Схема структурирования данных визуального анализа ээг

КЛЮЧЕВЫЕ ВОПРОСЫЭЭГ ДИАГНОСТИКИ

Состояние коры

Общемозговые изменения

Локальные Состояние*

изменения регуляторных структур

ЭЭГ признаки, соответствующие ключевым вопросам

X ар актеристи ки альфа-ритма

переменные* Х-р альфа топография асимметрия реакция на РФС ориентир, реакция реакция на ГВ

функции**

соответствие

возрастной

норме

Диффузная

отклоняющаяся

активность

(ЛОА)

переменные ₍ тип ДОА с указанием частотного диапазона

функции выраженность обще мозговых изменений

Локальная Билатерально-

отклоняющаяся синхронная и/или активность генерализованная ОА.

(ЛОА) переменные тип ЛОЛ топограф, реакция на РФС реакция на ГВ

(БСОА)

переменные тип БСОА топография реакция на РФС реакция на ГВ асимметрия

функции функции

локализация генез изменений ЭА:
глубина (ствол, нижний ствол,

характер мезо-диэнцефальные отд.,

выраженность диэнцефальные отд.,

верхн ест валовые отд., ..
лимбические отд.,
лобно-базальные отд.)
характер ?

выраженность соответствие возрастной норме

Рис, 13.2 Схема структурирования данных при визуальном анализе ЭЭГ (по Д.А.Фарбер и Н.В.Дубровинской, 2000).

' Совокупность "переменных" по всем блокам, соответствующим ключевым вопросам, представляет из себя описание ЭЭГ,

^Совокупность "функций" — заключение о функциональном состоянии мозговых структур и его соответствии возрастной норме.

На рисунке 13.2 представлена общая схема, отражающая его ос-товные компоненты. Созданная на основе структурной организаций шаний специалистов-экспертов данная схема описания ЭЭГ может

> Введение в психофизиологию

3V

и..

быть использована для индивидуальной диагностики состояния ЦН С детей, а также в исследовательских целях при определении харак­терных особенностей ЭЭГ различных групп испытуемых.

Возрастные особенности пространственной организацииЭЭГ.

Эти особенности изучены меньше, чем возрастная динамика от­дельных ритмов ЭЭГ. Между тем значение исследований простран­ственной организации биотоков очень велико по следующим при­чинам,

Еще в 70-е годы выдающимся отечественным физиологом М.Н.Ливановым было сформулировано положение о высоком уров­не синхронности (и когерентности) колебаний биопотенциалов моз­га как условии, благоприятствующем возникновению функцио­нальной связи между структурами мозга, которые непосредствен­но участвуют в системном взаимодействии. Изучение особенностей пространственной синхронизации биопотенциалов коры мозга при разных видах деятельности у взрослых .людей показало, 'что сте­пень дистантной синхронизации биопотенциалов различных зон ко­ры в условиях деятельности возрастает, но довольно избирательно. Увеличивается синхронность биопотенциалов тех зон коры, кото­рые образуют функциональные объединения, участвующие в обес­печении конкретной деятельности.

Следовательно, изучение показателей дистантной синхрониза­ции, отражающих возрастные особенности межзонального взаимо­действия в онтогенезе, могут дать новые основания для понима­ния системных механизмов функционирования мозга, которые, несомненно, играют большую роль в психическом развитии на ка­ждой стадии онтогенеза.

Количественная оценка пространственной синхронизации, т.е. степени совпадения динамики биотоков мозга, регистрируемых в разных зонах коры (взятых попарно), позволяет судить о том, как осуществляется взаимодействие между этими зонами, изучение про­странственной синхронизации (и когерентности) биопотенциалов мозга у новорожденных и младенцев показало, что уровень меж­зонального взаимодействия в этом возрасте очень низкий. Предпо­лагается, что механизм, обеспечивающий пространственную орга­низацию поля биопотенциалов у детей раннего возраста, еще не раз-

338

вит и постепенно формируется по _м~

вальников с соавт., 1979) Из эт ^реС03Р^{евания М03Г;}* (Шепо-
стемного объеданешякорымт^°п^СГ^{ДУеТ,ЧТОВОЗМОЖНОСТИ си}"
но небольшие и постепенно вт™ ^Ш возрасте относитель-

В настоящее время стТ^1 ^П° ^{Мере ВЗ}Р⁰™*-

тенциалов оценивают, вычисляя ,^ЖЗ°^{НаЛЬНой} синхронности биопо-

циалов соответствующих зон коп ^{Ш КОГе}Р^{ентности} биопотен-

правило, для каждого частота™ ^ПрИЧем °Ц^енка проводится, как

У Детей 5-ти лет когерентность ^У*"* °^{4№наТаК}' ^НапР^ЙМеР>
кутета-ритмвэтом возрасте являе °^{Т В тета}~^п°™се, посколь-

В школьном возрасте и старше ^Д0МИЙИРУЮЩИм ритмом ЭЭГ.

