CC BY
127
УДК 612.825.1
Г.Н. Ходырев1, В. И Циркин1,2 ЗАВИСИМОСТЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ ГОЛОВНОГО МОЗГА У ЖЕНЩИН ОТ ФАЗЫ МЕНСТРУАЛЬНОГО ЦИКЛА (обзор
литературы)
G.N. Khodyrev1, V.I. Tsirkin1,2 DEPENDENCE OF THE ELECTRICAL BRAIN ACTIVITY IN WOMEN OF
MENSTRUAL CYCLE (REVIEW)
Вятский государственный гуманитарный университет, г. Киров
-Казанский государственный медицинский университет, г. Казань
Обзор посвящен изучению фоновой электрической активности головного мозга небеременных женщин в состоянии бодрствования или сна, а так же когнитивных вызванных потенциалов (ВП) с учетом фазы менструального цикла. Показано, что половые гормоны влияют на индекс, амплитуду, частоту и мощность основных ритмов ЭЭГ и на латентность и амплитуду компонентов ВП.
Ключевые слова: небеременные женщины, менструальный цикл, половые гормоны, электроэнцефалография, центральная нервная система
The review is devoted to study of the background electrical brain activity of non-pregnant women in the state of wakefulness or sleep, as well as cognitive evoked potentials (EP), taking into account the phase of the menstrual cycle. It is shown that sex hormones affect the index, amplitude, frequency and power of the main EEG rhythms and the latency and amplitude of EP components.
Keywords: nonpregnant women, menstrual cycle, sex hormones, electroencephalography, central nervous system.
Анализ данных литературы указывает на малочисленность и неоднозначность данных литературы, касающихся зависимости электрической активности головного мозга небеременных женщин от фазы менструального цикла (МЦ). В нашем обзоре излагаются сведения о количественных характеристиках основных ритмов ЭЭГ (дельта-, тета-, альфа-, бетаг и бета2-ритмов) у женщин в состоянии бодрствования или в условиях ночного сна в зависимости от фазы МЦ, полученные с использованием спектрального, корреляционного и периодометрического анализа. Кроме того, приводятся данные о влиянии половых гормонов на амплитуду и латентность когнитивных вызванных потенциалов (ВП).
ЭЭГ и фазы цикла.
Зависимость ЭЭГ от фазы цикла у женщин в состоянии бодрствования исследовали ряд авторов [1, 4, 5, 6, 7, 8, 13, 17, 21, 25]. Часть из них не выявила изменений ЭЭГ на протяжении менструального цикла [7, 8]. В частности, Corsi-Cabrera М. et al.[7] к такому выводу пришли, исследуя на протяжении всего цикла .9 женщин. Однако другие авторы выявили, что количественные
показатели ЭЭГ изменяются на протяжении МЦ [1,4,5,7,13,17,21,25]. Данные о характере этих изменений неоднозначны. Так, по мнению Leary Р, Batho К. [21], в предменструальный период, т.е. в позднюю лютеиновую фазу цикла возрастает частота и амплитуда альфа-ритма. По данным Becker D. et al [5], в лютеиновую фазу цикла возрастает мощность альфа-ритма, но снижается мощность и частота тета-ритма. В последующем эти авторы уточнили, что снижение мощности тета- и бета-ритмов в лютеиновую фазу выражено слабо [4]. По данным Contreras С. et al. [7], в предменструальный период, т.е. в позднюю лютеиновую фазу происходит снижение частоты всех ритмов ЭЭГ. Solis-Ortiz S. et al. [25], регистрируя ЭЭГ в отведениях F3, F4, СЗ, С4, РЗ, Р4, 01 и 02 в менструальный период, в преовуляторный период и в предменструальный период, выявили изменение ЭЭГ. В частности, по их данным, абсолютная мощность всех ритмов (дельта-, тета- и альфаг, бетаг и бета2-ритмов) достигала максимума в период менструации, т.е. в раннюю фолликулярную фазу цикла; в предменструальный период, т.е. в позднюю лютеиновую фазу относительная мощность альфа!-ритма снижалась, а мощность альфа2-ритма возрастала. По данным Kaneda Y. et al. [17], в лютеиновую фазу цикла возрастает мощность альфа-ритма и снижается мощность бета-ритма, а по данным Васильевой В.В. [1], в период овуляции снижается мощность альфа-ритма в центральных и средне-височных отведениях.
