CC BY
63
ДИНАМИКА РЕАКТИВНОСТИ ОСЦИЛЛЯТОРОВ ГОЛОВНОГО МОЗГА И АРТЕРИАЛЬНОГО ДАВЛЕНИЯ В ОБОРОНИТЕЛЬНОМ РЕФЛЕКСЕ СЕРДЦА У БОЛЬНЫХ С ГИПЕРТОНИЕЙ
Любомир Иванович АФТАНАС, Ольга Михайловна ГИЛИНСКАЯ,
Иван Викторович БРАК, Сергей Валентинович ПАВЛОВ, Наталия Владимировна РЕВА
НИИ физиологии СО РАМН 630117, г. Новосибирск, ул. Тимакова, 4
Цель работы. Оборонительный рефлекс сердца (ОРС) характеризуется динамическим профилем специфических изменений артериального давления (АД) и частоты сердечных сокращений (ЧСС) в ответ на интенсивный безусловный аверсивный раздражитель и отражает активацию оборонительной мотивационной системы и программ оборонительного копинга. Цель настоящего исследования - в условиях активации оборонительной мотивационной системы в модели ОРС по данным анализа динамики кардиоваскулярной реактивности и сопутствующей осцилляторной активности различных областей коры головного мозга оценить роль осцилляторных систем мозга в патогенетических механизмах нарушения центральной регуляции кардиоваскулярной стресс-реактивности у пациентов с артериальной гипертонией (АГ). Материал и методы. Исследованы здоровые испытуемые (п = 19) и пациенты с впервые выявленной артериальной гипертонией 1-2 степени без лечения (п = 17). Использовали сочетанную динамическую регистрацию 64-канальной ЭЭГ и «поударного» («beat-by-beat») артериального давления (систолического и диастолического, САД и ДАД) во время индукции трех последовательных ОРС. Осцилляторную динамику оценивали с помощью технологии вызванной синхронизации/десинхронизации ЭЭГ в различных частотных диапазонах. Результаты. По данным анализа осцилляторной активности ЭЭГ впервые установлено, что в ОРС длиннолатентное повышение АД у пациентов характеризовалось отсутствием фазы вызванной альфа-2-синхронизации (10-12 Гц) в центральном и центрально-теменном участках коры обоих полушарий мозга. Напротив, у здоровых фаза альфа-2-синхронизации в этих же областях коры сопутствовала периоду сниженной длиннолатентной реактивности АД. Заключение. Высокочастотные альфа-осцилляторы центрально-теменной коры вовлекаются в механизмы центрального нисходящего («top-down») тормозного контроля стресс-реактивности АД, а АГ характеризуется ослаблением активности этих механизмов.
Ключевые слова: осцилляторная активность мозга, электроэнцефалограмма (ЭЭГ), высокочастотные альфа-осцилляции (10-12 Гц), эмоции, оборонительная мотивационная система, система борьбы-бегства, оборонительный рефлекс сердца, кардиоваскулярная реактивность, нелеченная артериальная гипертония.
В традиционных подходах к изучению стресс-реактивности и риска возникновения АГ и ИБС главное внимание акцентируется на периферических индикаторах реактивности (изменения АД, вариабельности ритма сердца и пр.) и их ассоциациях с будущими заболеваниями. По данным мета-анализа проспективных когортных исследований, повышенная стресс-реактивность и замедленное восстановление АД на лабораторные стрессоры достоверно предсказывает ухудшение общего кардиоваскулярного статуса, увеличение толщины
intima media и частоты возникновения АГ [5]. Однако данные о нейробиологических механизмах взаимодействий в системе «мозг-тело», сопрягающих обработку острых стрессоров в центральной нервной системе с периферическими проявлениями кардиоваскулярных реакций и связанных с риском развития АГ и ИБС, до настоящего времени представлены лишь в единичных исследованиях [12, 13, 17]. Между тем сведения о механизмах нейровисцеральной интеграции и их нарушениях необходимы для развития ориентированных на функции мозга
Афтанас Л.И. - д.м.н., проф., академик РАМН, зав. лабораторией психофизиологии, e-mail: [email protected]
Гилинская О.М. - зав. отделением клиники, e-mail: [email protected]
Брак И.В. - научный сотрудник лаборатории психофизиологии, e-mail: [email protected]
Павлов С.В. - старший научный сотрудник лаборатории психофизиологии, e-mail: [email protected]
Рева Н.В. - старший научный сотрудник лаборатории психофизиологии, e-mail: [email protected]
стратегий терапии, предсказания и стратификации риска АГ и ИБС [19].
Практически невостребованный подход для решения данной проблемы - анализ механизмов сопряжения активности мотивационных систем мозга - аверсивной/оборонительной и положительного подкрепления, инициирующих каскады когнитивных, эмоциональных, вегетососудистых и моторных реакций [14, 22]. Поскольку кардиоваскулярная активность является ведущим эффектором мотивационной активности, характер облигатных «подстроек» гемодинамики к выбранным программам адаптивного поведения определяется работой механизмов нейровисцеральной интеграции, эффективность которых варьирует в норме и нарушается при АГ и ИБС [31, 32].
Настоящее исследование посвящено изучению механизмов оборонительного поведения у больных эссенциальной гипертонией (ЭГ). Одной из важнейших эмоций для выживания является страх - аверсивное эмоциональное состояние, вызванное сигналами угрозы, активирующими аверсивную/оборонительную мотивационную систему. С помощью реакций обездвиженности или активной обороны система готовит организм к конфронтации с угрозой [14]. Оценка реактивности этой системы основывается на психофизиологическом тесте кардиоваскулярной реактивности, в котором предъявление неожиданного дискретного авер-сивного (акустического или болевого электрического) раздражителя вызывает специфический профиль гемодинамических изменений (прежде всего, ритма сердца), известный как «оборонительный рефлекс сердца» («cardiac defense response», ОРС) [35]. ОРС длится на протяжении 80 с и, по отношению к исходному уровню, включает коротко- и длиннолатентный комплексы ускорения/замедления ЧСС. По данным вегетативного контроля, в профиле ОРС во время первого коротколатентного ускорения/замедления ЧСС доминирует парасимпатическая активность, а симпато-парасимпа-тические реципрокные взаимодействия с преобладанием симпатической активации связаны с длиннолатентным ускорением/замедлением. Нами ранее было установлено, что профиль изменений АД во многом повторяет динамику ЧСС, но со сдвигом во времени: в коротколатентном сегменте ОРС подъем АД соответствует первому замедлению ЧСС, в длиннолатентном - повышение АД соответствует периоду второго замедления ЧСС [2]. С точки зрения когнитивно-мотивационных процессов, корот-
колатентный комплекс изменений ЧСС и АД связан с привлечением механизмов внимания к стимулу, а длиннолатентный - с фазой активной обороны [35].
