CC BY
46
УДК 612.82./843.014.421
Р. Р. Халфина
ЭЛЕКТРОФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ РЕАКЦИИ ЗРИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ
НА ТРАНЗИТОРНЫЕ НАГРУЗКИ
Представленные результаты исследования уточняют сведения о влиянии краткосрочных нагрузок на зрительную систему. По данным регистрации порогов электрочувствительности, электролабильности, электроре-тинограммы и вызванных потенциалов можно сделать вывод о том, что более выраженные изменения в периферических и центральных отделах зрительной системы возникают при действии транзиторной физиологической гипоксии.
Ключевые слова: краткосрочная зрительная нагрузка, электроретинограмма, зрительные вызванные потенциалы.
Исследование зрительных функций при действии экстремальных факторов различной этиологии представляет как теоретический, так и практический интерес. В первом случае это обусловлено особенностями морфофункциональной организации зрительной системы как главного информационного канала мозга человека, во втором - весьма интенсивными нагрузками на зрительный анализатор в современных условиях [1-4]. Во-первых, анализ работ, проведенных с регистрацией электроретинограммы (ЭРГ), углубляет понимание реакции сетчатки на транзи-торные нагрузки различного характера, регистрация зрительных вызванных потенциалов (ЗВП) углубляет понимание изменения характера внутрицентраль-ных взаимодействий [1, 5, 6].
Цель исследования - выявление электрофизио-логических особенностей зрительной системы при действии краткосрочной гипоксической и зрительной нагрузки. Выбор именно этих типов воздействия обусловлен тем, что зрительная система обладает очень высоким уровнем аэробного метаболизма, с одной стороны, и осуществляет огромную работу по восприятию, передаче и обработке информации - с другой [7-10].
Исследование проведено на базах кафедры охраны здоровья и безопасности жизнедеятельности и ФГУ «ВЦГПХ» Росздрава с участием студентов факультета физической культуры (54 человека) в качестве испытуемых (средний возраст (21 ± 0,32) года, из них 22 девушки).
Электрофизиологические методы исследования включали набор, общепринятый в нейроофтальмологии: регистрацию порогов электрочувствительности (ПЭЧ), электролабильности (ЭЛ), электроретиногра-фию (ЭРГ) и запись корковых зрительных вызванных потенциалов (ЗВКП). Все исследования были выполнены по общепринятой методике в унифицированных лабораторных условиях с помощью приборов «Нейрон», «Нейро-МВП-4» (г. Иваново, Россия).
Краткосрочная физиологическая гипоксическая нагрузка вызывалась произвольным пороговым апноэ (ППА), зрительную нагрузку моделировали
предъявлением заданий на селективное зрительное внимание в течение 4 мин.
Статистическая обработка результатов осуществлялась при помощи стандартного пакета прикладных программ Statist^a for Windows 6. Для предварительного анализа полученной информации использовались модули, обеспечивающие оценку статистических параметров и форму распределения каждого показателя. Оценка достоверности различий между выделенными гипотетическими категориями объектов по какому-либо параметру осуществлялось при помощи методов параметрической и непараметрической статистики -/-критерий Стьюдента, F-критерий Фишера, критерия Манна-Уитни, критерия Вилкоксона [9].
В табл. 1, 2 представлены результаты регистрации ПЭЧ, ЭЛ, ЭРГ и ЗВКП при действии гипоксической и зрительной нагрузок.
Таблица 1
Показатели порогов восприятия электрического фосфена при предъявлении зрительной нагрузки
(M ± т)
Показатель OD OS
ПЭЧ до нагрузки, мкА 1GG і 23,1 1G1 і 22,3
ПЭЧ после нагрузки, мкА 125,47 і 17,88* 127,89 і 15,17*
ЭЛ до нагрузки, Гц 45,3 і 1G,1 44,1 і 9,98
ЭЛ после нагрузки, Гц б3,б8 і 5,24* бб,42 і 5,18*
Примечание. Здесь и в табл. 2 М - среднее арифметическое; т - ошибка среднего арифметического; * -различия с исходными данными значимы при р < 0,05.
Как видно из табл. 1, показатели электрочувствительности и электролабильности в исходном состоянии соответствуют нормальным величинам [5]. После предъявления зрительной нагрузки произошло статистически достоверное повышение и порогов, и электролабильности. Несколько иная динамика этих показателей наблюдалась в разных фазах транзиторной гипоксической нагрузки (табл. 2).
В частности, в этом случае достоверные различия наблюдаются только по показателям порога, но их абсолютные значения более высокие по сравнению со зрительной нагрузкой (табл. 1 и 2).
