CC BY
755
МЕДИЦИНСКИЕ НАУКИ ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 2 (114) 2012
УДК 612.82-073.97-053.6:797.22 В. Д. АИКИН
Ю. А. ЕЛОХОВА С. К. ПОДДУБНЫЙ
Сибирский государственный университет физической культуры и спорта, г. Омск
ОСОБЕННОСТИ АЛЬФА-РИТМА ГОЛОВНОГО МОЗГА У ПОДРОСТКОВ, ЗАНИМАЮЩИХСЯ ДАЙВИНГОМ________________________________
Проведен сравнительный анализ мощности электроэнцефалограммы в альфа-диапазоне до и после занятия дайвингом. Изучалось влияние подводного плавания с аквалангом на мощность альфа-ритма головного мозга у детей 12 лет в начале курса обучения дайвингу. Полученные данные свидетельствуют, что у детей данного возраста дайвинг не вызывает существенных изменений биоэлектрической активности в альфа-диапазоне головного мозга.
Ключевые слова: подростки, электроэнцефалография, дайвинг.
Актуальность исследования. При занятиях дайвингом на человека влияет комплекс факторов водной среды, основными из которых являются изменение гравитации, психоэмоциональный стресс, физические нагрузки, обжим грудной клетки, воздействие дыхательных газов, перераспределение жидких сред организма и гипотермия.
Известно, что к воздействию экстремальных факторов гипербарической среды особенно чувствительна центральная нервная система [1, 2]. При этом неблагоприятными факторами для центральной нервной системы являются наркотическое действие азота, изменение видимости и слышимости под водой, токсическое воздействие кислорода. Симптомы поражения центральной нервной системы проявляются нарушением зрения (туннельное зрение, нарушение аккомодации), слуха (звон в ушах, появление посторонних звуков), тошнотой, тремором (особенно мышц лица), повышенной чувствительностью к внешним раздражителям и головокружением [3].
Обучение детей подводному плаванию с аквалангом в ведущих международных ассоциациях и федерациях дайвинга по общепринятой программе для взрослых начинается с 12-летнего возраста. Следует отметить, что для детей еще нет стандартизированных рекомендаций для обучения дайвингу [4]. В литературе также имеется крайне мало сведений о влиянии подводных погружений на центральную нервную систему детей [5].
Известно, что у здоровых людей на электроэнцефалограмме (ЭЭГ) альфа-ритм регистрируется в диапазоне частот от 8 до 13 Гц. Данный ритм формируется у детей к 14—16 годам и в дальнейшем не изменяется до начала инволюционных процессов. В норме у здорового человека в состоянии спокойного бодрствования, при отсутствии внешних раздражителей, альфа-ритм на ЭЭГ доминирует в затылочных отделах головного мозга. Его амплитуда убывает от затылочных к лобным долям мозга. Согласно современным данным генерация альфа-ритма связана с реверберацией импульсной активности по интеркортикальным и таламо-кортикальным нейронным сетям [6].
У здорового человека в норме на ЭЭГ регистрируются спонтанные изменения амплитуды альфа-ритма, которые выражаются в плавном нарастании и плавном снижении волн с образованием характерных «веретен» альфа-ритма. Длительность веретен колеблется от 2 до 8 с. Наличие веретен альфа-ритма отражает влияние восходящих активирующих систем мозга на кору больших полушарий. Во время повышения уровня функциональной активности головного мозга (напряженное внимание, движения конечностей, чувство страха, беспокойство, ощущение боли) амплитуда данного ритма снижается или он полностью исчезает. Таким образом, наличие хорошо выраженных альфа-веретен на ЭЭГ свидетельствует о сбалансированности адаптивных механизмов организма [7]. Установлено, что уменьшение индекса или амплитуды альфа-ритма свидетельствует о локальном или диффузном поражении коры головного мозга, гипоксическом влиянии на нее, наличии микроструктурных поражений различных уровней ствола мозга, атрофии зрительного нерва [8]. Кроме того, альфа-ритм отражает единый агрегированный ресурс генерации электрической активности мозга и является информативным предиктором эффективности когнитивной и психомоторной деятельности, его вариабельность отражает изменения подкорковых структур на кору головного мозга [9, 10].