В ОРС наибольший клинический интерес представляют комплексы длиннолатентного увеличения ЧСС и АД, отражающие активацию аверсивной мотивационной системы и сопутствующую мобилизацию ресурсов и программ оборонительного копинга [2, 33, 35]. Интерес обусловлен тем, что у здоровых длительная во времени повышенная активация мотивационной оборонительной системы поведения выступает в качестве «эффективного» патогенетического механизма повышения и удержания АД на уровне аномальных значений с последующим развитием ЭГ и ИБС [5, 21, 29]. А в клинике ЭГ гиперактивность аверсивной мотивационной системы может лежать в основе резистентных форм заболевания, в том числе с неблагоприятной суточной динамикой АД («non-dipper», «riser») [23].
С учетом изложенного выше была сформулирована следующая цель исследования: в условиях активации оборонительной мотивационной системы в модели оборонительного рефлекса сердца, по данным анализа динамики кардиоваскулярной реактивности и сопутствующей осцилляторной активности различных областей коры головного мозга, оценить роль осцилляторных систем мозга в патогенетических механизмах нарушения центральной регуляции кардиоваскулярной стресс-реактивности у пациентов с АГ
В качестве индикатора мозговой активности в работе исследовали осцилляторную активность ЭЭГ, которая адекватно отражает вовлечение мозговых специализированных систем в механизмы когнитивно-эмоциональной активации и нейровисцеральной интеграции, a системы изучали по данным непрерывной регистрации «поударных» значений АД и других гемодинамических показателей с помощью технологии Finapres®.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ
В исследовании приняли участие 17 контрольных (здоровых) испытуемых (КИ) и 19 пациентов с впервые выявленной АГ без лечения. Все - мужчины, правши, с индексом массы тела <30 кг/м2. Измерение «офисного» артериального давления проводили методом Короткова с помощью механического тонометра Microlife BP AG1-10 (Швейцария) и фонендоскопа в положении сидя трехкратно с интервалом 5 минут.
В исследование не включались индивиды с показателями АД, соответствующими, согласно классификации Европейского общества кардиологов, критериям артериальной гипертонии
1-2-й степени (САД > 140 мм рт. ст.; дАд > 90 мм рт. ст.).
Группа АГ включала ранее не леченных пациентов или прекративших прием гипотензивных препаратов более чем за две недели до включения в исследование. На исследование было получено разрешение этического комитета НИИ физиологии СО РАМН.
С помощью опросников у каждого испытуемого оценивались уровни личностной тревожности (STAI), депрессивности (BDI), алек-ситимии (TAS), агрессивности (STAXI), экстраверсии, нейротизма, психотизма, социальной желательности (EPQ), преобладания положительных или отрицательных эмоций (PANAS-trait), а также активности систем активации и торможения поведения (BIS/BAS). Для оценки концентраций тромбоцитарного (тромбоциты/ мл) и плазменного (нмоль/л) серотонина (5-HT) использовался метод высокоэффективной жидкостной хроматографии с элетрохимической детекцией [3].
ОРС вызывали с помощью предъявления трех последовательных интенсивных звуковых стимулов (белый шум 115 дБ SPL, длительность 1000 мс, мгновенное нарастание и падение фронтов) с фиксированным межстимульным интервалом 110 с [2]. ЭЭГ (62 канала, полоса пропускания 0,3-120,0 Гц, 6 дБ, > 12 дБ/октаву, частота дискретизации 1000 Гц) регистрировали монополярно с помощью программы BrainProd-uct Acquisition 1.1 и многоканального усилителя QuickAmp (Brain Product GmBh, Германия) и модифицированной 64-канальной шапочки со встроенными Ag/AgCl электродами (QuikCap, NeuroSoft Inc., США). Референтный электрод располагался на кончике носа, заземляющий — в центре лба. Поддерживалось сопротивление < 5 кОм. Для контроля глазодвигательных артефактов регистрировались вертикальная и горизонтальная электроокулограммы. Электрокардиограмму (ЭКГ) и кожно-гальваническую реакцию (КГР) регистрировали согласно ранее описанной технологии [4]. Для характеристики кожно-гальванической реакции использовали два показателя - количество и амплитуду (мкСм) спонтанных реакций в заданном интервале (критерий наличия реакции: амплитуда > 0,02 мкСм при скорости роста > 0,01 мкСм/с). Для нормализации данных амплитуды КГР проводили логарифмирование исходных значений (^[КГР(А)+1]). Синхронно с ЭЭГ непрерывную
регистрацию АД осуществляли способом Penaz («volume-clump») при помощи монитора Finom-eterTM (Finapres Medical System BV, Нидерланды) и наложенной микроманжеты на среднем пальце левой руки обследуемого. Поударные («beat-by-beat») значения гемодинамических показателей определяли off-line с помощью пакета лицензионных алгоритмов Beatscope 1.1 (Finapres Medical System BV). Рассчитывали следующие показатели: САД и ДАД, ударный объем (УО), сердечный выброс (СВ) и общее периферическое сопротивления сосудов (ОПСС).