— 1S7 —
Таблица 2
Показатели порогов восприятия электрического фосфена при предъявлении гипоксической нагрузки ^ ± m)
Показатель ОБ О8
ПЭЧ - покой, мкА 100,72 ± 27,76 102,13 ± 25,21
ПЭЧ - пик ППА, мкА 133,05 ± 32,84* 127,44 ± 21,47*
ПЭЧ - восстановление, мкА 133,34 ± 25,73* 112,94 ± 31,67
ЭЛ - покой, Гц 30,35 ± 9,07 32,34 ± 12,12
ЭЛ - пик ППА, Гц 30,24 ± 7,83 37,21 ± 15,12
ЭЛ - восстановление, Гц 28,40 ± 8,73 37,42 ± 14,89
Анализ результатов, полученных при регистрации ЭРГ, показал, что у всех испытуемых при различных режимах стимуляции в исходном состоянии регистрировалась ЭРГ со стабильными амплитудно-временными характеристиками (амплитуда Ь-волны (171,16 ± 5,3) мкВ, пиковое время -(51,60 ± 0,37) мс), что свидетельствует о хорошем функциональном состоянии нейрорецепторных
12 3 4 5 6 7 8
Рис. 1. Изменение амплитуды Ь-волны колбочковой ЭРГ в ходе эксперимента с произвольной задержкой дыхания: по оси ординат - амплитуда Ь-волны ЭРГ; по оси абсцисс - номера проб: 1-3 - исходное состояние; 4 - проба на пике гипоксии; 5-8 - восстановление
Согласно многочисленным экспериментальным данным и клиническим наблюдениям, наиболее вероятным источником возникновения электрофос-фена на околопороговые стимулы является внутренний ядерный слой сетчатки [11], что позволяет связывать повышение порогов электрочувствительности со снижением возбудимости нейронов внутренних слоев. В то же время снижение ЭЛ наблюдается при патологических процессах, локализованных в зрительных путях, а также уменьшении их возбудимости (в терминах классической физиологии - при парабиозе). Электрические стимулы как универсальный раздражитель возбудимых тканей, в принципе, способен вызвать фосфен при раздражении любого отдела нейронных сетей зрительной системы.
Полученные данные об изменениях ПЭЧ и ЭЛ на фоне транзиторной гипоксии свидетельствуют о снижении возбудимости на уровне внутренних слоев сетчатки с повышением возбудимости в проводящей системе глаза. Такое соотношение ПЭЧ и ЭЛ возможно при усилении тормозных процессов на уровне внутреннего синаптического слоя сетчатки.
После зрительной нагрузки статистически значимых изменений электроретинограммы не произошло, в ходе регистрации ЭРГ при гипоксиче-ской нагрузке наблюдается повышение амплитуды Ь-волны ЭРГ на пике транзиторной гипоксической нагрузки с достоверным ее снижением ниже исходного уровня в ходе восстановления.
Снижение амплитуды Ь-волны ЭРГ при транзи-торной гипоксии, обусловленной произвольной остановкой внешнего дыхания максимально возможной продолжительности, может быть результатом активации тормозных процессов в сетчатке при усилении эфферентных влияний со стороны неспецифических восходящих систем.
Для оценки особенностей реакции центральных отделов зрительного анализатора на экстремальные нагрузки исследовались зрительные корковые вызванные потенциалы до и после воздействия, примеры записи представлены на рис. 2. Прежде всего следует отметить, что, так же как и в случае с ЭРГ, амплитудно-временные характеристики ЗВКП соответствовали норме, что свидетельствует о хорошем морфофункциональном состоянии зрительного анализатора в исходном состоянии. В ходе ги-поксической нагрузки наблюдалась позитивизация ответов в области 160 мс (с (-0,382 ± 0,48) до (1,21 ± 0,8) мкВ), а также сдвиг в негативную сторону компонентов ЗВП в области 200-250 мс до
1,8 мкВ по сравнению с исходным уровнем.
18,0 54,0 90,0 126,0 162,0 197,9 233,9 269,9 305,9 341,9
Время, мс
---- при зрительной нагрузке ------- при гипоксической нагрузке
Рис. 2. Примеры записи ЗКВП
Значимых изменений ЗКВП при предъявлении акцию на транзиторную гипоксию ассоциативных
краткосрочной зрительной нагрузки не обнаружи- зон зрительной коры.
