CC BY
146
УДК 612.825.1
ПРОСТРАНСТВЕННАЯ КАРТИНА РИТМОВ ЭЛЕКТРОЭНЦЕФАЛОГРАММЫ У СТУДЕНТОВ-ПРАВШЕЙ C РАЗНЫМИ УРОВНЯМИ ТРЕВОЖНОСТИ В ПОКОЕ И ВО ВРЕМЯ ЭКЗАМЕНАЦИОННОГО СТРЕССА
Д.А. Трушина, О.А. Ведясова, С.И. Павленко
ФГАОУ ВО «Самарский национальный исследовательский университет им. академика С.П. Королева»,
г. Самара, Россия
e-mail: [email protected]
Цель исследования - сравнительный анализ ЭЭГ-активности в правой и левой гемисферах мозга в межсессионный период и в ходе экзамена у студентов-правшей с разной степенью левополушар-ного доминирования и ситуативной тревожности.
Материалы и методы. Обследовано 73 студента-правши в возрасте 18-20 лет. Тип полушарного доминирования определяли на основании расчета коэффициента праворукости, уровень ситуативной тревожности оценивали с помощью теста Спилбергера-Ханина. ЭЭГ у каждого студента регистрировали на аппарате «Нейровизор NVX 36 digital DC EEG» униполярно в стандартных отведениях по международной схеме «10-20» на фоне спокойного бодрствования в межсессионный период и в стрессовой ситуации непосредственно в ходе экзамена. Анализировали амплитуду альфа-, бета-, дельта- и тета-ритмов и спектральную мощность ЭЭГ в стандартных частотных диапазонах.
Результаты и обсуждение. В межсессионный период на ЭЭГ студентов доминирует альфа-ритм, а также присутствуют дельта- и тета-волны в левой лобной доле, особенно отчетливые у парциальных правшей с высоким уровнем тревожности. В ситуации экзаменационного стресса отмечается усиление низкочастотной ЭЭГ-активности в левой лобной доле у всех правшей, а кроме того - появление волн дельта-диапазона в правой лобной доле у истинных и парциальных правшей со средним и высоким уровнями тревожности.
Заключение. Усиление низкочастотной ЭЭГ-активности в лобных отведениях является электрофизиологическим коррелятом напряженности когнитивных функций и маркером экзаменационного стресса, который более выражен у высокотревожных праворуких индивидуумов.
Ключевые слова: электроэнцефалограмма (ЭЭГ), низкочастотная ЭЭГ-активность, студенты-правши, уровень тревожности, экзаменационный стресс.
Введение. В связи с резким увеличением доли умственного труда и ростом информационных нагрузок в организме современного
человека происходят многообразные сдвиги, включающие синдром незавершенной адаптации, эмоциональное выгорание и неблаго-
приятные психосоматические эффекты [1, 2]. В связи с этим актуальной проблемой физиологии и биомедицины остается анализ функционального состояния организма студентов, испытывающих регулярный информационный стресс в ходе всего обучения, особенно во время экзамена. На фоне экзаменационного стресса наблюдаются реакции не только служебных систем организма, обеспечивающих гомеостазис [3], но и изменения в деятельности головного мозга [4]. Последнее подтверждается картиной электроэнцефалограммы (ЭЭГ), выявляемой у человека при эмоциональном напряжении и повышении уровня тревожности [5, 6].
Сдвиги ЭЭГ у учащихся исследователи отмечали неоднократно, но при этом рассматривали отдельные аспекты мозговой активности. Многие исследования посвящены анализу влияния самого факта экзамена на ЭЭГ студентов [7], авторы других работ в большей мере акцентировали внимание на структуре ритмов ЭЭГ, обусловленных характером тревожности и мотивации во время экзамена [4]. При этом вопрос о зависимости ЭЭГ студентов от всего комплекса их индивидуальных эндотипических особенностей, включая тип функциональной межполушар-ной асимметрии, до конца не решен [8]. Вместе с тем такие исследования важны для анализа динамики формирования стабильного ЭЭГ-паттерна и локализации «ментальной матрицы» [9], понимания механизмов адаптации лиц с разными типами полушарного доминирования к стресс-факторам [10] и разработки способов саморегуляции функционального состояния организма.
Цель исследования. Сравнительный анализ пространственного распределения ритмов ЭЭГ в правой и левой гемисферах мозга в межсессионный период и во время экзамена у студентов-правшей с разной степенью лево-полушарного доминирования и разными уровнями ситуативной тревожности.