Под визуальным контролем и с помощью метода анализа независимых компонент (Independent Components Analysis, ICA) проводили коррекцию глазодвигательных, миографических и других артефактов. Показатели активности постстимульной ЭЭГ преобразовывали в значения вызванной синхронизации/десинхронизации ЭЭГ (ВД/ВС), рассчитываемой как разность мощностей в пост- и предстимульном интервалах, выраженная в процентах к мощности в предстимульном интервале. Предсти-мульный (референтный) интервал включал период времени -15...0 с, а четыре постсти-мульных - 1,5-20 (первые 1,5 с постстимульной ЭЭГ, артефактные у большинства испытуемых, исключались из анализа), 20-50, 50-70, 70-95 с. Анализ ВД/ВС ЭЭГ, сопутствующей вызываемым ОРС, проводили в 9 частотных диапазонах: дельта (2-4 Гц), тета-1 (4-6 Гц), тета-2 (6-8 Гц), альфа-1 (8-10 Гц), альфа-2 (10-12 Гц), альфа-3 (12-14 Гц), бета-1 (14-20 Гц), бета-2 (20-30 Гц) и гамма (30-45 Гц). Показатели ВД/ ВС для отдельных отведений усредняли в пределах 24 топографических зон, формирующих 3 фактора - Каудальность (6: лобные - F, лобно-центральные - FC, центральные - C, центрально-теменные - CP, теменные - P, теменнозатылочные - PO), Сагиттальность (2: медиальные, латеральные), Полушарие (2: левое полушарие, правое полушарие) (табл. 1). ВД/ВС ЭЭГ каждого диапазона подвергали 6-факторному дисперсионному анализу по схеме Группа (ГР 2: КИ, АГ) х ОРС (ОРС 2: ОРС № 1, ОРС № 3) х Время (ВР 4: 1.5-20, 20-50, 50-70, 70-95 с) х Каудальность (КАУД 6: F, FC, C, CP, P, O) х Полушарие (ПШ 2: левое, правое) х Саггиталь-ность (САГ 2: медиальная и латеральная кора) с повторными измерениями по 5 последним факторам. В случае необходимости проводили модифицированный дисперсионный анализ и сравнения средних с помощью критерия Стъю-дента, а также коррекцию значений уровней статистической достоверности с помощью поправок Гринхауза - Гейссера. Апостериорный
Таблица 1
Топография 24 электродных кластеров, сформированных из одиночных электродных отведений в латеральной и медиальной коре левого и правого полушарий головного мозга
Зоны коры
Левое полушарие
Правое полушарие
Латеральная
F AF7, F7, F5
FC FT7, FC5
C Т7, С5
CP ТР7, СР5
P Р7, Р5
PO Р07, 01
F F3, F1
FC FC3, FC1
C С3, С1
CP СР3, СР1
P Р3, Р1
PO Р05, Р03
F6, F8, AF8 FC6, FT8 С6, Т8 СР6, ТР8 Р6, Р8 02, Р08
Медиальная
F2, F4 FC2, FC4 С2, С4 СР2, СР4 Р2, Р4 Р04, Р06
анализ выполняли с помощью теста Тьюки и плановых сравнений.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Основные антропометрические, физиологические и психометрические характеристики в группах здоровых (КИ) и пациентов (АГ) представлены в табл. 2. Как видно из таблицы, по показателям возраста и индекса массы тела группы не различались. Офисное АД у КИ было в пределах нормы, а у пациентов превышало нормативные значения. На личностном уровне пациенты характеризовались повышенными показателями системы активации поведения и ее субшкалы «подкрепление», негативизма, враждебности, чувства вины, обиды. У пациентов также установлены достоверно более низкие концентрации тромбоцитарного серотонина (см. табл. 2).
ОРС: динамика кардиоваскулярной реактивности. Средние значения гемодинамичес-ких показателей в предстимульные и постсти-мульные периоды трех последовательных ОРС представлены на рис. 1 и 2, а результаты 2-факторного дисперсионного анализа с факторами Группа (ГР 2: КИ, АГ) х ОРС (ОРС 3: № 1, № 2 и № 3) - в табл. 3.
Как видно на рис. 1, в отличие от здоровых, пациенты с АГ в предстимульный период ожидания неизбегаемого аверсивного раздражителя, реализующего повторные ОРС, на фоне достоверно более высоких фоновых показателей демонстрируют повышенную реактивность САД и ДАД. Об этом свидетельствуют данные общего факторного анализа (см. табл.
3), а также взаимодействие ГР х ОРС и эффекты фактора ОРС при раздельном анализе для группы аГ (САД: F(2,36) = 20, 67, р < 0,001; среднее АД, СрАД: F(2,36) = 16,73, р < 0,001; ДАД: F(2,36) = 13,38, р < 0,001). ОПСС также было достоверно выше у пациентов (фактор ГР), но реактивность показателя в целом не зависела от порядкового номера ОРС (см. рис. 1).
В постстимульный период ОРС № 1 пациенты также характеризовались достоверно большей реактивностью коротколатентной и длиннолатентной реактивности АД - соответственно, абсолютные максимумы первого подъема САД ^(1,34) = 8,18, р < 0,007) и СрАД ^(1,34) = 7,09, р < 0,012) и усредненные по интервалу 40-80 с значения второго подъема САД и ДАД (взаимодействие ГР х ОРС) (см. рис. 2).
В целом для большинства исследованных показателей в группах здоровых лиц и пациентов с АГ наблюдается угашение повторно вызываемых ОРС - в ОРС № 3 коротко- и длиннолатентные индикаторы кардиоваскулярной реактивности были достоверно меньше, чем в ОРС № 1 (см. рис. 2, табл. 3 - фактор ОРС).
ОРС: динамика сопутствующей осцилля-торной активности ЭЭГ. Среди всех исследованных диапазонов ЭЭГ только в альфа-2-поло-се выявлены особенности осцилляторной динамики, связанные с повышенной длиннолатентной реактивностью АД у пациентов (рис. 3). Достоверные взаимодействия, включающие фактор Группа (ГР х ВРЕМЯ х САГИТ: F(3, 102) = 3,64; р < 0,032 и ГР х ВР х КАУД х САГИТ: F(15, 510) = 2,85; р < 0,033), а также приближающиеся к достоверности взаимодействия с факторами ОРС (ГР х ОРС х ВР: F(3, 102) = 2,55;
Таблица 2
Антропометрические, психометрические и гуморальные показатели испытуемых в группах КИ и АГ
Показатель КИ (n = 17) M(SD) АГ (n = 19) M(SD) t P
САД, мм рт. ст. (офис) 127,2 (12,5) 146,8 (11,3) -4,865 0,000
ДАД, мм рт. ст. (офис) 81,5 (5,21) 98,5 (8,37) -7,239 0,000
Возраст, лет 36,5 (7,14) 38,9 (7,79) -0,920 0,364
Индекс массы тела 25,90 (3,84) 26,17 (2,80) -0,229 0,820
Ситуативная тревожность STAI 37,38 (6,48) 40,11 (9,09) -0,005 0,322
Личностная тревожность 41,75 (8,05) 45,95 (6,43) -1,714 0,096
Ситуативная гневливость 0,56 (0,96) 1,00 (2,10) -0,664 0,450
Личностная гневливость STAXI 8,87 (4,67) 10,42 (5,28) -0,908 0,370
Гнев, направленный на себя («anger IN») 7,38 (3,93) 7,95 (4,77) -0,382 0,704
Гнев, направленный вовне («anger OUT») 6,56 (3,60) 7,53 (2,29) -0,960 0,344
Контроль гнева 16,73 (4,12) 14,63 (3,56) 1,486 0,147
Физическая агрессия 4,67(1,23) 3,88 (1,26) -1,77 0,088
Косвенная агрессия 4,26 (1,75) 4,94 (1,18) -1,26 0,219
Раздражение 4,80 (2,24) 6,06 (2,02) -1,65 0,110
Негативизм 2,07 (1,33) 3,31 (1,35) -2,580 0,015
Обида Q и 3,27 (1,53) 4,88 (1,75) -2,717 0,011
Подозрительность 4,47 (1,96) 4,88 (1,78) -0,61 0,548
Вербальная агрессия 6,53(1,51) 7,00(2,13) -0,70 0,489
Вина 4,33 (2,02) 6,00 (1,83) -2,411 0,022
Индекс враждебности 7,73(2,91) 9,75(2,49) -2,076 0,046
Индекс агрессивности 16,00(3,63) 16,94(3,53) -0,73 0,472
Система торможения поведения BIS/BAS 15,75 (2,84) 17,45 (2,20) -2,024 0,051
Система активации поведения 23,44 (2,14) 25,42 (2,99) -2,282 0,029
Система активации поведения, подкрепление 10,31 (1,49) 11,21 (1,08) -2,058 0,048
Алекситимия TAS-26 64,18 (8,53) 63,63 (9,79) 0,177 0,860
Серотонин (5HT тромбоцитов/мл) 381,5 (199,3) 262,4 (110,9) 2,186 0,036
Примечание: 8ТЛ1 - опросник ситуативной и личностной тревожности Спилбергера; 8ТАХ1 - опросник ситуативной и личностной гневливости Спилбергера; В^ - опросник агрессивности Басса-Дарки; ВК-ВЛБ - опросник систем активации и торможения поведения Карвера и Уайта; ТАБ-26 - Торонтская шкала алекситимии; п - количество испытуемых; г - значения г-критерия Стъюдента для независимых выборок; р - достоверность различий. Курсивом выделены статистически значимые различия.