При изучении работ российских и иностранных авторов нами не было обнаружено исследований по влиянию погружений под воду с аквалангом на ЭЭГ у детей. Поэтому представляется актуальным поиск информативных количественных показателей функционального состояния центральной нервной системы при занятиях подростков дайвингом.
Цель данной работы состояла в выявлении особенностей ЭЭГ в альфа-диапазоне при однократном подводном погружении с аквалангом у детей 12 лет.
Задачи исследования:
1. Изучить изменение мощности биоэлектрической активности коры больших полушарий головного мозга детей при погружении под воду.
2. Выявить влияние дайвинга на состояние центральной нервной системы детей.
Рис. 1. Электроэнцефалограмма подростка Д. до погружения (ГЗ)
ГЛ—ГТ^-
Рис. 2. Электроэнцефалограмма подростка Д. до погружения (ГО)
Организация исследования. В исследовании приняли участие 20 здоровых мальчиков в возрасте 12 лет (средние значения роста 152,9±1,5 см; массы тела 43,1±1,4 кг; индекса массы тела 17,9±0,5).
Исследования проводились в крытом плавательном бассейне «Альбатрос» Сибирского государственного университета физической культуры и спорта города Омска. Погружения с аквалангом осуществлялись без гидрокостюмов на глубину 4,0±0,5 м при температуре воды 27°С.
Регистрация электроэнцефалографии проводилась в начале курса обучения дайвингу в стандартных условиях при температуре 22 — 24°С, в тихой комнате в спокойной обстановке. Все испытуемые до и после погружения прошли электроэнцефало-графическое обследование на компьютерном 16-канальном электроэнцефалографе «Мицар». Детям объяснялось, что запись электроэнцефалографии абсолютно безвредна и безболезненна. Во время исследования ребенок находился в удобном кресле в расслабленном состоянии. Регистрация электроэнцефалограммы проводилась хлорсеребряными чашечковыми электродами, расположенными на поверхности головы в соответствии с требованиями международной системы 10 — 20 [11].
Исследование включало регистрацию фоновой ЭЭГ в течение 1 мин при закрытых (ГЗ) и при открытых глазах (ГО). Одним из важных компонентов биоэлектрической активности головного мозга является альфа-ритм, который хорошо выражен только при отсутствии зрительных раздражителей. В качестве основной характеристики состояния мозга использовалась реакция активации, определяемая по депрессии альфа-ритма у испытуемого при открытии глаз [12, 13]. Проводился визуальный анализ ЭЭГ, изучалась абсолютная мощность (мкВ) альфа-ритма (8—13 Гц) биоэлектрической активности головного мозга.
Полученный материал был обработан методами математической статистики. Сравнение групп по показателям проводилось методами непараметрической статистики с использованием критерия Вилкоксона. Результат считался достоверным при Р<0,05. Значения параметров представлены как М±т.
Результаты исследования. Анализ электроэнцефалограмм детей 12 лет до погружения под воду в состоянии спокойного бодрствования при закрытых глазах (рис. 1) показал хорошо выраженное доминирование альфа-ритма в затылочных областях. При
ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 2 (114) 2012 МЕДИЦИНСКИЕ НАУКИ
МЕДИЦИНСКИЕ НАУКИ ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 2 (114) 2012
Рис. 3. Электроэнцефалограмма подростка Д. после занятия дайвингом (ГЗ)
Рис. 4. Электроэнцефалограмма подростка Д. после занятия дайвингом (ГО)
открытии глаз выявлена достаточно выраженная реакция активации, снижение мощности альфа-ритма (рис. 2).
Зарегистрированные ЭЭГ после погружения при закрытых глазах имели организованный характер. В теменных и затылочных отведениях зарегистрирована хорошо выраженная альфа-активность. По классификации, предложенной Е. А. Жирмунской (1984), данный тип ЭЭГ относится к нормальным с преобладанием альфа-волн мощностью в пределах 25 — 55 мкВ (рис. 3). На ЭЭГ после погружения при открытых глазах регистрировалось неотчетливое уплощение биоэлектрической активности (рис. 4). Использование функциональной пробы с открыванием глаз показало, что у испытуемых реакция активации приближалась к реакции, характерной для взрослых, и выражалась в десинхронизации корковой ритмики [14]. При этом усиления медленно волновой активности на ЭЭГ выявлено не было.
