Научная статья на тему 'Возрастная динамика биоэлектрической активности головного мозга у подростков'

Возрастная динамика биоэлектрической активности головного мозга у подростков Текст научной статьи по специальности «Фундаментальная медицина»

CC BY
768
60
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
БИОЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ ГОЛОВНОГО МОЗГА / BRAIN ACTIVITY / ПОДРОСТКИ / ADOLESCENTS / ОНТОГЕНЕЗ / ONTOGENESIS

Аннотация научной статьи по фундаментальной медицине, автор научной работы — Поддубный Сергей Константинович, Аикин Владимир Анатольевич, Васильев Владимир Николаевич, Елохова Юлия Алексеевна

Работа посвящена актуальной теме изучению динамики биоэлектрической активности коры головного мозга в возрастном аспекте с учетом среды обитания детей. Рассматриваются особенности биоэлектрической активности головного мозга у подростков, проживающих в городе Омске (в Сибири). Нами было обследовано 70 подростков (34 девочки и 36 мальчиков) 12-15 лет, которые прошли электроэнцефалографическое исследование. Было выявлено, что для подростков характерны возрастные изменения биоэлектрической активности головного мозга. В организации биоэлектрической активности мозга детей зарегистрировано снижение с возрастом активности в тетаи дельта-диапазонах, повышение мощности альфа-ритма и степени выраженности реакции активации на ЭЭГ, относительное повышение представленности потенциалов в бета-диапазоне.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по фундаментальной медицине , автор научной работы — Поддубный Сергей Константинович, Аикин Владимир Анатольевич, Васильев Владимир Николаевич, Елохова Юлия Алексеевна

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Age dynamics of bioelectrical activity of brain in teenagers

The work is devoted to a vital topic the study of the dynamics of bioelectrical activity of the cerebral cortex in the age aspect in view of the habitat of children. The features of brain activity in adolescents living in the city of Omsk (Siberia) are observed. 70 teenagers were surveyed (34 girls and 36 boys), 12-15 years old, who underwent electroenceph-alographic tests. It was found that adolescents are characterized by age-related changes of bioelectrical activity of the brain. In the organization of bioelectrical activity of the brain of children registered with the age the theta and delta ranges activity reduction is registered, as well as increasing alpha rhythm power and degree of activation of the EEG response to a relative increase in the representation of the potentials in the beta range.

Текст научной работы на тему «Возрастная динамика биоэлектрической активности головного мозга у подростков»

6 Телегди Г., Ковач Г. Л. Влияние вазопрессина и окситоцина на поведенческие процессы и метаболизм ней-ротрансмиттеров мозга у крыс // Проблемы эндокринологии. - 1980. - Т. 26. - № 6. - С. 37-41.

7 Тюзиков И.А., Калиниченко С.Ю., Ворслов Л.О., Тишова Ю.А. Вазопрессин: неклассические эффекты и роль в патогенезе ассоциированных с возрастом заболеваний // Эффективная фармакотерапия. - 2015. -№ 26. - С. 38-50.

8 Цикунов С.Г., Белоскокова С.Г. Роль вазопрессина в регуляции функций ЦНС // Мед. акад. журн. - 2010. -Т. 10. - № 4. - С. 218-228.

9 De Wied D. The influence of the posterior and intermediate lobe of the pituitary and pituitary peptides on the maintenance of a conditioned avoidance response in rats // Int. J. Neuropharmacol. - 1965. - № 4. - Р. 157-167.

10 Qagg B. Ji G., Neugebauer V. Differential contributions of vasopressin V1A and oxytocin receptors in the amygdale to pain-related behaviors in rats // Mol. Pain. - 2016. - V. 11. - P. 12.

Рукопись получена: 14 ноября 2016 г. Принята к публикации: 23 ноября 2016 г.

УДК 612.82-073.97-053.6:797.22

ВОЗРАСТНАЯ ДИНАМИКА БИОЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ ГОЛОВНОГО МОЗГА У ПОДРОСТКОВ

© 2016 С.К. Поддубный1, В А. Аикин1, В Н. Васильев2, Ю.А. Елохова1

1 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Сибирский государственный университет физической культуры и спорта Министерства спорта Российской Федерации»

2 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Сибирский

государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации

Работа посвящена актуальной теме - изучению динамики биоэлектрической активности коры головного мозга в возрастном аспекте с учетом среды обитания детей. Рассматриваются особенности биоэлектрической активности головного мозга у подростков, проживающих в городе Омске (в Сибири). Нами было обследовано 70 подростков (34 девочки и 36 мальчиков) 12-15 лет, которые прошли электроэнцефалографическое исследование. Было выявлено, что для подростков характерны возрастные изменения биоэлектрической активности головного мозга. В организации биоэлектрической активности мозга детей зарегистрировано снижение с возрастом активности в тета- и дельта-диапазонах, повышение мощности альфа-ритма и степени выраженности реакции активации на ЭЭГ, относительное повышение представленности потенциалов в бета-диапазоне.