Таким образом, многие авторы [1, 4, 5, 13, 17, 21, 25], склоняются к тому, что на протяжении менструального цикла у здоровых женщин ЭЭГ меняется. В частности, в лютеиновую фазу цикла повышается мощность альфа-ритма [4, 5, 17], его частота [4, 21] и амплитуда [21], но снижается мощность и частота тета-ритма [5], а во время овуляции снижается мощность альфа-ритма [1]. Эти данные позволили Becker D. et al [5] заключить, что изменения ЭЭГ на протяжении МЦ обусловлены влиянием половых гормонов на моноаминергическую систему головного мозга. При этом высказано предположение, что прогестерон повышает мощность альфа-ритма, а эстрогены снижают его [17]. Частично эту точку зрения подтверждают данные Deakin J, Exley К. [8] о том, что средняя частота альфа-ритма у женщин выше, чем у мужчин.
Solis-Ortiz S. et al [24] отметили, что характер изменения фоновой электрической активности неокортекса при выполнении функциональных тестов зависит от фазы МЦ. Согласно этим авторам, эффективность выполнения теста, заключающегося в сортировке карточек, зависела от фазы цикла - он лучше выполнялся в раннюю лютеиновую фазу, т.е. в период максимального подъема уровня прогестерона, и хуже - в предменструальный период, т.е. в позднюю лютеиновую фазу, а во время менструации, т.е. в раннюю фолликулярную фазу вновь выполнялся успешно. При выполнении теста изменения ЭЭГ, в частности, изменение мощности ритмов, также зависели от фазы цикла — в позднюю лютеиновую фазу происходило
снижение мощности альфа!альфа2, бета!- и бета2- ритмов, а в раннюю фолликулярную фазу, т.е. в период менструаций - снижалась лишь мощность альфа- ритма. Это также подтверждает гипотезу о влиянии половых гормонов на характер электрической активности мозга.
Когерентность.
Имеются единичные сведения о том, что на протяжении МЦ меняется характер выраженности межполушарных и внутриполушарных связей [1, 2, 24]. Так, по данным Solis-Ortiz S. et al. [25], внутриполушарная корреляция во фронтальных отведениях возрастала в период овуляции, а в затылочных отведениях она возрастала в позднюю лютеиновую фазу, т.е. в предменструальный период; в то же время межполушарная асимметрия не выявлялась на протяжении МЦ. Эти же авторы отметили, что в позднюю лютеиновую фазу, т.е. в предменструальный период электрическая активность во фронтальных отведениях была выше, чем в остальных отделах, а в раннюю фолликулярную фазу, т.е. во время менструации локус активности перемещался в центральные и теменные отведения. По данным Васильевой В.В. [1], в раннюю фолликулярную фазу, т.е. во время менструации, судя по частоте альфа-ритма, увеличиваются когерентность между симметричными затылочными отведениями, а внутри каждого полушарии - между теменными и затылочными отведениями. По данным Accortt Е et al. [2], у женщин с предменструальным синдромом электрическая активность префронтальной коры в левом полушарии была ниже, чем в правом полушарии, т.е. для таких женщин характерно появление в этот период асимметрии.
Вызванные потенциалы и МЦ.
Имеются работы, в которых изучалось влияние фаз МЦ на амплитуду и латентность отдельных компонентов вызванных когнитивных потенциалов [13,14,17, 19, 21]. Однако эти данные единичны и неоднозначны. Часть авторов считает, что на протяжении МЦ амплитуда и латентность ВП, оцениваемые по методике Р300, не меняется [13,14]. Так, по данным Ehlers С. et al. [13], длительность латентного периода РЗ00-компонента слуховых вызванных потенциалов не зависела от фазы цикла. Однако по данным других авторов [17,
19, 21], фазы цикла влияют на количественные характеристики ВП. Так, Kluck N. et al. [19] установили, что за неделю до начала менструации, т.е. в позднюю лютеиновую фазу цикла, возрастает, хотя и незначительно, амплитуда компонента Р300 вызванных зрительных потенциалов. По данным Kaneda Y. et al. [17], в лютеиновую фазу цикла латентный период вызванного зрительного потенциала был выше, чем в фолликулярную фазу цикла. Это объясняется авторами влиянием прогестерона. В то же время по данным этих авторов, амплитуда Р300 не зависела от фазы цикла. Krug R. et al. [20] выявили, что у женщин во время овуляции амплитуда позднего положительного компонента (550-600 мс) когнитивного зрительного вызванного потенциала на предъявления изображений сексуального характера выше, чем на изображения детей или обычных людей, а в раннюю фолликулярную фазу (период
менструации) или в лютеиновую фазу различия в вызванных потенциалах на разные изображения отсутствуют.