Исследование мощности альфа-ритма до погружения при закрытых глазах выявило доминирование этого диапазона в затылочных (01—5,04 мкВ; 02 — 8,3 мкВ) долях обоих полушарий. При открытых глазах наибольшая мощность альфа-ритма отмечалась в теменных (С3—1,48 мкВ; С4 — 0,94 мкВ)
долях обоих полушарий и затылочной доли правого полушария (02 — 0,94 мкВ) головного мозга (табл. 1). Из топограмм видно, что до занятия дайвингом при закрытых глазах альфа-ритм локализовался в затылочных облатях, а при открытых — в теменных долях обоих полушарий головного мозга (рис. 5).
При исследовании ЭЭГ детей после дайвинга при закрытых глазах наибольшая мощность альфа-ритма головного мозга была зарегистрирована в теменной доле левого полушария (С3 — 2,24 мкВ) и затылочных долях обоих полушарий (01 — 5,11 мкВ; 02 — 7,89 мкВ) (табл. 1). Исследование мощности альфа-ритма при открытых глазах выявило его преобладание в затылочной (02—1,12 мкВ) и теменной долях (С4 — 0,98 мкВ) правого полушарий (табл. 1). После погружения при закрытых глазах произошло распространение данного ритма на затылочные и теменные доли обоих полушарий головного мозга, а при открытых — в теменные доли головного мозга (рис. 5).
Таким образом, при анализе альфа-диапазона ЭЭГ после занятия дайвингом (ГЗ, Г0) было отмечено изменение биоэлектрической активности головного мозга у детей. Зарегистрировано недостоверное увеличение мощности альфа-ритма по-
Таблица 1
Значение максимумов альфа-ритма головного мозга (мощность) по диапазонам у детей 12 лет, занимающихся дайвингом, (мкВ, М±т)
Отведения альфа-ритм, B — 13 Гц
до дайвинга, ГЗ после дайвинга, ГЗ Р до дайвинга, ГО после дайвинга, ГО Р
Fpl-Al 0,9±0,01 0,B4±0,03 >0,05 0,2B±0,01 0,37±0,0B >0,05
Fp2-A2 0,B9±0,02 1,02±0,03 >0,05 0,35±0,01 0,4±0,07 >0,05
T3-A1 0,46±0,03 0,65±0,03 >0,05 0,20±0,03 0,36±0,01 >0,05
T4-A2 0,76±0,01 0,71±0,01 >0,05 0,1B±0,04 0,41±0,11 <0,05
C3-A1 1,76±0,06 2,11±0,07 >0,05 1,17±0,16 0,7б±0,05 >0,05
C4-A2 1,43±0,09 1,96±0,13 >0,05 0,B5±0,02 0,9B±0,03 >0,05
Ol-Al 6,49±0,14 5,65±0,B3 >0,05 2,11±0,02 0,57±0,23 >0,05
O2-A2 7,94±0,01 7,B9±1,11 >0,05 0,97±0,03 1,12±0,0 >0,05
Альфа [8-13Гц] 1
Альфа [82
13Гц]
Альфа [8-13Гц] З
4
Рис. 5. Топографическое распределение альфа-ритма подростка Д. до и после подводного погружения с аквалангом (1 — до дайвинга, ГЗ; 2 — до дайвинга, ГО; 3 — после дайвинга, ГЗ; 4 — после дайвинга, ГО)
сле занятия дайвингом при закрытых глазах во всех областях головного мозга (Р>0,05) за исключением лобной доли левого полушария и височной области правого полушария. При открытии глаз увеличение мощности альфа-диапазона ЭЭГ зарегистрировано в лобных и височных долях обоих полушарий, затылочной доли левого полушария, в височной доле правого полушария произошло достоверное увеличение мощности альфа-ритма (Р<0,05), что является характерным для детей данного возраста [11].