Ключевые слова: биоэлектрическая активность головного мозга, подростки, онтогенез.

Актуальность исследования. Сегодня состояние здоровья населения считается основным критерием безопасности страны, а охрана здоровья детей и обеспечение их нормального развития - одно из ведущих приоритетных направлений государственной политики в области организации здравоохранения [2, 3, 4]. В крупных промышленных городах заболевания центральной нервной системы в значительной степени обусловлены отрицательными экологическими воздействиями, связанными с работой крупных промышленных предприятий [3, 4]. Выявление особенностей биоэлектрической активности коры головного мозга является необходимым условием для дальнейшего развития теоретического понимания формирования

функции мозга, а также для практического изучения нормального физиологического развития ребенка в различных условиях среды [1, 5, 3, 4].

Изменение здоровья детей зависят от ряда показателей: возраста, пола, типологических особенностей, состояния здоровья, а также состояния окружающей среды. Таким образом, проблема анализа состояния здоровья детей, изучение зависимости его от внешних факторов, неблагоприятные факторы окружающей среды вызывают различные заболевания, которые связаны с изменением состояния центральной нервной системы детей и ритмики на электроэнцефалограмме.

Известно, что характер компонентов ритмики и ее амплитудно-частотные параметры отражают степень морфофункциональной зрелости мозга как системы, становление его механизмов саморегуляции, однако наиболее полно о течении этих процессов можно судить с учетом анализа динамики параметров функциональной активности головного мозга [2, 3, 4].

Целью исследования было установить особенности биоэлектрической активности головного мозга у подростков, проживающих в условиях экологического неблагополучия (в городе Омске).

Организация и методы исследования. В исследовании принимали участие 70 подростков обоих полов, родившихся и постоянно проживающих в районе Сибири (г. Омск). Возраст подростков составил 12-15 лет. Оценку биоэлектрической активности головного мозга проводили в комфортной для испытуемых обстановке. Электроэнцефалограмму регистрировали в состоянии спокойного бодрствования с закрытыми глазами (ГЗ) и с открытыми глазами (ГО) на компьютерном 16-канальном электроэнцефалографе «Мицар», монополярно от 8 стандартных отведений с ушными референтными электродами, расположенными на поверхности головы в соответствии с требованиями международной системы 10-20. При анализе биоэлектрической активности головного мозга проводился визуальный анализ ЭЭГ, изучалась абсолютная мощность ЭЭГ (мкВ2) в альфа-, тета-, дельта- и бета-диапазонов. Для анализа электроэнцефалограммы использовались безартефактные эпохи длительностью 6 с.

Полученный материал был обработан методами математической статистики. Сравнение групп по показателям проводилось методами непараметрической статистики с использованием критерия Вилкоксона. Результат считался достоверным при P < 0,05. Значения параметров в работе представлены как M ± m.

Результаты исследования. Визуальный анализ ЭЭГ в конце курса обучения дайвингу выявил, что у детей в состоянии спокойного бодрствования альфа-ритм локализовался в затылочных долях обоих полушарий головного мозга с амплитудой 50-60 мкВ и частотой 10 Гц, что соответствует возрастной норме [5, 6]. При открывании глаз на ЭЭГ регистрировалась хорошо выраженная реакция активации, то есть снижение амплитуды и мощности альфа-ритма, а также появление низкоамплитудного бета-ритма. Также выявлено, что альфа-ритм при этом локализовался в теменных областях коры головного мозга. Амплитуда волн составляла 40 мкВ.

)>1Л1

ы и

а) б)

Рис. 1. Электроэнцефалограмма ребенка С. 12 лет: а - ГЗ; б - ГО

Установлено, что на ЭЭГ у подростков наибольшая мощность альфа-ритма была зарегистрирована в затылочных областях обоих полушарий коры головного мозга (табл. 1, 2). При открытых глазах у мальчиков и девочек 12-13 лет доминирование альфа-ритма отмечалось в центральных областях обоих полушарий (табл. 1). У детей 14-15 лет при выполнении функциональной пробы преобладание альфа-ритма было зарегистрировано у мальчиков в центральных областях обоих полушарий и затылочной области левого полушария, а у девочек теменной области правого полушария и затылочных областях обоих полушарий (табл. 2).