Материалы и методы. В исследовании принимали участие 73 практически здоровых студента-правши в возрасте 18-20 лет, от которых было получено добровольное, письменно подтвержденное согласие.
Индивидуальный профиль моторного
доминирования определяли по коэффициенту праворукости (Кпр), рассчитываемому в ходе выполнения тестов на определение ведущей руки и ноги по Н.Н. Брагиной и Т.А. Доброхотовой [11]. В результате тестирования испытуемые были разделены на 2 группы: истинные правши (Кпр от 100 до 90; n=21) и парциальные правши (Кпр от 89 до 15,1; n=52). Уровень ситуативной тревожности оценивали с помощью теста Спилбергера-Ханина дважды: в течение семестра в условиях регламентированной учебной деятельности и во время сессии перед экзаменом. В обеих группах правшей были выделены студенты с низким (НУТ), средним (СУТ) и высоким (ВУТ) уровнями ситуативной тревожности. При оценке динамики тревожности учитывали изменение количества студентов с ВУТ, СУТ и НУТ в экзаменационной ситуации относительно учебного семестра.
ЭЭГ регистрировали на аппарате «Ней-ровизор NVX 36 digital DC EEG» униполярно в отведениях Fp1, Fp2, F3, F4, F7, F8, Fz, T3, T4, T5, T6, C3, C4, Cz, P3, P4, Po3, Po4, Pz, O1, O2, Oz в соответствии с международной схемой «10-20» [12]. Референтный (объединённый ушной) электрод закрепляли на мочке правого уха. В процессе записи ЭЭГ студенты находились в позе сидя, с закрытыми глазами, в условиях шумоизоляции и отсутствия освещения. У каждого студента ЭЭГ регистрировали два раза: в межсессионный период во время учебных занятий и непосредственно в ходе экзамена после взятия экзаменационного билета. Анализ ЭЭГ включал измерение амплитуды альфа-, бета-, дельта- и тета-ритмов и картирование спектральной мощности ЭЭГ в стандартных частотных диапазонах. Для выявления внутри- и межполушарных различий в ритмах ЭЭГ использовали поперечный и симметричный монтажи фронтальных, темпоральных, париетальных и окципитальных каналов. Все этапы обработки ЭЭГ выполнялись автоматически с использованием программного обеспечения конфигурации «Неокортекс-С».
Статистический анализ результатов исследования проводили в программе Sigma Stat 3.5, использовали Paired t-test и непрямой t-test Стьюдента. Для построения гистограмм
применяли программный пакет Microsoft Excel 2007. Достоверными считали различия при p<0,05.
Результаты и обсуждение. В межсессионный период в состоянии относительного эмоционального равновесия в группах истинных и парциальных правшей количество студентов с НУТ составляло 61,9 и 59,6 %, с СУТ - 28,6 и 26,9 %, а с ВУТ - 9,5 и 13,5 % соответственно. Во время экзамена количество истинных правшей с ВУТ возросло до 42,9 % (p<0,05), а с НУТ снизилось до 23,8 % (p<0,05). У парциальных правшей уровень тревожности повысился еще заметнее: число лиц с ВУТ увеличилось по сравнению с семестром в 4 раза и достигло 53,8 % (p<0,05), количество испытуемых с НУТ уменьшилось в 8 раз и составило 7,8 % (p<0,05). Поскольку усиление тревожности является начальной стадией стрессового состояния, то можно заключить, что для всех праворуких студентов экзамен представляет собой сильнейший стресс-фактор, однако стрессоустойчивость у истинных правшей, вероятно, выше, чем у парциальных. Это заключение соответствует литературным данным о зависимости эмоционального статуса человека от типа полу-шарного доминирования [11].
Уровню ситуативной тревожности студентов соответствовала определенная пространственная картина ЭЭГ, зависящая от выраженности межполушарной асимметрии. В частности, в межсессионный период у истинных правшей с ВУТ во всех отведениях ЭЭГ наблюдался альфа-ритм со средней амплитудой 52,40±1,28 мкВ. У парциальных правшей альфа-ритм имел меньшую амплитуду (44,70±0,12 мкВ) и более узкую зону распространения - отдельные теменные (Р3, Ро3) и затылочные (О1) отведения. Особенность ЭЭГ всех правшей с ВУТ заключалась в наличии тета-ритма со средней амплитудой 106,6±1,64 мкВ в височных (Т3, Т5) и лобных (Fp1, F3) отведениях. Отличием ЭЭГ правшей с ВУТ также было присутствие дельта-активности во всех отведениях левой лобной доли, причем амплитуда дельта-волн у истинных правшей (297,11±2,06 мкВ) была на 12,1 % (p<0,05) ниже, чем у парциальных.