Ранее было установлено, что снижение мощности альфа-ритма происходит в состоянии эмоционального стресса по сравнению с фоновыми записями [15]. Наши исследования свидетельствуют о том, что при занятиях дайвингом не происходит супрессии альфа-ритма как при закрытых глазах, так и при реакции активации. Это свидетельствует о том, что дайвинг положительно влияет на центральную нервную систему детей.
Известно, что в подростковом возрасте происходит снижение мощности основных ритмов, что свидетельствует о приближении электроэнцефало-графических показателей к взрослому типу ЭЭГ. Некоторые исследователи считают, что на ЭЭГ у детей к 12-летнему возрасту наблюдается стабилизация амплитуды и частоты корковых потенциалов. При этом отмечается выраженное доминирование альфа-ритма (8—12 Гц) и характерное для данного возраста распределение ритмической активности по поверхности коры головного мозга [16]. Наши исследования подтверждают данный факт. 0днако исследования ЭЭГ подростков показывают, что биоэлектрическая активность головного мозга еще продолжает формироваться [17].
Выводы. Наши исследования показали, что у детей 12 лет уже имеется сформированная альфа-активность головного мозга с локализацией в зрительной области коры. Установлено, что у детей подросткового возраста после дайвинга при закрытых глазах происходит увеличение мощности биоэлектрической активности в альфа-диапазоне в теменных и затылочных долях обоих полушарий. Учитывая природу генерации и нейрофизиологические механизмы распространения альфа-осцилляций у человека в состоянии относительного покоя, можно предположить, что дайвинг оптимизирует функциональное состояние центральной нервной системы.
Полученные нами результаты показали, что исследование биоэлектрической активности можно использовать как одно из высокоинформативных и неинвазивных средств оценки состояния центральной нервной системы при занятиях экстремальными видами спорта, в том числе и дайвингом. Их также необходимо учитывать при разработке мероприятий, связанных с профилактикой стресс-реакции у детей.
Библиографический список
1. Следков, А. Ю. Особенности функционирования организма человека в гипербарической среде / А. Ю. Следков, В. В. Довгуша. — СПб., 2003. — 152 с.
2. Джексон, Дж. Дайвинг: полное руководство / Дж. Джексон ; пер. с англ. К. Ткаченко. — М. : ФАИР, 2007. — 192 с.
3. Schwerzmann, M. Recreational scuba diving, patent foramen ovale and their associated risks / M. Schwerzmann, Ch. Seiler // SWISS MED WKLY. - 2001. - V. 131. - № 6. - P. 365-374.
ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 2 (114) 2012 МЕДИЦИНСКИЕ НАУКИ
МЕДИЦИНСКИЕ НАУКИ ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 2 (114) 2012
4. Day, C. Diving-related injuries in children <20 years old treated in emergency departments in the United States: 1990-2006 / C. Day, U. Stolz, T.J. Mehan, // Pediatrics. - 2008. - № 122(2) -P. 388-394.
5. Panchard, M. A. Empfehlungen fur die Beurteilung der Tauchtauglichkeit beim Kind / M. A. Panchard, O. Baenziger, H. Fuchs, H. Haldi, et al. // Paediatrica. - 2006. - № 17. - P. 15-19.
6. Мельникова, Т. С. Дневная динамика альфа-ритма на ЭЭГ при эндогенных депрессиях / Т. С. Мельникова, В. Н. Краснов, И. А. Лапин // Неврология и психиатрия им. С. С. Корсакова. - 2011. - № 8. - 31-35.
7. Giesbrecht, T., Jongen, E. M., Smulders, F. T., Merckelbach, H. Dissociation, resting EEG, and subjective sleep experiences in undergraduates / T. Giesbrecht, E. M. Jongen, F. T. Smulders, H. Merckelbach // J. Nerv. Ment. Dis. - 2006. - V. 194. № 5. -P. 362-368.
8. Middleton, J., Craig, A. Levels of brain wave activity (8-13 Hz) in persons with spinal cord injury / J. Middleton, A. Craig // Spinal Cord. - 2004. - V. 42. № 2. - P. 73-79.
9. Базанова, О. М. Вариабельность и восприимчивость индивидуальной частоты альфа-ритма ЭЭГ в зависимости от экспериментальных условий / О. М. Базанова // Журнал высшей нервной деятельности. - 2011. - Т. 61, № 3. - С. 102-111.