р < 0,082; ГР х ОРС х ВР х САГИТ: F(3, 102) = 2,91; р < 0,068 и ГР х ОРС х ВРЕМЯ х КАУД х х САГИТ: F(15, 510) = 1,86; р < 0,119), свидетельствуют о различной динамике ВС/ВД ЭЭГ в группах в зависимости от порядкового номера и фазы рефлекса, а также от топографического распределения осцилляторной активности ЭЭГ.
Статистически значимые различия между здоровыми людьми и пациентами с АГ оказались наиболее надежными и убедительными в ОРС № 1, а далее, в связи с развивающимся уга-
шением (см. выше), различия между группами сглаживались. В целом в ОРС № 1 ЭЭГ здоровых лиц характеризовалась явлениями вызванной синхронизации, а пациентов с АГ - вызванной десинхронизации (ГР: F(1, 37) = 4,39; р < 0,043). А взаимодействия ГР х ВРЕМЯ ^(3,102) = 4,02; р < 0,034; ГР х ВРЕМЯ х САГИТ: F(3,102) = 5,33; р < 0,008; ГР х ВРЕМЯ х КАУД х САГИТ: F(15, 510) = 3,39; р < 0,020) ясно указывают на групповые различия временной динамики осцилля-торной активности (см. рис. 3 и 4): если в ко-
160-1
о 13U-ё.
| 140-б 130Н
120
120—1
Н “
о
& 110s 2
П <
5* юоч
т
Т
ОРС 1 ОРС 2
ОРСЗ
ОРС 1 ОРС 2 —О— КИ -
ОРСЗ
-АГ
ОРС 1 ОРС 2
ОРСЗ
Рис. 1. Динамика АД, ОПСС, амплитуды и количества КГР (М ± т) в предстимульном интервале (—15 —0 с) ОРС № 1, № 2 и № 3 в группах здоровых и пациентов с АГ
ротколатентной фазе ОРС (1,5-20 с) обе группы обнаруживали ВД, то в длиннолатентной у здоровых людей развивалась ВС, а у больных с АГ мощность возвращалась к предстимульно-му уровню. Топографически достоверное увеличение мощности у здоровых наблюдалось в интервале 50-70 с в медиальных центральных и центрально-теменных, а также в латеральных центрально-теменных, центральных и теменных областях коры (ГР: F(1,34) = 4,59; р < 0,040), в интервале 70-95 с (Гр х САГИТ: F(1, 34) = 6,34; р < 0,017; ГР х КАУД х САГИТ: F(5, 170) = 3,43; р < 0,044) - только в медиальных центрально-теменных и теменных областях коры обоих полушарий мозга. В ОРС № 3 достоверных взаимодействий с фактором группы не установлено (см. рис. 3 и 4).
ОБСУЖДЕНИЕ
Выше нами было отмечено, что ОРС отражает активность аверсивной/оборонительной мотивационной системы или, в современной интерпретации, - системы борьбы/бегства/замирания. Как одна из базовых мотивационных систем мозга (две другие - системы достижения/активации поведения и торможения поведения), она активируется аверсивными стимулами всех категорий (безусловными, врожденными и условными), выдавая на выходе реакции обездвиженности и активной обороны [9, 20]. Сердечно-сосудистая система является одним из
ведущих эффекторов аверсивной мотивационной системы, а вызванные угрозой облигатные «подстройки» гемодинамики определяются текущими формами оборонительного поведения [14, 22]. В реальной жизни при взаимодействии источника угрозы и индивида тревога активирует механизмы оценки рисков («risk assessment»), направленные на непрерывный сбор информации о возможности изменения баланса поведенческих тенденций «избегание-приближение». Баланс сдвигается в сторону избегания (активация системы борьбы/бегства/замирания), если угроза оказалась больше предполагаемой и начинает доминировать эмоция страха, или в сторону приближения (вовлечение системы активации поведения), если угроза воспринимается неоднозначно и в условиях нарастающей тревоги ее источник требует детализации [20]. Такая инкубация мотивационного возбуждения поддерживает механизмы оборонительного поведения в состоянии непрерывной «боевой готовности», что клинически отражается в удержании повышенного системного АД. В условиях частых повторов со временем физиологические траты усиливаются, поэтому чрезмерная кардиоваскулярная реактивность на острые стрессоры ускоряет неадаптивный «износ» («wear-and-tear») мозга и соматических систем, подрывая устойчивость к стрессу и здоровье [19]. Это согласуется с теоретическими представлениями о том, что устойчивая активация только оборонительной мотивацион-
f
и
о
§
"й
8
<
:Д ки АГ
\У : Ллг’о
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 А
- -
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 А,
'У V*.
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 i i i i i i i i i i i i i i i i
V ■
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 ” /V ОРС 1 " 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 ОРС 2 “ 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 ОРСЗ лЛ j
У
о ю
40
80 0 10
40
80 0 10
40
80
с
, с
с
Рис. 2. Усредненная динамика реактивности АД, ЧСС, УО и СВ в ОРС № 1, № 2 и № 3 в группах здоровых и пациентов с АГ
ной системы либо в комбинации с системой активации поведения, отражающей динамическое решение конфликта «приближения-избегания», квалифицируется как стресс, длительное переживание которого приводит к клиническим последствиям [35].