Различие между среднетревожными сту-
дентами с разными Кпр в межсессионный период касалось альфа-ритма, который у парциальных правшей был более равномерно, со средней амплитудой 45,80±1,45 мкВ, представлен в обоих полушариях. У истинных правшей с СУТ в межсессионный период на ЭЭГ был хорошо выражен бета-ритм с амплитудой 20,23±0,15 мкВ в теменной (Р3) и височной (Т3, Т5) долях. У парциальных правшей с СУТ в это время представительство бета-ритма было шире и отмечалось в отведениях Р3, Ро3, Fp1, F3 и F7. Дельта-ритм у правшей с СУТ в обеих группах совпадал по локализации ^р1, F3, F7), но различался по амплитуде (256,25±2,01 и 263,24±2,12 мкВ соответственно).
На ЭЭГ правшей с НУТ в межсессионный период отмечалось сочетание альфа- и бета-ритмов с дельта-активностью. Однако альфа-ритм у истинных правшей с НУТ наблюдался преимущественно в отведениях О1 и Оz (68,20±1,24 мкВ), а у парциальных, наряду с отведением О1 (50,23±0,98 мкВ), еще и в теменных отведениях Р3 и Ро3 (52,12±0,73 мкВ). Бета-ритм со средней амплитудой 19,50±0,40 мкВ у истинных правшей с НУТ преобладал слева в лобных ^р1, F3, F7) и теменных (Р3, Ро3) отведениях, а у парциальных он явно доминировал в левой теменной доле (Р3, Ро3). Дельта-ритм у истинных правшей с НУТ более четко, с амплитудой 251,68±2,01 мкВ, проявлялся в трех лобных отведениях ^р1, F3, F7), у парциальных - во всех отведениях левой лобной доли. Значимые различия в амплитудных параметрах дельта-ритма между истинными и парциальными правшами отражены на рис. 1.
В экзаменационной ситуации картина ЭЭГ у студентов имела иной характер. Различия касались спектральной мощности, амплитуды и пространственного распределения ритмов и неоднозначно проявлялись у субъектов с разными значениями Кпр. Например, у истинных правшей альфа-ритм, независимо от типа тревожности, сохранялся только в отведении О1, но имел меньшую амплитуду (в среднем 34,66±0,43 мкВ), чем в межсессионный период. Бета-ритм в условиях экзамена практически исчезал у истинных правшей с НУТ, а у студентов с СУТ сохранялся в ле-
вых теменных (Р3, Ро3; 25,27±0,42 мкВ) и появлялся в левых лобных отведениях ^р1, F3, F7; 28,63±0,11 мкВ). У истинных правшей с ВУТ, как и в межсессионный период, четкого бета-ритма не наблюдалось.
Что касается парциальных правшей, то у них перестройки ритмов ЭЭГ на фоне экзаменационного стресса были в большей мере детерминированы уровнем тревожности. Основное различие между ЭЭГ в семестре и во время экзамена в данной группе студентов заключалось в ослаблении альфа-активности и усилении спектральной мощности низкочастотных ритмов, причем более выраженно этот эффект проявлялся у лиц с СУТ и особенно с ВУТ (рис. 2, 3).
В частности, у парциальных правшей с СУТ во время экзамена альфа-волны сохранялись в правом и левом больших полушариях, но имели более высокую
амплитуду (в среднем 51,23±1,12 мкВ), чем в семестре. Кроме того, у этих студентов было зафиксировано сосредоточение бета-волн в левой теменной доле (Р3, Ро3; 28,38±0,2 мкВ), их ослабление в правой симметричной области и исчезновение в лобных долях. Одновременно расширялась зона локализации низкочастотной ЭЭГ-активности, что подтверждается распространением дельта- и появлением тета-ритма. Дельта-ритм в условиях стресса у данной категории лиц регистрировался не только в левом (Тр1, F3, F7), но и правом ^р2, F4, F8) полушарии. Те-та-ритм доминировал слева (Тр1, F3, F7) и имел амплитуду 110,60±1,24 мкВ.
Рис. 1. Амплитуда (мкВ) дельта-волн в отведениях Fp1, F3, F7 у истинных и парциальных правшей (П) с разными уровнями ситуативной тревожности в межсессионный период.