ЭЭГ спящих женщин и МЦ.
Отдельные авторы исследовали влияние фаз менструального цикла на ЭЭГ спящих женщин, но при этом они получили неоднозначные результаты [10, 11, 16, 23]. В частности, Driver Н. et al. [10] показали, что количественные характеристики медленных волн ЭЭГ (дельта- и тета-ритмов) не зависят от фазы цикла, а мощность волн в диапазоне от 14,25 Гц до 15,0 Гц , т.е. мощность веретён сна зависела от МЦ - она достигала максимума в лютеиновую фазу, т.е. в период повышения температуры ядра тела. Это расценивается авторами как проявление гомеостатического механизма регуляции сна. Однако позже Driver Н, Baker F. [11] показали, что в лютеиновую фазу цикла повышается амплитуда медленных волн, что свидетельствует о большей выраженности второй стадии сна. Они также выявили, что в эту фазу возрастает «веретенная» активность. Все это, по мнению авторов, объясняет повышенную потребность во сне у женщин, находящихся в лютеиновой фазе цикла. По данным Parry В. et. [22], ЭЭГ спящих женщин зависит от фазы цикла. В частности, в лютеиновую фазу цикла у женщин менее выражена фаза быстрого, или парадоксального, сна; при этом эта фаза сна более короткая, но имеет более длительный латентный период. Однако, по данным Ito М et al. [16], в лютеиновую фазу МЦ уменьшается продолжительность медленно-волнового сна. Таким образом, по-видимому, половые гормоны меняют электрическую активность неокортекса у женщин во время сна. Однако характер этих изменений требует уточнений.
Заключение.
Данные литературы, несмотря на их малочисленность и неоднозначность, указывают на то, что изменение уровня половых гормонов на протяжении менструального цикла у здоровых женщин отражается на электрической активности неокортекса. В частности, под влиянием прогестерона возрастает мощность, частота и амплитуда альфа-ритма, повышается амплитуда и латентность отдельных компонентов вызванных потенциалов, возрастает медленно-волновая активность во время сна и уменьшается длительность парадоксальной фазы сна.
Однако необходимо дальнейшее исследование этого вопроса, в том числе в отношении влияния половых гормонов на количественные характеристики всех основных ритмов ЭЭГ (дельта-, тета-, альфа-, бетаг и бета2- римтов), в том числе на индекс ритма, его частоту, амплитуду и мощность, а также на амплитуду и латентность вызванных потенциалов.
Список литературы
1. Васильева В. В. Спектральные и когерентные характеристики ЭЭГ у женщин в разные фазы менструального цикла // Бюллетень экспериментальной
биологии и медицины: ежемесячный международный научно-теоретический журнал. 2005. Т. 140. № 10. С. 374-376;
2. Accortt Е., Allen J. Frontal EEG asymmetry and premenstrual dysphoric symptomatology // J. Abnorm. Psychol. 2006. Vol. 115. №1. P.179-184;
3. Accortt E., Stewart J., Coan J., Manber R., Allen J. Prefrontal brain asymmetry and pre-menstrual dysphoric disorder symptomatology // J Affect Disord. 2011. Vol. 128. №1. P. 178-183;
4. Becker D., Creutzfeldt O., Schwibbe М., Wuttke W. Changes in physiological, EEG and psychological parameters in women during the spontaneous menstrual cycle and following oral contraceptives // Psychoneuroendocrinology. 1982. Vol. 7. №1. P. 75-90;
5. Becker D., Creutzfeldt O., Schwibbe М., Wuttke W. Electrophysiological and psychological changes induced by steroid hormones in men and women // Acta. Psychiatr. Belg. 1980. Vol. 80. №5. P. 674-697;
6. Contreras C., Marvan М., Alcala-Herrera V., Yeyha A. Relations between anxiety, psychophysiological variables and menstrual cycle in healthy women // Bol. Estud. Med. Biol. 1989. Vol. 37. №1. P. 50-56;
7. Corsi-Cabrera М., SolHS-Ortizb S., Guevarac M. Stability of EEG inter-and intrahemispheric correlation in women // Electroencephalography and Clinical Neurophysiology. 1997. Vol. 102. №3. P. 248-255;
8. Deakin J., Exley K. Personality and male-female influences on the EEG alpha rhythm. Biol. Psychol. 1979. Vol.8. №4. P. 285-290;
9. Deboer T. Brain temperature dependent changes in the electroencephalogram power spectrum of humans and animals // J. Sleep Res. 1998. Vol. 7. №4. P. 254-262;
10. Driver H., Dijk D., Werth E., Biedermann K., Borbely A. Sleep and the sleep electroencephalogram across the menstrual cycle in young healthy women // J. Clin. Endocrinol. Metab. 1996. Vol. 81. №2. P. 728-735;
11. Driver H., Baker F. Menstrual factors in sleep // Sleep Med. Rev. 1998. Vol. 2. №4. P. 213-229;
12. Dvorak K., Bocan P. The effect of hormonal contraceptives on the EEG// Cesk. Neurol. Neurochir. 1980. Vol. 43. №1. P. 71-77;
13. Ehlers C., Phillips E., Parry B. Electrophysiological findings during the menstrual cycle in women with and without late luteal phase dysphoric disorder: relationship to risk for alcoholism? // Biol. Psychiatry. 1996. Vol. 39. №8. P. 720-732;
14. Fleck K., Polich J. P300 and the menstrual cycle // Electroencephalogr. Clin. Neurophysiol. 1988. Vol. 71. №2. P. 157-160;
15. Holmes G., Donaldson J. Effect of sexual hormones on the electroencephalogram and seizures // J.Clin.Neurophysiol. 1987. Vol. 4. №1. P. 1-22.