Таблица 1

Показатели мощности альфа-ритма (мкВ2) у детей 12-13 лет (М ± т)

Отведения Функциональная проба Альфа-ритм

Мальчики Девочки

Бр1-Л1 ГЗ 0,69±0,07 0,52±0,04

ГО 0,19±0,02 0,18±0,001

Бр2-Л2 ГЗ 0,73±0,08 0,54±0,04

ГО 0,18±0,02 0,20±0,01

Т3-Л1 ГЗ 0,30±0,03 0,35±0,04

ГО 0,10±0,01 0,10±0,01

Т4-Л2 ГЗ 0,51±0,07 0,50±0,04

ГО 0,14±0,02 0,12±0,01

С3-Л1 ГЗ 1,41±0,10 0,70±0,05

ГО 0,40±0,05 0,42±0,02

С4-Л2 ГЗ 1,24±0,11 1,38±0,09

ГО 0,30±0,04 0,42±0,04

01-Л1 ГЗ 2,92±0,16 3,50±0,10

ГО 0,32±0,03 0,37±0,02

02-Л2 ГЗ 3,18±0,20 2,54±0,12

ГО 0,23±0,04 0,32±0,02

Примечание: здесь и далее ГЗ - глаза закрыты, ГО - глаза открыты.

Таблица 2

Показатели мощности альфа-ритма (мкВ2) у детей 14-15 лет (М ± т)

Отведения Функциональная проба Альфа-ритм

Мальчики Девочки

Бр1-Л1 ГЗ 0,75±0,12 0,64±0,19

ГО 0,15±0,02 0,14±0,01

Бр2-Л2 ГЗ 0,95±0,20 0,58±0,02

ГО 0,15±0,03 0,12±0,001

Т3-Л1 ГЗ 0,31±0,06 0,39±0,07

ГО 0,08±0,02 0,16±0,02

Т4-Л2 ГЗ 0,52±0,10 0,52±0,09

ГО 0,14±0,04 0,49±0,12

С3-Л1 ГЗ 1,56±0,16 0,74±0,15

ГО 0,38±0,04 0,36±0,12

С4-Л2 ГЗ 1,44±0,31 1,72±0,69

ГО 0,37±0,12 0,39±0,01

01-Л1 ГЗ 2,37±0,21 5,28±1,13

ГО 0,39±0,05 0,45±0,07

02-Л2 ГЗ 3,98±0,44 5,03±1,33

ГО 0,30±0,06 0,41±0,08

Исследование мощности дельта-ритма у всех подростков при закрытых глазах выявило доминирование этого диапазона в лобных областях обоих полушарий коры головного мозга (табл. 3, 4). При открытых глазах у мальчиков 12-13 лет данный ритм локализовался в лобных областях обоих полушарий, у девочек в затылочных областях обоих полушарий. Зарегистрировано доминирование дельта-ритма у мальчиков и девочек 14-15 лет в лобной области правого полушария и центральной области левого полушария головного мозга (табл. 4).

Таблица 3

Показатели мощности дельта-ритма (мкВ2) у детей 12-13 лет (М ± т)

Отведения Функциональная проба Дельта-ритм

Мальчики Девочки

Бр1-Л1 ГЗ 2,55±0,11 2,18±0,08

ГО 1,79±0,12 1,25±0,06

Бр2-Л2 ГЗ 2,75±0,12 2,56±0,10

ГО 1,85±0,22 1,62±0,09

Т3-Л1 ГЗ 2,11±0,13 2,00±0,08

ГО 1,39±0,12 0,98±0,09

Т4-Л2 ГЗ 1,47±0,16 1,55±0,07

ГО 1,27±0,10 1,15±0,09

С3-Л1 ГЗ 2,27±0,10 1,73±0,10

ГО 1,55±0,14 1,11±0,12

С4-Л2 ГЗ 1,68±0,13 1,92±0,06

ГО 1,45±0,10 1,52±0,09

01-Л1 ГЗ 2,31±0,13 2,10±0,12

ГО 1,60±0,15 1,31±0,09

02-Л2 ГЗ 2,11±0,09 1,43±0,12

ГО 1,53±0,12 1,62±0,10

Таблица 4

Показатели мощности дельта-ритма (мкВ2) у детей 14-15 лет (М ± т)