* - р<0,05; ** - р<0,01
Рис. 2. Типичные варианты представительства дельта-, тета- и альфа-активности у парциальных правшей с высоким уровнем тревожности на спектральных картах ЭЭГ
в покое (а) и во время экзамена (б)
У парциальных правшей с ВУТ во время экзамена было отмечено несколько иное распределение ритмов ЭЭГ. Например, альфа-ритм у них, в отличие от испытуемых с НУТ и СУТ, регистрировался преимущественно в теменных зонах слева и имел амплитуду 40,21±0,51 мкВ. Что касается дельта-ритма, то в левой лобной доле он наблюдался в тех же отведениях, что и у лиц с СУТ, тогда как справа явно преобладал в области Fp2, где имел амплитуду 290,53±1,96 мкВ. Амплитуда дельта-волн в левой лобной доле у парциальных правшей с ВУТ достигала 301,66± ±2,05 мкВ, что было на 16,2 % (р<0,05) и 12,4 % (р<0,05) выше, чем у парциальных
правшей с НУТ и СУТ соответственно (рис. 3). Кроме того, дельта-ритм с амплитудой 273,24±2,02 мкВ встречался в левой (Т3, Т5) и с амплитудой 250,14±1,75 мкВ в правой (Т4) височных долях. Представительство тета-ритма (120,31±1,14 мкВ) во время экзамена у парциальных правшей с ВУТ наблюдалось как в левосторонних Fp1, F3 и Т3, так и правосторонних Fp2 и F4 отведениях. Бета-ритм у этих студентов в ходе экзамена доминировал в левых лобных и теменных зонах и имел среднюю амплитуду 28,16± ±0,11 мкВ, что было на 39,2 % выше (р<0,05), чем у истинных правшей с НУТ и СУТ в межсессионный период.
Рис. 3. Амплитуда (мкВ) дельта-волн в отведениях Fp1, F3, F7 у парциальных правшей (П) с разными уровнями ситуативной тревожности во время экзамена.
* - р<0,05
Итак, результаты показали, что пространственная организация, спектральная мощность и амплитуда основных ритмов ЭЭГ у студентов-правшей на разных этапах обучения в значительной степени определяются уровнем их ситуативной тревожности и выраженностью межполушарной асимметрии. В межсессионный период на ЭЭГ большинства правшей доминирует альфа-ритм, что соответствует фоновой активности мозговой коры в период спокойного бодрствования [10] и отражает оптимальные взаимоотношения между тормозными механизмами таламокортикальной системы и активирующими стволовыми структурами. По мере увеличения уровня тревожности у испытуемых нарастает низкочастотная ЭЭГ-активность, максимально представленная в левой лобной доле. Следует выделить студентов с ВУТ, особенно с парциальным доминированием левой гемисферы, у которых в условиях психического покоя в лобных и височных отведениях отмечалось сочетание волн дельта- и тета-диапазонов. В известной мере этот факт соответствует выводам исследователей, наблюдавших у высокотревожных правшей на фоне покоя тета-ритм в теменно-
височной области [13].
Наблюдаемое у всех студентов нарастание спектральной мощности дельта- и тета-активности в обеих гемисферах в ситуации экзамена отражает состояние стресса, выраженность которого заметно больше у высокотревожных лиц. Как известно, дельта-ритм является нейрофизиологическим маркером сложных когнитивных процессов, активации памяти, внутренней концентрации и затруднений, сопровождающих работу мозга [14, 15]. Чрезмерное усиление дельта-ритма в лобных долях во время экзамена, свойственное высокотревожным студентам с парциальным доминированием левого полушария, можно объяснить с позиций развития тормозного процесса в коре головного мозга. Наблюдаемое одновременно с этим увеличение представительства и амплитуды тета-ритма в лобных каналах ЭЭГ коррелирует с изменением активности фронтальных интегратив-ных зон [16], может отражать рабочее напряжение и состояние готовности к выполнению задания. Рост мощности тета-ритма в лобной и височной долях соответствует также активации механизмов внимания [17], эмоций [18], памяти [19]. В целом, тета-ритм рас-
сматривается как базовый ритм лимбического происхождения, обусловленный кортикогип-покампальными связями [20] и активацией системы поведенческого торможения [6, 13].