16. Ito М., Kohsaka М., Honma K., Fukuda N., Honma S., Katsuno Y., Kawai I., Honma H., Morita N., Miyamoto T. et al. Changes in biological rhythm and sleep
structure during the menstrual cycle in healthy women [article in Japan] // Seishin Shinkeigaku Zasshi. 1995. Vol. 97. №3. P. 155-164;
17. Kaneda Y., Ikuta Т., Nakayama H., Kagawa K., Furuta N. Visual evoked potential and electroencephalogram of healthy females during the menstrual cycle // J. Med. Invest. 1997. Vol. 44. №1. P. 41-46;
18. Kaplan B., Whitsett S., Robinson J. Menstrual cycle phase is a potential confound in psychophysiology research // Psychophysiology. 1990. Vol.27, № 4. P.445-450.
19. Kluck N., O'Connor S., Hesselbrock V., Tasman A., Maier D., Bauer L. Variation in evoked potential measures over the menstrual cycle: a pilot study // Prog. Neuropsychopharmacol. Biol. Psychiatry. 1992. Vol. 16. №6. P. 901-911;
20. Krug R., Plihal W., Fehm H., Bom J. Selective influence of the menstrual cycle on perception of stimuli with reproductive significance: an event-related potential study//Psychophysiology. 2000. Vol. 37. №1. P. 111-122;
21. Leary P., Batho K. Changes in the electro-encephalogram related to the menstrual cycle // S. Afr. Med. J. 1979. Vol. 55. №17. 666.p;
22. Parry B., Mendelson W., Duncan W., Sack D., Wehr T. Longitudinal sleep EEG, temperature, and activity measurements across the menstrual cycle in patients with premenstrual depression and in age-matched controls // Psychiatry Res. 1989. Vol. 30. №3. P. 285-303;
23. Parry B., Mostofi N., LeVeau B., Nahum H., Golshan S., Laughlin G., Gillin J. Sleep EEG studies during early and late partial sleep deprivation in premenstrual dysphoric disorder and normal control subjects // Psychiatry Res. 1999. Vol. 85. №2. P. 127-143;
24. Solis-Ortiz S., Guevara М., Corsi-Cabrera M. Performance in a test demanding prefrontal functions is favored by early luteal phase progesterone: an electroencephalographic study // Psychoneuroendocrinology. 2004. Vol. 29. №8. P. 1047-1057;
25. Solis-Ortiz S., Ramos J., Arce C., Guevara М., Corsi-Cabrera M. EEG oscillations during menstrual cycle // Int. J. Neurosci. 1994. Vol. 76. №3. P. 279-292.
Сведения об авторах
1. Ходырев Григорий Николаевич — аспирант естественно-географического факультета Вятского государственного гуманитарного университета, 610002, г.Киров, ул. Красноармейская, д. 26, тел. (8332) 37-09-97, gph3@mail.ru;
2. Циркин Виктор Иванович — д.м.н., профессор кафедры нормальной физиологии Казанского медицинского университета и профессор кафедры биологии Вятского государственного гуманитарного университета, 610002, г. Киров, ул. Красноармейская, д. 26, (8332)-37-47-67, tsirkin@list.ru.
