31 ±0,71
Р <0,001 <0,001 <0,001 <0,001 <0,001 <0,001 <0,001 <0,001 <0,002 >0,05 <0,001 >0,1 <0,001 >0,1 <0,001 <0,001 >0,05 <0,001
тета 1 7,71 ± 0,72 7,61 ± 0,76 2,88 ±0,19 3,22 ±0,23 2,65 ±0,23 2,52 ±0,22 3,98 ±0,26 3,49 ±0,23 5,63 ±0,43 5,85 ±0,44 5,22 ±0,38 5,91 ±0,39 4,27 ±0,29 5,29 ±0,40 5,73 ±0,48 6,55 ±0,61 2,41 ±0,16 4,81 ±0,75
2 9,72 ± 0,52 8,59 ±0,41 5,89 ±0,46 5,52 ±0,39 4,86 ±0,42 3,78 ±0,29 5,97 ±0,43 5,53 ±0,41 7,69 ±0,42 8,01 ±0,54 7,18 ±0,34 7,37 ±0,43 6,88 ±0,45 6,59 ±0,43 7,64 ±0,41 8,68 ± 0,57 4,71 ±0,37 5,51 ±0,43
Р <0,05 >0,1 >0,1 <0,001 <0,001 <0,001 >0,1 <0,001 >0,1 <0,001 <0,001 <0,002 <0,001 <0,001 <0,001 <0,01 <0,001 >0 ,1
альфа 1 5,61 ±0,49 5,59 ±0,53 2,55 ±0,24 2,58 ±0,23 2,12 ±0,22 2,17 ±0,24 3,23 ±0,28 2,91 ±0,26 4,59 ±0,43 4,57 ±0,39 3,98 ±0,35 4,83 ±0,42 3,44 ±0,31 4,14 ±0,39 4,20 ±0,36 4,79 ±0,45 2,08 ±0,19 4,85 ±0,82
2 5,99 ±0,29 5,49 ±0,25 4,45 ±0,29 4,15 ±0,22 3,84 ±0,25 3,25 ±0,18 6,41 ±0,26 5,58 ±0,25 7,31 ±0,25 7,08 ±0,28 5,07 ±0,19 5,19 ±0,24 5,24 ±0,26 5,02 ±0,25 6,55 ±0,24 6,99 ± 0,35 3,65 ±0,22 5,78 ±0,25
Р >0,1 >0,1 <0,001 <0,001 <0,001 <0,001 <0,001 >0,1 <0,001 <0,001 <0,01 >0,1 <0,001 >0,05 >0,1 <0,001 >0,1 >0 ,1
Бета 1 1 4,77 ±0,56 4,92 ±0,61 1,99 ±0,24 1,94 ±0,23 1,62 ±0,19 1,45 ±0,17 2,45 ±0,28 2,21 ±0,26 3,36 ±0,39 3,62 ±0,43 3,10 ±0,37 4,07 ±0,47 2,55 ±0,31 3,17 ±0,38 3,29 ±0,39 3,57 ±0,42 1,56 ±0,19 2,88 ±0,29
2 4,52 ± 0,39 3,84 ±0,29 3,39 ±0,39 2,84 ±0,25 3,05 ±0,39 2,20 ±0,22 3,90 ±0,37 3,28 ±0,29 4,69 ±0,35 4,49 ±0,33 3,57 ±0,21 3,60 ±0,26 3,94 ±0,33 3,67 ±0,27 4,22 ±0,28 5,05 ±0,43 2,36 ±0,27 3,20 ±0,24
Р >0,1 >0,1 <0,01 <0,01 <0,001 <0,02 <0,01 <0,01 <0,01 >0,1 >0,1 >0,1 <0,01 >0,1 >0,1 <0,02 <0,01 >0,1
Бета 2 1 3,79 ±0,60 3,75 ±0,52 1,53 ±0,22 1,58 ±0,23 1,31 ±0,19 1,23 ±0,17 1,99 ±0,28 1,71 ±0,24 2,74 ±0,39 2,83 ±0,41 2,56 ±0,37 3,68 ±0,51 2,12 ±0,31 2,84 ±0,39 2,74 ±0,39 3,06 ±0,43 1,20 ±0,17 2,49 ±0,31
2 2,33 ±0,28 1,83 ±0,21 1,97 ±0,35 1,38 ±0,18 1,79 ±0,34 1,05 ±0,17 1,91 ±0,32 1,36 ±0,21 2,29 ±0,31 2,00 ±0,26 1,72 ±0,16 1,76 ±0,21 1,96 ±0,25 1,78 ±0,22 1,94 ±0,24 2,54 ±0,34 1,23 ±0,22 1,47 ±0,23
Р <0,05 <0,002 >0,1 >0,1 >0,1 >0,1 >0,1 >0,1 >0,1 >0,05 <0,05 <0,002 >0,1 <0,01 >0,1 >0,1 >0,1 <0 01
гамма 1 6,69 ±0,35 6,26 ±0,37 2,73 ±0,13 2,72 ±0,13 2,19 ±0,12 1,96 ±0,11 3,76 ±0,31 2,88 ±0,14 4,71 ±0,25 4,89 ±0,25 4,52 ±0,24 6,63 ±0,78 3,65 ±0,17 4,93 ±0,42 4,96 ±0,26 5,17 ±0,31 2,07 ±0,10 3,56 ±0,33
2 3,04 ±0,51 2,23 ±0,39 2,92 ±0,62 1,92 ±0,37 2,59 ±0,56 1,23 ±0,26 2,77 ±0,56 1,72 ±0,39 2,88 ±0,50 2,20 ±0,38 2,13 ±0,32 2,20 ±0,39 2,66 ±0,47 2,14 ±0,41 2,60 ±0,45 3,09 ±0,53 1,78 ±0,38 2,07 ±0,42
Р <0,001 <0,001 >0,1 <0,05 >0,1 <0,02 >0,05 <0,01 <0,002 <0,001 <0,001 <0,001 <0,05 <0,001 <0,001 <0,001 >0,1 <0,01