В состоянии психоэмоционального напряжения у студентов отмечалась определенная зависимость между распределением ритмов ЭЭГ в симметричных корковых зонах и степенью доминирования левой гемисферы. В большей мере это касалось парциальных правшей с СУТ и ВУТ, у которых в ситуации экзамена выявлено изменение ритмов ЭЭГ не только в левой, но и правой гемисфере. Свойственная этим студентам тенденция правостороннего усиления тета- и ослабления альфа-активности согласуется с данными о меньшей выраженности альфа-ритма у высокотревожных лиц по сравнению с низкотревожными [4] и формировании фронтальной альфа-асимметрии на ЭЭГ при стрессе и эмоциогенной стимуляции [21, 22]. В связи с этим интересен взгляд на альфа-ритм как коррелят адекватного возбуждения церебральных дофами-нергических механизмов, которое является предпосылкой высокой эмоциональной устойчивости и социальной адаптированности [23]. Регистрируемое во время экзамена у парциальных правшей с СУТ и ВУТ усиление бета-активности в левой и ослабление в правой теменной и обеих лобных долях является еще одним показателем стресса и согласуется с мнением о включении правой париетальной и фронтальных корковых зон в динамическую нейросеть в процессе менталь-
Литература
ной деятельности [24]. У истинных правшей, в отличие от парциальных, значимых правосторонних изменений ЭЭГ не происходило, возможно, по причине большей специализации больших полушарий и меньшей генерализации процесса возбуждения.
Заключение. Согласно полученным данным, картина ЭЭГ у студентов-правшей в процессе учебной деятельности зависит от степени доминирования левой гемисферы мозга и уровня ситуативной тревожности. В межсессионный период для студентов характерно преобладание стабильно высокого альфа-ритма и наличие дельта- и тета-волн в левой лобной доле, что особенно выражено у парциальных правшей с ВУТ. В условиях экзаменационного стресса наблюдаются изменения ЭЭГ, которые, в зависимости от Кпр и уровня тревожности студентов, проявляются внутри- или межполушарной динамикой волн альфа-, бета-, тета- и дельта-диапазонов. Во время экзамена у всех правшей усиливается тета- и дельта-активность в левой лобной доле, а у парциальных правшей с СУТ и ВУТ волны дельта-диапазона появляются ещё и в правой лобной доле, что свидетельствует о большем, чем у истинных правшей, напряжении механизмов адаптации. Таким образом, усиление низкочастотной ЭЭГ-активности во фронтальных корковых зонах является электрофизиологическим маркером напряженности когнитивных функций и экзаменационного стресса, который более выражен у парциальных правшей с высоким уровнем тревожности.
1. Глазачев О.С. Синдром эмоционального выгорания у студентов: поиски оптимизации педагогического процесса. Вестн. международной академии наук (Русская секция). 2011; Специальный выпуск: 26-45.
2. Дюжикова Н.А., Скоморохова Е.Б., Вайдо А.И. Эпигенетические механизмы формирования постстрессовых состояний. Успехи физиологических наук. 2015; 46 (1): 47-75.
3. Лукина А.И. Показатели вариабельности сердечного ритма во время экзамена у студентов с разными профилями моторного доминирования. Вестн. Самарского государственного университета. Естественно-научная серия. 2012; 3/1 (94): 203-209.
4. Джебраилова Т.Д., Коробейникова И.С., Руднева Л.П. Влияние мотивации на спектральные характеристики ЭЭГ и сердечный ритм у студентов в экзаменационной ситуации. Российский физиологический журн. им. И.М. Сеченова. 2014; 100 (9): 1076-1087.
5. Свидерская Н.Е. Влияние информационного перенасыщения на качество творческой деятельности и пространственную организацию электроэнцефалограммы. Физиология человека. 2011; 37 (6): 28-34.
6. Knyazev G.G., Sevostyanov A.N., Levin E.A. Uncertainty, anxiety, and brain oscillations. Neurosci. Lett. 2005; 387 (3): 121-125.
7. Умрюхин Е.А., Джебраилова Т.Д., Коробейникова И.И., Иванова Л.В. Электроэнцефалографические корреляты индивидуальных различий эффективности целенаправленной деятельности студентов в экзаменационной ситуации. Журн. высшей нервной деятельности им. И.П. Павлова. 2005; 55 (2): 189-196.
8. Михайлова Н.Л., Михеев С.В., Шкирова Е.В. Роль асимметрии мозга в регуляции деятельности сердца и дыхания. Проблема. Пути решения. Saarbrucken: LAP LAMBERT Academic Publishing GmbH & Co; 2012. 61.
9. Штарк М.Б., Коростышевская А.М., Резакова М.В., Савелов А.А. Функциональная магнитно-резонансная томография и нейронауки. Успехи физиологических наук. 2012; 43 (1): 3-29.