В результате проведенного исследования в модели оборонительного реагирования уда-лость установить вовлечение осцилляторных систем мозга в патогенетические механизмы нарушения центральной регуляции кардиоваскулярной стресс-реактивности у пациентов с АГ Применение в исследовании акустического раздражителя для индукции ОРС оказалось оправданным с точки зрения не только результата, но и экологической валидности постановки. Именно такого рода раздражитель является,
пожалуй, наиболее распространенными в естественных условиях, а его негативные последствия для здоровья, развития аффективной и психосоматической патологии хорошо документированы в литературе [11, 34].
С точки зрения вегетативной регуляции парасимпатическая нервная система является важнейшим тормозным эффектором в общих механизмах кардиоваскулярной стресс-реактивности [32], что в полной мере справедливо и для механизмов ОРС [35]. Коротколатентные ускорение/замедление ЧСС опосредуются главным образом снижением/усилением активности n. vagus. В динамике длиннолатентных ускорения/замедления ЧСС отражается реципрокность парасимпато-симпатических взаимоотношений: во время ускорения ЧСС доминирование симпа-
Таблица 3
Результаты 2-факторного дисперсионного анализа показателей кардиоваскулярной реактивности и КГР в предстимульном (-15.0 с) и постстимульных (0-10, 10-40 и 40-80 с) интервалах ОРС
у исследованных испытуемых
Пока- затель # -15. ..0 с 0-10 с 10-40 с 40-80 с
F Р F Р F Р F Р
ГР 1, 34 26,14 0,000 н. д. н. д. н. д.
САД ОРС 2, 68 17,78 0,000 34,55 0,000 н. д. 32,35 0,000
ОРС х СТ 2, 68 6,32 0,006 н. д. н. д. 8,35 0,001
ГР 1, 34 27,23 0,000 н. д. н. д. н. д.
ДАД ОРС 2, 68 12,13 0,000 41,62 0,000 21,37 0,000 10,62 0,000
ГР X ОРС 2, 68 3,29 0,048 н. д. н. д. 5,00 0,012
ГР 1, 34 43,96 0,000 н. д. н. д. н. д.
СрАД ОРС 2, 68 14,20 0,000 16,12 0,000 16,17 0,000 17,39 0,000
ГР X ОРС 2, 68 6,37 0,005 н. д. н. д. 7,56 0,001
ГР 1, 34 н. д. н.д. н. д. н. д.
ЧСС ОРС 2, 68 н. д. 10,68 0,000 н. д. н. д.
ГР X ОРС 2, 68 н. д. н. д. н.д. н. д.
ГР 1, 34 н. д. н. д. н.д. н. д.
УО ОРС 2, 68 н. д. 9,73 0,000 63,50 0,000 28,46 0,000
ГР X ОРС 2, 68 н. д. н. д. н. д. н. д.
ГР 1, 34 н. д. н. д. н. д. н. д.
СВ ОРС 2, 68 н. д. 3,38 0,042 26,94 0,000 8,65 0,001
ГР X ОРС 2, 68 н. д. н. д. н. д. н. д.
ГР 1, 34 4,81 0,035 н. д. 6,00 0,020 н. д.
ОПСС ОРС 2, 68 н. д. н. д. 23,49 0,000 н. д.
ГР X ОРС 2, 68 н. д. н. д. н. д. н. д.
ГР 1, 34 н. д. н. д. н. д. н. д.
КГР п ОРС 2, 68 16,01 0,000 н. д. 23,35 0,000 57,74 0,000
ГР X ОРС 2, 68 н. д. н. д. н. д. н. д.
ГР 1, 34 н. д. н. д. н. д. н. д.
КГР А ОРС 2, 68 н. д. 12,78 0,000 н. д. н. д.
ГР X ОРС 2, 68 н. д. 3,59 0,047 н. д. 4,36 0,030
Примечание. Факторы Группа (ГР 2: КИ, АГ), ОРС (3: № 1, № 2 и № 3) и их взаимодействие (ГР X ОРС); F - критерий Фишера; р - достоверность различий; df - число степеней свободы; н. д. - эффекты недостоверны.
тического контроля сочетается с торможением парасимпатического, а в период ее замедления усиление парасимпатического контроля ритма сердца снижает симпатическую активацию. Изменения АД во многом повторяют динамику ЧСС, но с небольшим запаздыванием - коротколатентный подъем АД соответствует первому замедлению ЧСС, длиннолатентный - второму. Благодаря активности барорецепторного рефлекса ЧСС и САД изменяются в противоположных направлениях - в сегментах коротко- и
длиннолатентных гемодинамических изменений повышения АД соответствуют замедлениям ЧСС и наоборот [2, 27]. А с точки зрения когнитивно-эмоциональных процессов связанные с ОРС кардиоваскулярные изменения функционально отражают последовательный переход от непроизвольной импульсивной фазы мобилизации внимания на восприятие угрозы к рефлексивной фазе мотивационной защиты. В импульсивную фазу коротколатентный комплекс кардиоваскулярных изменений связан с
БЮЛЛЕТЕНЬ СО РАМН, ТОМ 31, № 6, 2011
КИ -
ОРС №1
ОРС №3
“I-1--1----1-1--1-1-1----1--1-1----1-1--1-г
О 10 20 30 40 50 60 70 80 90
2 I- сравнения Время, с
# # #
1,5-20 с
20-50 с
50-70 с
70-95 с
1,5-20 с
Время, с
20-50 с
70-95 с
р<0,05
ип
-3,1 -2,3 -0,8 0 0,8 2,3 3,1
Рис. 3. Динамика распределения мощности ЭЭГ (ВД/ВС) в альфа-2-диапазоне (1) и статистических различий ее изменений между группами здоровых и пациентов с АГ (2) в постстимульных интервалах ОРС № 1 и № 3 (1,5—20, 20—50, 50— 70 и 70—95 с) в ассоциации с групповой динамикой реактивности САД. Вертикальными линиями выделены области статистически достоверных различий при р < 0,05 (1-критерий Стъюдента)
Афтанас Л.И., Гилинская О.М., БракИ.В. и др. Динамика реактивности осцилляторов... /с. 108-121
ОРС №1
ОРС №3
ох 40-
1 о 20-
я о-
-20-
-40-
-60
100-1
80-
60-
0х 40-
2 и 20-
0-
-20-
-40-
-60
100- о п
80- ¥Сх _ СР Г БСг _
60- / -
* 40- - г "
3 ^ 20- /Г - / -
Э о- _
-20- ЕГ -
^0- сГ "
-60 1111 ■ III 1111
СР
ки
АГ
20-50 1,5-20 50-70
70-95
.20-50..____70-95
1,5-20 50-70
Время, с
20-50 1,5-20 50-70
?°-95 1,5-20' Время, с
20^50 ' 7(Ь- 95
50-70
Рис. 4. Динамика ВД/ВС ЭЭГ в альфа-2-диапазоне в латеральных (1), медиальных (2) и срединных (3) областях коры в ОРС № 1 и № 3 у здоровых и пациентов с АГ
прерыванием текущей активности, усилением внимания к аверсивному стимулу, регистрацией угрозы и ее потенциала, отражая упрощенную и биологически наиболее общую форму триггерного действия эмоции (в данном случае страха) в изменении мотивационного состояния. В рефлексивную фазу длиннолатентный комплекс кардиоваскулярных изменений отражает мобилизацию ресурсов активной обороны и актуализацию реакций дефенсивного копин-га, вызванных активацией аверсивной мотивационной системы [2, 8, 25, 35].