1
СГ ?
гп
X
0
1
0 8
1
Примечание: 1 группа — студенты, 2 группа — военнослужащие. Р — уровни достоверности. Бр, Б — лобные отведения электродов (Рр1, Бр2 — лобные, БЗ, Б4 — центрально-лобные, Б7, Б8 — лобно-боковые, Бг —центральный лобный); С — теменные отведения электродов (СЗ, С4 — центрально-теменные); Р — теменно-затылочные отведения электродов (РЗ, Р4 — теменно-затылочные, Рг — центральный теменно-затылочный); О — затьшочные отведения электродов (01, 02 — затылочные); Т — височные отведения электродов (ТЗ, Т4 — теменно-височные, Т5, Т6 — затылочно-височные).
щих интеграцию нейронов архикортекса и неокор-текса, и осуществляющих адаптивные перестройки корковой нейронной активности.
3. Выявлено преобладание альфа-ритма во всех областях головного мозга военнослужащих, свидетельствующее об увеличении функциональных возможностей коры конечного мозга.
4. Установлено снижение представительства гамма-ритма во всех областях головного мозга военнослужащих, указывающее на снижение емкостных памятных следов.
ЛИТЕРАТУРА
1. Гришко Е.А. Адаптивные возможности и морфофункци-ональные особенности организма военнослужащих де-сантно-штурмового полка Ставропольского гарнизона: автореферат дисс. канд. мед. наук. - Ставрополь, 2006. -22 с.
2. Башкирева Т.В. Кластерный анализ показателей вариабельности сердечного ритма в зависимости от уровня стресс-индекса у военнослужащих и спортсменов- парашютистов // «Эколого-физиологические проблемы адаптации». - М.: Изд-во РуДН, 2007. - С. 54-56
3. Бунак В.В. Антропометрия. - М.: 1941. - 112 с.
4. Бутова O.A., Беляева H.H., Гришко Е.А. Темпы морфогенеза в оценке адаптивных возможностей военнослужащих десантно-штурмового полка Ставропольского гарнизона. // В сб. научных трудов «Фундаментальные исследования в биологии и медицине». — Ставрополь, 2007. — С. 19-21
5. Бутова O.A., Гришко Е.А. Технология оценки функциональных резервов и маркерных признаков внебольничной пневмонии у солдат-срочников воздушно-десантных войск Ставропольского гарнизона. // В сб. научных трудов «Современный мир, природа и человек». - Томск, 2009. - Том. 1. - №2. - С.65-66
6. Kuzawa Ch. W. Adipose tissue in human infancy and childhood: An evolutionary perspective // Amer. J. Phys. Anthropol. - 2008. - Suppl. 27. - P. 177-209.
7. Бутова O.A., Гришко Е.А. Особенности формирования биоэлектрической активности нейронов головного мозга военнослужащих Ставропольского гарнизона в аспекте адаптации // Вестник Ставропольского государственного университета. - Ставрополь: Изд-во СГУ, 2009. - Вып. 63 (4). - С. 235-241.
8. Зенков Л.Р., Ронкин М.А. Электроэнцефалография // Функциональная диагностика нервных болезней. - М.: Медицина, 1991. - С. 7-146.