10. Жаворонкова Л.А. Правши - левши: межполушарная асимметрия электрической активности мозга. Краснодар: Экоинвест; 2009. 240.
11. Брагина Н.Н., Доброхотова Т.А. Функциональные асимметрии человека. М.: Медицина; 1981. 288.
12. Зенков Л.Р., Притыко А.Г. Клиническая энцефалография (с элементами эпилептологии). 5-е изд. М.: МЕДпресс-информ; 2012. 356.
13. Афтанас Л.И., Павлов С.В. Особенности межполушарного распределения спектров мощности у высокотревожных индивидуумов в эмоционально-нейтральных условиях и при отрицательной эмоциональной активации. Журн. высшей нервной деятельности им. И.П. Павлова. 2005; 55 (3): 322-328.
14. Basar E., Basar-Eroglu C., Karakas S., Schurmann M. Gamma, alpha, delta, and theta oscillations govern cognitive processes. Int. J. Psychophysiol. 2001; 39 (2-3): 241-248.
15. Zarjam P., Epps J., Chen F. Characterizing working memory load using EEG delta activity: Proceedings of the 19-th European signal processing conference. 2011, а^. 29 - sept. 2. Barcelona; 2011: 1554-1558.
16. Изнак А.Ф., Изнак Е.В., Олейчик И.В., Абрамова Л.И., Сорокин С.А., Столяров С.А. ЭЭГ-корреляты лобной дисфункции как предикторы относительной фармакорезистентности при терапии эндогенных аффективных расстройств. Журн. неврологии и психиатрии им. С.С. Корсакова. 2014; 114 (12): 54-59.
17. Ogrim G., Kropotov J., Hestad K. The quantitative EEG theta/beta ratio in attention deficit/hyperactivity disorder and normal controls: sensitivity, specificity, and behavioral correlates. Psychiatry Res. 2012; 198 (3): 482-488.
18. Костандов Э.А., Черемушкин Е.А., Яковенко И.А., Петренко Н.Е. Изменения альфа-ритма при введении сигналов Go/NoGo в контексте эксперимента с установкой на сердитое лицо. Физиология человека. 2014; 40 (1): 13-25.
19. Klimesch W., Doppelmayr M., Stadler W., Pöllhuber D., Sauseng P., Röhm D. Episodic retrieval is reflected by a process specific increase in human electroencephalograph^ theta activity. Neurosci. Lett. 2001; 302 (1): 49-52.
20. Gallinat J., Stotz-Ingenlath G., Lang U.E., Hergel U. Panic attacks, spike-wave activity, snd limbic dysfunction. A case. Pharmacopsychiatry. 2003; 36 (3): 123-126.
21. Flo E., Steine I., Blagstad T., Gronli J., Pallesen S., Portas C.M. Transient changes in frontal alpha asymmetry as a measure of emotional and physical distress during sleep. Brain. Res. 2011; 1367: 234-249.
22. Русалова М.Н. Асимметрия альфа-ритма при мысленном воспроизведении эмоциональных образов. Асимметрия. 2014; 8 (2): 5-20.
23. Павленко В.Б., Черный С.В., Губкина Д.Г. ЭЭГ-корреляты тревоги, тревожности и эмоциональной стабильности у взрослых здоровых испытуемых. Нейрофизиология. 2009; 41 (5): 400-408.
24. Sasaoka T., Mizuhara H., Inui T. Dynamic parieto-premotor network for mental image transformation revealed by simultaneous EEG and fMRI measurement. J. Cogn. Neurosci. 2014; 26 (2): 232-246.
SPATIAL PATTERN OF ELECTROENCEPHALOGRAM RHYTHMS IN RIGHT-HANDED STUDENTS WITH DIFFERENT ANXIETY LEVELS AT REST AND DURING EXAMINATION STRESS
D.A. Trushina, O.A. Vedyasova, S.I. Pavlenko
Samara National Research University named after S.P. Korolev, Samara, Russia
e-mail: [email protected]
Objective. The objective of the study is to conduct comparative analysis of EEG activity in the right and left cerebral hemispheres both during the intersession and examination periods in right-handed students with different levels of sinistrocerebral dominance and anxiety.