Комплекс коротколатентных кардиоваскулярных изменений ОРС и его наличие у всех исследованных ясно показывает, что на этапе импульсивной обработки стрессора у здоровых и страдающих АГ людей успешно происходит регистрация его мотивационной сигнатуры - сигнал воспринимается как важный для
выживания. Далее, в группе здоровых компонента длиннолатентного увеличения АД практически не формируется. Вероятно, в следующую - рефлексивную фазу по данным расширенной оценки стимул оценивается как неопасный, что приводит к «отмене» его угрожающей коннотации, предотвращая активацию системы борьбы-бегства [8, 15]. В результате у здоровых формируется «упрощенный» ОРС без отчетливо выраженного длиннолатентного комплекса изменений ЧСС и АД, и к концу постстимульного интервала ОРС показатели гемодинамики возвращаются практически к исходному уровню.
Иная динамика ОРС характерна для пациентов. Увеличенная амплитуда коротколатентного подъема САД и СрАД указывает на большую мобилизацию внимания стрессором, ослабление вагусных, усиление симпатикотонических влияний и вазоконстрикторной активности пе-
риферических сосудов [2, 18, 28]. В результате расширенной когнитивной оценки «отмены» угрозы не происходит, система борьбы-бегства демонстрирует готовность к активной обороне в виде устойчивого длиннолатентного подъема АД. Физиологическая основа такого подъема -активация оборонительной мотивационной системы (ее подотдела борьбы/бегства) и программ дефенсивного копинга, усиление центральных симпатических влияний наряду с реципрокным ослаблением вагусных тормозных воздействий [7, 18, 35]. На эмоционально-когнитивном уровне длиннолатентное ускорение ЧСС/увеличе-ние АД предсказывает экстернализацию внимания и усиление сканирования окружающего пространства на предмет угрозы [35], преобладание дефенсивной компоненты реагирования над ориентировочной при восприятии символической угрозы [28], аффективное научение страху и формирование резистентности к его угашению в процедуре аверсивного кондиционирования [16] (повышенную негативную эмоциональность в виде тревожного беспокойства [7], эмоциональной лабильности или даже клинических симптомов тревожных расстройств [18, 35]). Можно думать, что представленные выше особенности нейровегетативной регуляции и эмоционально-когнитивных стратегий, связанных с длиннолатентным подъемом АД в ОРС, в высокой степени справедливы для пациентов с АГ
Принято считать, что длиннолатентные подъемы ЧСС/АД в повторных ОРС быстро угашаются: повторное предъявление аверсив-ного раздражителя вызывает ослабленную мотивационную мобилизацию или ее «отмену», поскольку после (или в процессе) реализации первого ОРС индивид убеждается в отсутствии реальной угрозы [2, 6, 25, 33, 35]. В нашем случае при использовании общепринятой техники анализа угашения (т. е. расчет изменений ЧСС и АД по отношению к интервалам, непосредственно предшествующих стимулу) этот тезис представляется справедливым - пациенты демонстрируют угашение длиннолатентного подъема АД. Между тем анализ последовательных предстимульных интервалов свидетельствует, что увеличенные абсолютные показатели АД в ОРС № 1 не возвращаются к исходному уровню, и развитие ОРС № 2 и № 3 происходит на фоне уже повышенного АД. Следовательно, у больных в результате первого удара оборонительная мотивационная система оказывается в состоянии повышенной тонической активиро-ванности на относительно длительное время, и, по существу, угашение не наступает.
Оборонительная активация в сердечнососудистой системе, вызванная аверсивным акустическим раздражителем, сопровождалась масштабными изменениями осцилляторной активности ЭЭГ По данным обширной по топографии и глубокой по амплитуде супрессии мощности ЭЭГ в широком диапазоне частот (от тета-2 до бета-1), у всех исследованных начало первого ОРС происходит на фоне выраженной неспецифической активации центральной нервной системы. Далее, ближе к первой половине постстимульного интервала, показатели мощности ЭЭГ возвращаются к исходному уровню. К окончанию рефлекса мощность достоверно повышается в диапазонах тета-2, альфа-1 и бета-1 в различных областях коры, отражая, вероятно, компенсаторное снижение бдительности, релаксацию и «высвобождение» внимания от стрессора [1]. Изменения осцил-ляторной активности при повторных предъявлениях стимула были выражены существенно слабее. Во время 2-го и 3-го ОРС сохраняется слабо выраженная начальная десинхронизация, которая носит обширный характер в диапазонах альфа-1 и альфа-2, и более локальный - в полосах тета-2, альфа-3 и бета-1, а к окончанию реакции признаки синхронизации мощности отсутствуют. В целом угашение сопутствующей осцилляторной активности мозга отражалось в изменении количества вовлеченных частотных диапазонов и областей коры, уменьшении магнитуды и времени вызванных аверсивным раздражителем изменений ЭЭГ.
Среди всех исследованных только в альфа-
2-диапазоне (10-12 Гц) ЭЭГ выявлены особенности осцилляторной динамики, связанные с повышенной реактивностью АД у пациентов с АГ. В период длиннолатентных изменений АД отсутствие его подъема у здоровых лиц сопровождалось ослаблением ВД ЭЭГ и ее трансформацией в ВС - увеличение мощности высокочастотной альфа-активности происходило в центральной и центрально-теменной коре обоих полушарий мозга. Напротив, длиннолатентное повышение АД у пациентов характеризовалось отсутствием фазы альфа-2-синхронизации в этих областях коры и возвратом вызванной активности ЭЭГ к предстимульному уровню. Как было отмечено выше, длиннолатентные кардиоваскулярные изменения в ОРС соответствуют рефлексивному этапу переработки стрессора - расширенной его оценки, переоценки и актуализации копинговых стратегий [8, 15]. Синхронизация альфа-активности ЭЭГ традиционно рассматривалась как функциональный показатель сниженной скорости переработки
информации или «бездействия» («idling state») подлежащей коры [24]. Позднее такая точка зрения была пересмотрена. Синхронизацию альфа-активности стали связывать с процессами, требующими интернализации («rejection») или внутренней фокусировки внимания (воображение, креативная активность, обращение к долговременной памяти и пр.), а десинхронизацию - с механизмами экстернализации внимания или поддержания его направленности «вовне» («intake») [26]. Дальнейшие наблюдения за периодами альфа-синхронизации во время когнитивной деятельности позволили интерпретировать ее как функциональный коррелят механизма избирательного нисходящего контроля («top-down control»), функция которого состоит в торможении когнитивных процессов, напрямую не связанных с текущей когнитивной активностью [10].