Отведения Функциональная проба Дельта-ритм

Мальчики Девочки

Бр1-Л1 ГЗ 2,01±0,20 1,95±0,12

ГО 1,01±0,23 1,03±0,16

Бр2-Л2 ГЗ 2,24±0,12 1,94±0,04

ГО 2,14±0,19 1,23±0,03

Т3-Л1 ГЗ 0,92±0,14 2,52±0,13

ГО 1,13±0,26 0,73±0,11

Т4-Л2 ГЗ 1,29±0,12 1,05±0,21

ГО 1,13±0,24 1,07±0,33

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

С3-Л1 ГЗ 1,87±0,10 1,36±0,18

ГО 1,35±0,14 1,18±0,18

С4-Л2 ГЗ 1,59±0,22 0,77±0,13

ГО 1,28±0,12 1,00±0,14

01-Л1 ГЗ 1,91±0,15 1,31±0,12

ГО 0,95±0,13 0,98±0,12

02-Л2 ГЗ 1,84±0,12 1,10±0,22

ГО 0,93±0,11 1,01±0,13

Анализ распределения мощности ЭЭГ в тета-диапазоне у подростков при закрытых глазах установил, что в затылочных областях обоих полушарий головного мозга. При открытых глазах тета-ритм локализовался в центральной и затылочной областях правого полушария головного мозга (табл. 5, 6).

Таблица 5

Показатели мощности тета-ритма (мкВ2) у детей 12-13 лет (М ± т)

Отведения Функциональная проба Тета-ритм

Мальчики Девочки

Бр1-Л1 ГЗ 0,64±0,07 0,75±0,04

ГО 0,55±0,05 0,35±0,03

Бр2-Л2 ГЗ 0,90±0,07 0,64±0,03

ГО 0,65±0,07 0,43±0,03

Т3-Л1 ГЗ 0,43±0,07 0,36±0,04

ГО 0,38±0,05 0,21±0,03

Т4-Л2 ГЗ 0,64±0,15 0,42±0,02

ГО 0,35±0,05 0,40±0,02

С3-Л1 ГЗ 0,92±0,11 0,99±0,04

ГО 0,62±0,06 0,50±0,04

С4-Л2 ГЗ 0,81±0,06 1,09±0,06

ГО 0,73±0,06 0,45±0,03

01-Л1 ГЗ 0,95±0,14 1,01±0,07

ГО 0,50±0,04 0,54±0,03

02-Л2 ГЗ 1,17±0,10 1,10±0,07

ГО 0,55±0,05 0,60±0,05

Таблица 6

Показатели мощности тета-ритма (мкВ2) у детей 14-15 лет (М ± т)

Отведения Функциональная проба Тета-ритм

Мальчики Девочки

Бр1-Л1 ГЗ 0,52±0,09 0,67±0,01

ГО 0,40±0,04 0,30±0,02

Бр2-Л2 ГЗ 0,48±0,12 0,56±0,01

ГО 0,41±0,04 0,25±0,001

Т3-Л1 ГЗ 0,27±0,07 0,19±0,03

ГО 0,16±0,03 0,11±0,02

Т4-Л2 ГЗ 0,38±0,08 0,37±0,13

ГО 0,29±0,09 0,37±0,07

С3-Л1 ГЗ 0,48±0,08 0,61±0,08

ГО 0,41±0,06 0,40±0,02

С4-Л2 ГЗ 0,56±0,11 0,56±0,04

ГО 0,59±0,16 0,49±0,01

01-Л1 ГЗ 0,57±0,26 0,92±0,12

ГО 0,34±0,05 0,41±0,13

02-Л2 ГЗ 1,12±0,18 1,01±0,10

ГО 0,51±0,11 0,53±0,10

Анализ мощности бета-ритма у подростков 12-13 и 14-15 лет не выявил выраженных (достоверных) различий, что позволило объединить данные двух возрастных групп. Наибольшая мощность бета-ритма была зарегистрирована у мальчиков при закрытых глазах в теменной и затылочной областях правого полушария, а у девочек в центральной области левого полушария и затылочной области правого полушария головного мозга. При открытых глазах доминирование данного диапазона отмечалось у мальчиков в лобной и центральной областях правого полушария, у девочек в центральной области левого полушария и затылочной области правого полушария головного мозга (табл. 7).