Materials and Methods. During the trial 73 right-handed students aged 18 to 20 years were examined. Hemispheric dominance was determined according to the coefficient on right-handedness. The level of state anxiety was estimated by Srielberger-Hanin test (State-Trait Anxiety Inventory). Student's EEG rhythms were recorded unipolarly in standard leads according to the international scheme «10-20» by «NVX 36 digital DC EEG». The rhythms were recorded in two conditions: students being quite awake during the intersession period and under stress during the examination. Amplitude of alpha-, beta-, delta-and theta-waves and EEG power spectrum in standard frequency ranges was analyzed. Results and Discussion. During the intersession period alpha-waves dominated in students' EEGs. In the left frontal lobe delta- and theta-waves were also observed. They were extremely evident in partial right-handed students with a high anxiety level. Under the examination stress there was an increase in low frequency EEG activity in the left frontal lobe in all right-handers. Besides there appeared delta-waves in the right frontal lobe in true and partial right-handers with middle and high anxiety levels. Conclusion. The results obtained indicate that increase of low-frequency EEG activity in frontal lobes is an important electrophysiological correlate of the intensity of cognitive functions and the marker of examination stress. The latter is more evident in right-handers with a high anxiety level.
Keywords: electroencephalogram (EEG), low frequency EEG activity, right-handed students, anxiety level, examination stress.
References
1. Glazachev O.S. Sindrom emotsional'nogo vygoraniya u studentov: poiski optimizatsii pedagogicheskogo protsessa [Burnout syndrome in students: ways of pedagogical process optimization]. Vestn. mezhdunarodnoy akademii nauk (Russkaya sektsiya). 2011; Spetsial'nyy vypusk: 26-45 (in Russian).
2. Dyuzhikova N.A., Skomorokhova E.B., Vaydo A.I. Epigeneticheskie mekhanizmy formirovaniya poststressovykh sostoyaniy [Epigenetic mechanisms in post-stress states]. Uspekhi fiziologicheskikh nauk. 2015; 46 (1): 47-75 (in Russian).
3. Lukina A.I. Pokazateli variabel'nosti serdechnogo ritma vo vremya ekzamena u studentov s raznymi profilyami motornogo dominirovaniya [Heart rate variability of students with different profiles of motor domination during exam]. Vestn. Samarskogo gosudarstvennogo universiteta. Estestvenno-nauchnaya seriya. 2012; 3/1 (94): 203-209 (in Russian).
4. Dzhebrailova T.D., Korobeynikova I.S., Rudneva L.P. Vliyanie motivatsii na spektral'nye kharakteristiki EEG i serdechnyy ritm u studentov v ekzamenatsionnoy situatsii [Motivation effect on EEG spectral power and heart rate parameters in students during examination stress]. Rossiyskiy fiziologicheskiy zhurn. im. I.M. Sechenova. 2014; 100 (9): 1076-1087 (in Russian).
5. Sviderskaya N.E. Vliyanie informatsionnogo perenasyshcheniya na kachestvo tvorcheskoy deyatel'nosti i prostranstvennuyu organizatsiyu elektroentsefalogrammy [Influence of information overload on the quality of creative activity and EEG spatial organization]. Fiziologiya cheloveka. 2011; 37 (6): 28-34 (in Russian).
6. Knyazev G.G., Sevostyanov A.N., Levin E.A. Uncertainty, anxiety, and brain oscillations. Neurosci. Lett. 2005; 387 (3): 121-125.
7. Umryukhin E.A., Dzhebrailova T.D., Korobeynikova I.I., Ivanova L.V. Elektroentsefalograficheskie korrelyaty individual'nykh razlichiy effektivnosti tselenapravlennoy deyatel'nosti studentov v ekzamenatsionnoy situatsii [EEG correlates of individual differences in performance efficiency of students during examination stress]. Zhurn. vysshey nervnoy deyatel'nosti im. I.P. Pavlova. 2005; 55 (2): 189-196 (in Russian).
8. Mikhaylova N.L., Mikheev S.V., Shkirova E.V. Rol' asimmetrii mozga v regulyatsii deyatel'nosti serdtsa i dykhaniya. Problema. Puti resheniya [The role of brain asymmetry in regulation of heart activity and breath. Problem. Ways of decision]. Saarbrucken: LAP LAMBERT Academic Publishing
GmbH & Co; 2012. 61 (in Russian).
9. Shtark M.B., Korostyshevskaya A.M., Rezakova M.V., Savelov A.A. Funktsional'naya magnitno-rezonansnaya tomografiya i neyronauki [Functional magnetic resonance imaging and neuroscience]. Uspekhi fiziologicheskikh nauk. 2012; 43 (1): 3-29 (in Russian).
10. Zhavoronkova L.A. Pravshi - levshi: mezhpolusharnaya asimmetriya elektricheskoy aktivnosti mozga [Right- and left-handers: Interhemispheric asymmetry of brain electric activity]. Krasnodar: Ekoinvest; 2009. 240 (in Russian).