10. Nunez, P., Wingeier, B., Silberstein, R. Spatial-temporal structures of human alpha rhythms: theory, microcurrent sources, multiscale measurements, and global binding of networks / P. Nunez, B. Wingeier, R. Silberstein // Hum. Brein Mapp. - 2001. -V. 13, № 3. - P. 125- 164.
11. Цыган, В. Н. Электроэнцефалография / В. Н. Цыган, М. М. Богословский, А. В. Миролюбов ; под ред. М. М. Дьяконова. - СПб. : Наука, 2008. - 192 с.
12. Кропотов, Ю. Д. Количественная ЭЭГ, когнитивные вызванные потенциалы мозга человека и нейротерапия / Ю. Д. Кропотов ; пер. с англ. под ред. В. А. Пономарева. - Донецк : Издатель Заславский А. Ю. - 2010. - 512 с.
13. Vecchio, F. Functional cortico-muscular coupling during upright standing in athletes and nonathletes: a coherence
electroencephalographic-electromyographic study / Vecchio F., Del Percio C., Marzano N., et al. // Behav Neurosci. - 2008. -V. 122. - № 4. - P. 917-927.
14. Фарбер, Д. А. Электроэнцефалограмма детей и подростков / Д. А. Фарбер, В. В. Алферова. - М. : Педагогика, 1972. - 216 с.
15. Regional brain function, emotion and disorders of emotion / R.J. Davidson, H. Abercrombie, J. B. Nitschke, K. Putnam // Curr. Opin. Neurobiol. - 1999. - V. 9. - P. 228-234.
16. Королёва, Н. В. Электроэнцефалографический атлас эпилепсий и эпилептических синдромов у детей / Н. В. Королёва, С. И. Колесников, С. В. Воробьёв. - М. : Литтерра, 2011. -256 с.
17. Алиева, Т. А. Возрастные изменения электроэнцефалограммы и вызванных потенциалов у детей / Т. А. Алиева, В. Б. Павленко // Ученые записки Таврического национального университета им. В.И. Вернадского Серия «Биология, химия». - 2010. - Т. 23, № 3. - С. 3-14.
АИКИН Владимир Анатольевич, доктор педагогических наук, профессор (Россия), профессор кафедры теории и методики плавания, проректор по научной работе.
Адрес для переписки: e-mail: va55@yandex.ru ЕЛОХОВА Юлия Алексеевна, аспирантка кафедры анатомии, физиологии, спортивной медицины и гигиены.
Адрес для переписки: e-mail: yelokhova@yandex.ru ПОДДУБНЫЙ Сергей Константинович, кандидат биологических наук, доцент кафедры анатомии, физиологии, спортивной медицины и гигиены.
Адрес для переписки: e-mail: psk@yandex.ru
Статья поступила в редакцию 25.09.2012 г.
© В. А. Аикин, Ю. А. Елохова, С. К. Поддубный
Книжная полка
Гинекология : рук. / Под ред. Г. М. Савельевой, Г. Т. Сухих, И. Б. Манухинау. - М. : ГЭОТАР-Медиа, 2012. -704 с. - ISBN 978-5-9704-2171-0.
Издание представляет собой сокращенную версию книги «Гинекология. Национальное руководство», вышедшей в 2007 г. под эгидой Российского общества акушеров-гинекологов и Ассоциации медицинских обществ по качеству, и содержит современную и актуальную информацию о методах диагностики, лечения и профилактики основных гинекологических заболеваний. В переработке руководства приняли участие ведущие специалисты акушеры-гинекологи. В редакционный совет вошли специалисты-эксперты Минздравсоц-развития России, руководители профессиональных медицинских обществ, академики РАМН, руководители научно-исследовательских учреждений и медицинских вузов. Актуальность издания определяется ограниченным выбором на рынке медицинской литературы отечественных компактных руководств такого уровня для повседневного использования врачами. Руководство предназначено врачам женских консультаций, поликлиник, гинекологических стационаров, работникам фельдшерско-акушерских пунктов, студентам старших курсов медицинских вузов, интернам, ординаторам, аспирантам.