лосе альфа-ритма в целом или отпеТ^⁶™⁰^ ^{вычислжот} * по­
ющих. ^Шфефс^^^ ^его
нает отчетливо проявляться общее г2Г ^взаим°Д^еис™ начи-
герентности относительно высок и 7 ^{Расстояния:} УР^овень ко-
снижается яри увеличении рассто,^³™^{11 Т}°^{ЧКаМИ К0}Р^{Ы и}

Однако па этом общем ioZ*Z ^ ^^
ности. Средний уровень когерен^тТЛГ ^НеК°^Т°Р^{Ые особен}~
но неравномерно. Нелинейный хапГ °^{3растом} Увенчивается,
рируют следующие данные- в пепе ^ ^{изменений} иллюст-

герентности увеличивается от 6 к 9 _^^{(>ГДелах К0}Р^Ы Уровень ко­
его спад к 12 - 14 годам (в период поГ^' ^ ^Ha6jIK>*^ae™
увеличение к 16 -17 годам f A „I ^П°^ЛОВого созревания) и вновь
ленным, однако, не шсч^^^ ^ФарбеР> 1990). Перше­
ния межзонального взаимодействГ ^ШЮСТИ Ф°Р^миР°ва-

Изучепие дистантной сае^^ПГ³⁶-
в онтогенезе имеет много проблем ^{Ф№КЩШ коге}Р^ен™ости

низация потенциалов мозга (и vdorp^ ** ^{НЩ В Т}°^М' ™ ^СШхР°"

только от возраста, но и от целог ^когеР^ентности) зависит не

ционального состояния ис1г.ггуемог^^{ДРУГВХфаКТ}°^{рОВ: 1}} &^ш~ ятельности; 3) шдивидуальньгх особенюс^^ ^ВЫП°^{ЛНЯеМ0Й} *^е" метрии (профиля латеральной опгаГГ^Т&\^МежполУ^шаР^й асим-Исследования в этом напр^™*) ^реб™ « взрослого. сутствует четкая картина описываТ* ^{НеМН0Г0Чй}^нны, и пока ар­мировании дистантной синхронизапш!! ^В°^3раСТН^° Д™«*У в фор-Действия зон коры больших иолуш^ nZT"™ ""

у арии в процессе той или иной де-

339

ятельности. Однако имеющихся данных достаточно, чтобы утвер­ждать, что системные механизмы межцентрального взаимодействия, необходимые для обеспечения любой психической деятельности, про­ходят в онтогенезе длительный путь формирования. Его генераль­ная линия заключается в переходе от относительно малосогласован­ных региональных проявлений активности, которые, благодаря не­зрелости проводящих систем мозга, характерны для детей еще в воз­расте 7 — 8 лет, к возрастанию степени синхронизации и специфиче­ской (в зависимости от характера задания) согласованности в меж­центральном взаимодействии зон коры больших полушарий в юноше­ском возрасте.

13.2.2. Возрастные изменения вызванных потенциалов '

В современной электрофизиологии накоплен большой матери­ал, свидетельствующий о возможностях продуктивного использо­вания метода регистрации ВП и ССП (см. главу 2.1.2) при изуче­нии формирования физиологических механизмов перцептивной и более широко познавательной сферы человека на разных этапах он­тогенеза.

Среди исследований этого плана можно выделить два отно­сительно независимых направления:

1) изучение конфигурации, амплитудных и временных параме­тров ВП на разные стимулы в зависимости от возраста, иными сло­вами от процессов созревания;

2) изучение возрастных особенностей и изменений так назы­ваемых эндогенных компонентов ВП, которые возникают в экс­периментальных ситуациях, моделирующих познавательную дея­тельность.