Можно думать, что у здоровых сопутствующая второй половине ОРС альфа-2-синхрони-зация ЭЭГ в лобных, центральных и теменных областях коры на когнитивном уровне отражает процесс принятия решения об отсутствии опасности, включающий обращение к долговременной памяти, извлечение и актуализацию программ переоценки значимости аверсивного стимула. А на регуляторном - активность механизмов нисходящего («top-down») контроля, обеспечивающих активное торможение подкорковых образований, контролирующих реализацию ОРС, с целью скорейшего восстановления гемодинамики к исходному состоянию. Отсутствие синхронизации альфа-2-активности ЭЭГ в этих же областях коры у больных препятствуют актуализации механизма «отмены угрозы», в этом случае продолжается внимание и сканирование окружающего пространства на предмет угрозы, а подсистема борьбы-бегства обнаруживает готовность к активной обороне, отражающуюся в виде увеличенного АД. С точки зрения сетевой организации мозговых специализированных систем («сеть значимости», «сеть когнитивного контроля» и «сеть режима по умолчанию»), у здоровых людей в результате «отмены угрозы» и перехода в фоновый режим ненаправленного ассоциативного мышления («mind-wandering») происходит синхронизация альфа-активности и усиление тормозного «top-down» контроля, указывая на активацию «сети режима по умолчанию». Напротив, у пациентов сохраняющаяся актуальность угрозы удлиняет во времени активность не только «сети значимости», но и «сети когнитивного контроля», препятствуя развитию
альфа-2-синхронизации и актуализации «сети режима по умолчанию» [30].
Таким образом, в результате проведенного исследования установлено следующее.
1. По сравнению со здоровыми людьми пациенты с АГ в различные фазы оборонительного рефлекса сердца характеризуются аномально высокой реактивностью АД - в предстимуль-ный период ожидания неизбегаемого аверсив-ного раздражителя (-15...0 с: САД, СрАД) и в постстимульный коротколатентный (0-10 с: САД, СрАД) и длиннолатентный (40-80 с: САД и ДАД) периоды активации аверсивной мотивационной системы.
2. В альфа-2-диапазоне ЭЭГ (10-12 Гц) выявлены особенности осцилляторной динамики, связанные с различной длиннолатентной реактивностью АД у пациентов с АГ и здоровых лиц. Отсутствие длиннолатентного подъема АД у здоровых сопровождалось усилением вызванной синхронизации высокочастотной альфа-активности в медиальных отделах центральной и центрально-теменной коры обоих полушарий мозга. Напротив, длиннолатентное повышение АД у пациентов характеризовалось отсутствием фазы альфа-2-синхронизации в этих областях и возвратом альфа-активности к предсти-мульному уровню.
3. В целом можно заключить, что оборонительный рефлекс сердца у пациентов с АГ характеризуется гиперреактивностью коротко- и длиннолатентных компонентов АД, обусловленной со стороны центральной нервной системы ослаблением нисходящего («top-down») тормозного контроля стресс-реактивности АД, реализуемого с вовлечением альфа-осцилляторов медиальных отделов центрально-теменной коры обоих полушарий мозга.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Афтанас Л.И. Эмоциональное пространство человека. Новосибирск, 2000. 126 с.
Aftanas L.I. The human emotional space. Novosibirsk, 2000. 126 p.
2. Афтанас Л.И., Брак И.В., Гилинская О.М. и др. Индивидуальная вариабельность сердечнососудистой реактивности при реализации защитного кардиорефлекса у человека // Рос. физиол. журн. 2008. 94. (2). 163-173.
Aftanas L.I., Brak I.V., Gilinskaia O.M. et al. Individual variability of cardiovascular reactivity during protective cardiac reflex in humans // Ros. fiziol. zhurn. 2008. 94(2). 163-175.
3. Гилинский М.А., Латышева Т.Е., Семенова Л.П. Определение катехоламинов, серотонина и 5-гидроксииндолуксусной кислоты в одной пробе крови // Клин. лаб. диагностика. 2007. (6). 25-28.
Gilinskii M.A., Latysheva T.E., Semenova L.P. Determination of catechelamines, serotonin and 5-hydroxyindoleacetic acid in a blood sample // Klin. lab. diagnostika. 2007. 6. 25-28.
4. Aftanas L.I., Varlamov A.A., Pavlov S. V. et al. Time-dependent cortical asymmetries induced by emotional arousal: EEG analysis of event-related synchronization and desynchronization in individually defined frequency bands // Int. J. Psychophysiol. 2002. 44. (1). 67-82.
5. Chida Y., Steptoe A. Greater cardiovascular responses to laboratory mental stress are associated with poor subsequent cardiovascular risk status: a meta-analysis of prospective evidence // Hypertension. 2010. 55. (4). 1026-1032.
6. Cook E.W., Turpin G. Differentiating orienting, startle, and defense response: the role of affect and its implications for psychopathology // Attention and Orienting / Eds. PJ. Lang, R.F. Simons, M.T. Bal-aban. Hillsdale: Erlbaum, 1997. 137-164.
7. Delgado L.C., Guerra P., Perakakis P. et al. Psychophysiological correlates of chronic worry: cued versus non-cued fear reaction // Int. J. Psychophysiol. 2009. 74. (3). 280-287.
8. Frijda N.H. Impulsive action and motivation // Biol. Psychol. 2010. 84. (3). 570-579.
9. Gray J.A., McNaughton N. The neuropsychology of anxiety: an enquiry into the functions of the septo-hippocampal system (second edition). Oxford: Oxford University Press, 2000.
10. Klimesch W., Sauseng P., Hanslmayr S. EEG alpha oscillations: the inhibition-timing hypothesis // Brain Res. Rev. 2007. 53. (1). 63-88.
11. Kryter K.D. The effect of noise in man. London: Acad. Press, 1970.
12. Lane R.D., Waldstein S.R., Chesney M.A. et al. The rebirth of neuroscience in psychosomatic medicine, part I: historical context, methods and relevant basic science // Psychosom. Med. 2009. 71. 117-134.
13. Lane R.D., Waldstein S.R., Critchley H.D. et al. The rebirth of neuroscience in psychosomatic medicine, part II: clinical applications and implications for research // Psychosom. Med. 2009. 71. 135151.