11. Bragina N.N., Dobrokhotova T.A. Funktsional'nye asimmetrii cheloveka [Functional asymmetries in human]. Moscow: Meditsina; 1981. 288 (in Russian).
12. Zenkov L.R., Prityko A.G. Klinicheskaya entsefalografiya (s elementami epileptologii) [Clinical encephalography (with elements of epileptology)]. 5-e izd. Moscow: MEDpress-inform; 2012. 356 (in Russian).
13. Aftanas L.I., Pavlov S.V. Osobennosti mezhpolusharnogo raspredeleniya spektrov moshchnosti u vysokotrevozhnykh individuumov v emotsional'no-neytral'nykh usloviyakh i pri otritsatel'noy emotsional'noy aktivatsii [Peculiarities of interhemispheric EEG band power distribution in high anxiety individuals under emotionally neutral and aversive arousal conditions]. Zhurn. vysshey nervnoy deyatel'nosti im. I.P. Pavlova. 2005; 55 (3): 322-328 (in Russian).
14. Basar E., Basar-Eroglu C., Karakas S., Schurmann M. Gamma, alpha, delta, and theta oscillations govern cognitive processes. Int. J. Psychophysiol. 2001; 39 (2-3): 241-248.
15. Zarjam P., Epps J., Chen F. Characterizing working memory load using EEG delta activity: Proceedings of the 19-th European signal processing conference. 2011, aug. 29 - sept. 2. Barcelona; 2011: 1554-1558.
16. Iznak A.F., Iznak E.V., Oleychik I.V., Abramova L.I., Sorokin S.A., Stolyarov S.A. EEG-korrelyaty lobnoy disfunktsii kak prediktory otnositel'noy farmakorezistentnosti pri terapii endogennykh affektivnykh rasstroystv [EEG-correlates of frontal dysfunction as predictors of relative pharmacoresistance in treatment of endogenous affective disorders]. Zhurn. nevrologii i psikhiatrii im. S.S. Korsakova. 2014; 114 (12): 54-59 (in Russian).
17. Ogrim G., Kropotov J., Hestad K. The quantitative EEG theta/beta ratio in attention deficit/hyperactivity disorder and normal controls: sensitivity, specificity, and behavioral correlates. Psychiatry Res. 2012; 198 (3): 482-488.
18. Kostandov E.A., Cheremushkin E.A., Yakovenko I.A., Petrenko N.E. Izmeneniya al'fa-ritma pri vvedenii signalov Go/NoGo v kontekste eksperimenta s ustanovkoy na serditoe litso [Changes in the a rhythm upon introduction of Go/NoGo stimuli in the context of an experiment with a set to an angry face]. Fiziologiya cheloveka. 2014; 40 (1): 13-25 (in Russian).
19. Klimesch W., Doppelmayr M., Stadler W., Pöllhuber D., Sauseng P., Röhm D. Episodic retrieval is reflected by a process specific increase in human electroencephalographs theta activity. Neurosci. Lett. 2001; 302 (1): 49-52.
20. Gallinat J., Stotz-Ingenlath G., Lang U.E., Hergel U. Panic attacks, spike-wave activity, and limbic dysfunction. A case. J. Pharmacopsychiatry. 2003; 36 (3): 123-126.
21. Flo E., Steine I., Blagstad T., Gronli J., Pallesen S., Portas C.M. Transient changes in frontal alpha asymmetry as a measure of emotional and physical distress during sleep. Brain. Res. 2011; 1367: 234249.
22. Rusalova M.N. Asimmetriya al'fa-ritma pri myslennom vosproizvedenii emotsional'nykh obrazov [Alpha-rhythm asymmetry under mental reproduction of emotional images]. Asimmetriya. 2014; 8 (2): 5-20 (in Russian).
23. Pavlenko V.B., Chernyy S.V., Gubkina D.G. EEG-korrelyaty trevogi, trevozhnosti i emotsional'noy stabil'nosti u vzroslykh zdorovykh ispytuemykh [EEG-correlates of alarm, anxiety and emotional stability in adult healthy examinees]. Neyrofiziologiya. 2009; 41 (5): 400-408 (in Russian).
24. Sasaoka T., Mizuhara H., Inui T. Dynamic parieto-premotor network for mental image transformation revealed by simultaneous EEG and fMRI measurement. J. Cogn. Neurosci. 2014; 26 (2): 232-246.