лось. Учитывая физиологические механизмы возникно-
Скорее всего, при гипоксической нагрузке при- вения электрофосфена и генерации ЭРГ и ЗКВП [1,
чиной изменений вызванных потенциалов зритель- 5, 6, 8], можно сделать предварительный вывод о
ного мозга являются ретикулярные влияния. Обна- том, что более выраженные изменения в перифери-
руженные изменения ранних компонентов ЗКВП в ческих и центральных отделах зрительной системы
начальных фазах транзиторной гипоксии обуслов- возникают при действии транзиторной физиологиче-
лены ретикулярными влияниями на подкорковые ской гипоксии. Зрительная система более устойчива
структуры зрительной системы, вероятнее всего - к действию адекватных раздражителей экстремаль-
латеральное коленчатое тело. Изменения поздних ных интенсивностей. Для уточнения конкретных ме-
компонентов ЗВКП указывают на вовлечение в ре- ханизмов требуются дальнейшие исследования.
Список литературы
1. Ахмадеев Р. Р., Гирфатуллина Р. Р., Кошелев Д. И. Изменение параметров колбочковой электроретинограммы спортсменов при краткосрочной гипоксии // Окружающая среда и безопасность человека в современном мире: материалы Респ. науч.-практ. конф. Уфа, 2006. С. 23-25.
2. Ласукова Т. В., Низкодубова С. В., Таюрская А. С. Опиоидная система и адаптация к гипоксии // Вестн. Томского гос. пед. ун-та (Tomsk State Pedagogical University Bulletin). 2011. Вып. 8. С. 109-114.
3. Текшева Л. М., Элькснина Е. В., Перминов М. А. Изучение ответной реакции зрительной системы учащихся при различных вариантах предъявления информации на экранах дисплеев в естественных условиях // Вестн. СПбГМА им. И. И. Мечникова. 2006. Вып. 4. С. 2225.
4. Тимченко Т. В., Ахмадеев Р. Р., Халфина Р. Р. Психофизиологические аспекты оценки и восстановления зрительных функций у пользователей компьютерами: монография. Уфа: Изд-во БашИФК, 2012. 124 с.
5. Ахмадеев Р. Р., Гирфатуллина Р. Р., Шарипов А. Р. Зрительные вызванные потенциалы спортсменов при краткосрочной гипоксии / Современные проблемы физической культуры, спорта, туризма и олимпийского движения: материалы ХУ11 Всеуральской олимпийской научной сессии. Уфа, 2005. С. 184-188.
6. Психофизиологические эффекты произвольного порогового апноэ у спортсменов: монография / Р. Р. Ахмадеев, И. Д. Тупиев, Р. Р. Халфина и др.; под общ. ред. Р. Р. Ахмадеева. Уфа: БашИФК, 2012. 224 с.
7. Беленко И. С. Психофизиологические особенности у юных спортсменов игровых видов спорта разного возрастного периода развития и тренированности // Вестн. Томского гос. пед. ун-та (Tomsk State Pedagogical University Bulletin). 2009. Вып. 3. С. 54-58.
8. Иваницкий А. М., Ильюченок И. Р., Иваницкий Г. А. Избирательное внимание и памятьвызванные потенциалы при конкуренции зрительных и слуховых словесных сигналов // Журн. высш. нервн. деятельности. 2003. Т. 53, вып. 5. С. 541-551.
9. Реброва О. Ю. Статистический анализ медицинских данных. Применение пакета прикладных программ Statistica. М., 2002. 312 с.
10. Рутман Э. И. Вызванные потенциалы в психологии и психофизиологии. М., 1979. 213 с.
11. Богословский А. И., Семеновская Е. Н., Жданов В. К. Потенциалы сетчатки глаза человека, вызванные электрическим током: тезисы конф. по органам чувств. Л., 1961.
Халфина Р. Р., кандидат биологических наук, доцент.
Башкирский государственный педагогический университет им. М. Акмуллы.
Ул. Советская, 3а, Уфа, Республика Башкортостан, Россия, 450001.
E-mail: [email protected]
Материал поступил в редакцию 21.12.2012.
R. R. Khalfina
ELECTROPHYSIOLOGICAL ASPECTS OF REACTION OF VISUAL SYSTEM ON TRANZITORNY LOADINGS
The presented results of research specify data on influence of short-term loadings on visual system. According to registration of thresholds of electro sensitivity, electro ability, electro retinogram and the caused potentials it is possible to draw a conclusion that more expressed changes in peripheral and central departments of visual system arise at action short-term physiological hypoxia.
Key words: short-term visual loading, electro retinogram, the visual caused potentials.
M. Akmulla Bashkir State Pedagogical University.
Ul. Sovetskaya, 3a, Ufa, Republic of Bashkortostan, Russia, 450001.
E-mail: [email protected]