14. Lang P.J., Bradley M.M. Emotion and the motivational brain // Biol. Psychol. 2010. 84. 437-450.
15. Lazarus R.S., Folkman S. Stress, appraisal, and coping. N.Y.: Springer, 1984.
16. Lypez R., Poy R., Pastor M.C. et al. Cardiac defense response as a predictor of fear learning // Int. J. Psychophysiol. 2009. 74. (3). 229-235.
17. Lovallo W.R., Gerin W. Psychophysiological reactivity: mechanisms and pathways to cardiovascular disease // Psychosom. Med. 2003. 65. 36-45.
18. Marfil M.N.P., Santaella M.C.F., Leyn A.G. et al. Individual differences associated with cardiac defence response: psychophysiological and personality variables // Psychol. Spain. 1999. 3. (1). 54-62.
19. McEwen B.S., Gianaros P.J. Central role of the brain in stress and adaptation: links to socioeconomic status, health, and disease // Ann. N. Y. Acad. Sci. 2010. 1186. 190-222.
20. McNaughton N., Corr Ph. J. A two-dimensional neuropsychology of defense: fear/anxiety and defensive distance // Neurosci. Biobehav. Rev. 2004. 28. 285-305.
21. Newton T.L. Cardiovascular functioning, personality, and social world the domain of hierarchical power // Neurosci. Biobehav. Rev. 2009. 33. 145-159.
22. Obrist P.A. Cardiovascular psychophysiology: A perspective. N.Y.: Plenum Press, 1981.
23. Patel P.V., Wong J.L., Arora R. The morning blood pressure surge: therapeutic implications // J. Clin. Hypertens. (Greenwich). 2008. 10. (2). 140145.
24. Pfurtscheller G., Stanc6k A. Jr., Neuper C. Event-related synchronization (ERS) in the alpha band--an electrophysiological correlate of cortical idling: a review // Int. J. Psychophysiol. 1996. 24. (1-2). 39-46.
25. Ramirez I., Sanchez M.B., Fernandez M.C. et al. Differentiation between protective reflexes: cardiac defense and startle // Psychophysiology. 2005. 42. 732-739.
26. Ray W.J., Cole H.W. EEG activity during cognitive processing: influence of attentional factors // Int. J. Psychophysiol. 1985. 3. (1). 43-48.
27. Reyes del Paso G., Vila J., GarcHa A. Physiological significance of the defense response to intense auditory stimulation: a pharmacological blockade study // Int. J. Psychophysiol. 1994. 17. 181-187.
28. S6nchez-Navarro J.P., MartHnez-Selva J.M., Rom6n F., Ginesa T The effect of content and physical properties of affective pictures on emotional re-sponses// Span. J. Psychol. 2006. 9. (2). 145-153.
29. Sgoifo A., Costoli T., Meerlo P. et al. Individual differences in cardiovascular response to social challenge // Neurosci. Biobehav. Rev. 2005. 29. (1). 59-66.
30. Sridharan D., Levitin D.J., Menon V. A critical role for the right fronto-insular cortex in switching between central-executive and default-mode networks // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2008. 105. (34). 12569-12574.
31. Thayer J.F., Lane R.D. The role of vagal function in the risk for cardiovascular disease and mortality // Biol. Psychol. 2007. 74. 224-242.
32. Thayer J.F., Lane R.D. Claude Bernard and the heart-brain connection: further elaboration of a model of neurovisceral integration // Neurosci. Biobehav. Rev. 2009. 33. 81-88.
33. Turpin G., Schaefer F., Boucsein W. Effects of stimulus intensity, rise time, and duration on autonomic and behavioral responding: Implication for
the differentiation of orienting, startle, and defense responses // Psychophysiology. 1999. 36. 453-463.
34. Vera M.N., Vila J., Godoy J.F. Cardiovascular effects of traffic noise: the role of negative self-statements // Psychol. Med. 1994. 24. 817-827.
35. Vila J., Guerra P., Mucoz M.A. et al. Cardiac defense: from attention to action // Int. J. Psychophysiol. 2007. 66. (3). 169-182.
BRAIN OSCILLATIONS AND ARTERIAL BLOOD PRESSURE REACTIVITY DYNAMICS DURING CARDIAC DEFENSE IN TREATMENT NAIVE HYPERTENSIVES
Lyubomir Ivanovich AFTANAS, Olga Mikhailovna GILINSKAYA, Ivan Viktorovich BRACK, Sergey Valentinovich PAVLOV, Natalia Vladimirovna REVA
Institute of Physiology SB RAMS 630117, Novosibirsk, Timakov str., 4
Objectives. Assessment of defensive behavior in the cardiovascular system is based on the presentation of an intense aversive unexpected stimulus that prompts a specific phasic cardiovascular reactivity pattern (usually HR and arterial BP reactivity) coined as the cardiac defense response (CDR). The CDR indexes activity of the defensive motivational system and behavioral coping programs. Using the CDR as a model of defensive behavior, the aim was to analyze putative contribution of brain oscillations into central mechanisms of enhanced cardiovascular stress reactivity in arterial hypertension patients. Material and Methods: To address this issue the CDR was elicited in controls (n = 19) and naive unmedicated hypertensives (n = 17). Heart rate (HR) and arterial blood pressure (BP), based on the beat-by-beat technology (Finometer®) along with 64-channel EEG were simultaneously recorded while the 3 CDR were sequentially evoked. As for the neurophysiological analysis of the CDR’s time-course the event-related synchronization/desynchronization (ERD/ERS) of EEG in different frequency bands was calculated throughout the all recorded CDRs. Results: It was revealed that long-latency BP increases in hypertensives were marked by lack of the alpha-2 (10-12 Hz) ERS over the central and centro-parietal cortex bilaterally. On the contrary, the controls manifested alpha-2 ERS over these regions which was concomitant to the lowered long-latency BP reactivity. Conclusions. High frequency brain alpha oscillations of the centro-parietal cortex are involved into the top-down inhibitory control of BP stress reactivity, and arterial hypertension may be associated with the deficiency of this mechanism.
Key words: brain oscillations, electroencephalogram, high frequency alpha (10-12 Hz) oscillations, event-related EEG, emotion, defensive motivational system, fight-flight system, cardiac defense, cardiovascular reactivity, arterial hypertension, naive hypertensives.
Aftanas L.I. - doctor of medical sciences, professor, academician of RAMS, head of the psychophysiology laboratory, e-mail: [email protected]
Gilinskaya O.M. - head of the in-patient department, e-mail: [email protected] Brack I.V. - researcher of the psychophysiology laboratory, e-mail: [email protected] Pavlov S.V. - senior researcher of the psychophysiology laboratory, e-mail: [email protected] Reva N. V. - senior researcher of the psychophysiology laboratory, e-mail: [email protected]