Таблица 7

Показатели мощности бета-ритма (мкВ2) у детей 12-15 лет (М ± т)

Отведения Функциональная проба Бета-ритм

Мальчики Девочки

Бр1-Л1 ГЗ 0,13±0,03 0,12±0,01

ГО 0,05±0,001 0,11±0,04

Бр2-Л2 ГЗ 0,20±0,04 0,11±0,001

ГО 0,13±0,04 0,10±0,03

Т3-Л1 ГЗ 0,07±0,03 0,14±0,03

ГО 0,04±0,001 0,07±0,03

Т4-Л2 ГЗ 0,14±0,05 0,12±0,001

ГО 0,10±0,03 0,14±0,01

С3-Л1 ГЗ 0,12±0,03 0,15±0,001

ГО 0,07±0,02 0,14±0,02

С4-Л2 ГЗ 0,18±0,04 0,13±0,01

ГО 0,13±0,05 0,12±0,01

01-Л1 ГЗ 0,17±0,04 0,20±0,07

ГО 0,10±0,02 0,12±0,01

02-Л2 ГЗ 0,17±0,03 0,16±0,03

ГО 0,11±0,02 0,14±0,01

Полученные результаты свидетельствуют о продолжающемся в течение данного возрастного периода процессе формирования биоэлектрической активности головного мозга у подростков. В организации биоэлектрической активности мозга детей зарегистрировано с возрастом снижение активности в тета- и дельта-диапазонах, повышение мощности альфа-ритма и степени выраженности реакции активации на ЭЭГ, относительное повышение представленности потенциалов в бета-диапазоне. Эта динамика отражает процессы перехода от физиологически «незрелого» паттерна ЭЭГ в форме доминирования тета- и дельта-ритмов ЭЭГ к дефинитивному паттерну с постепенным доминированием альфа-ритма [6], что, несомненно, связано с совершенствованием механизмов церебральной гемодинамики [7]. По динамике возрастных изменений мощности данных частотных составляющих ЭЭГ, более высокими темпами морфофункционального созревания отличаются затылочные области коры мозга, наименьшими - лобно-центральные. Обращает на себя внимание также относительное преобладание изменений в правом полушарии головного мозга, что свидетельствует о наличии неравномерности темпов онтогенетической эволюции функций и гетерохронности формирования нейрофизиологических механизмов, определяющих возрастные особенности когнитивных процессов.

Выводы. Таким образом, в результате исследования были определены нормативные значения показателей мощности основных ритмов ЭЭГ обоих полушарий головного мозга у здоровых подростков 12-15 лет в условиях «глаза закрыты»/«глаза открыты».

Результаты количественного анализа характеристик ЭЭГ у здоровых подростков 12-15 лет помогут специалистам по электроэнцефалографии и функциональной диагностике объективно оценивать функциональное состояние подростков и диагностировать мозговые дисфункции у больных с различными нарушениями деятельности мозга. В качестве диагностических критериев в данном случае могут выступать характеристики мощности ритмов ЭЭГ. Параметры этих характеристик ЭЭГ конкретного подростка могут сравниваться с нормативными данными (его возрастной нормой) и результаты сравнения значительной степени будут способствовать правильной оценке функционального состояния головного мозга, а характер отклонений от нормативных данных использоваться для диагностики заболеваний.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1 Зенков Л.Р. Клиническая электроэнцефалография (с элементами эпилептологии). Руководство для врачей. -5-е изд. - М. : МЕДпрессинформ, 2012. - 356 с.

2 Кучма В.Р., Сухарева Л.М., Баранов А. А. Состояние здоровья современных детей и подростков и роль медико-социальных факторов в его формировании // Вестник Российской АМН. - 2009. - № 5. - С. 6-11.

3 Ляпин В. А. Комплексная оценка потерь здоровья детей и подростков на территории крупного промышленного центра : учебн.-метод. пособие. - Омск : М-во здравоохр. Омск. обл., 2007. - 96 с.

4 Ляпин В.А., Ерофеев Ю.В., Дедюлина Н.В., Нескин Т.А. Гигиеническая оценка взаимосвязи загрязнения окружающей среды и заболеваемости детского населения крупного промышленного города // Здоровье населения и среда обитания. - 2006. - № 1 (154).- С. 12-15.

5 Сергеева Е.Г. Возрастные особенности функционального развития мозга у школьников, проживающих в условиях Европейского Севера : дис. ... канд. биол. наук. - СПб., 2009. - 168 с.

6 Фарбер Д.А., Дубровинская Н.В. Функциональная организация развивающегося мозга (возрастные особенности и некоторые закономерности) // Физиология человека. - 1991. - Т. 17, № 5. - С. 17-27.

7 Аикин В.А., Елохова Ю.А., Поддубный С.К., Чернышева Ж.А. Особенности кровоснабжения головного мозга у детей при обучении их дайвингу// Ученые записки университета им. П.Ф. Лесгафта. - 2013. - № 9 (103). - С. 7-11.

Рукопись получена: 13 ноября 2016 г. Принята к публикации: 21 ноября 2016 г.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.