Созревание сенсорных ответов (ВП). Исследования в рамках пер­вого направления исторически начались раньше. Уже в 60 — 70-е го­ды XX века были описаны и проанализированы возрастные осо­бенности ВП на простые сенсорные стимулы: зрительные (вспыш­ки, шахматные поля, решетки), слуховые (тоны разной часто­ты), тактильные (слабое электрическое или механическое воздей­ствие на кожу). Изучение ответов мозга на стимулы разного типа

340

в раннем онтогенезе, показало, что локальные ВП в проекционных (первичных) зонах коры регистрируются с момента рождения ре­бенка.

Однако их конфигурация и параметры говорят о разной степе­ни зрелости и несоответствия таковым взрослого в разных модаль­ностях (Фарбер, 1978). Так, в проекционной зоне функционально более значимого и морфологически более зрелого к моменту рож­дения соматосенсорного анализатора ВП содержат такие же ком­поненты как у взрослых, и их параметры достигают зрелости уже в течение первых недель жизни. В то же время значительно ме­нее зрелы у новорожденных и младенцев зрительные и слуховые ВП. Такая гетерохронность созревания ответов мозга отражает разные сроки созревания анализаторных систем мозга ребенка (см. главу 14.1).

В противоположность соматосенсорному ВП созревание зри­тельных и слуховых ответов продолжается на протяжении всего раннего детства. Так зрительный ВП на вспышку света у новорож­денного состоит из двух компонентов с латентным периодом 150 — 190 мс (у взрослого ответ на такой же стимул состоит из семи ком­понентов с латентным периодом 40 — 60 мс). Наиболее значитель­ные изменения происходят в первые два года жизни: значительно сокращается латентный период, и усложняется конфигурация от­вета. Окончательная стабилизация наступает к 5 — 6 годам, в этом возрасте параметры основных компонентов ответа на вспышку на­ходятся в тех же пределах, что и у взрослых. Своя возрастная ди­намика характерна для ответов на слуховые стимулы. ВП на звуко­вой тон 1000 Гц в два месяца имеет компонентный состав прибли­зительной такой же, как у взрослых, в ходе дальнейшего разви­тия сокращаются латентные периоды компонентов и увеличивает­ся амплитуда (см. рис. 13.3.)

Слуховые и зрительные ВП применяются в клинике для оцен­ки степени поражения соответствующих анализаторов на разных этапах развития. Особое значение эти объективные методы име­ют при обследовании детей раннего возраста и взрослых, с которы­ми затруднен или невозможен речевой контакт. Для оценки состо­яния зрительных функций (например, остроты зрения) применя-

ла

500мс

Рис. 13.3 Возрастная динамика слуховых вызванных потенциалов у детей от 2 месяцев до 16 лет (представлены средние групповые данные для каждого возраста).

По оси абцисс — время анализа ВП (в мс) с момента предъявления стимула. По оси ррдинат — возраст испытуемых. Параметры стимула: частота— 1000 Гц, интенсивность 80 дБ относительно нормального порога слышимости (по З.С.Алиевой и Л.А.Новиковой, 1996). На рисунке отчетливо видно увеличение амплитуды и сокращение латентных периодов основных компонентов ВП с нозрастом.

ются структурированные стимулы: решетки и шахматные поля. Слуховые ВП используются для диагностики сохранности слуха в клинической аудиметрии. В обоих случаях суждение о степени на­рушения функции выносится по результатам сопоставления па­раметров ВП, зарегистрированных у больных (слабовидящих, сла­бослышащих) и здоровых испытуемых того же возраста.

Возрастная динамика временных параметров зрительных, слу­ховых и соматосенсорных ВП в зрелом возрасте имеет общую на­правленность: латентные периоды демонстрируют тенденцию к увеличению, Характер увеличения описывается с помощью урав­нений регрессивного анализа, где возраст выступает в качестве не­зависимой переменной.

Созревание эндогенных компонентов ВП и СОХ Эндогенные или «когнитивные» компоненты ВП, которые отражают обеспече­ние более сложных сторон познавательной деятельности* могут быть зарегистрированы у детей всех возрастов, начиная с младенчества (Klorman et а1.Д978), но в каждом возрасте они имеют свою специ­фику. Наиболее систематические факты получены при исследова­нии возрастных изменений компонента F3 в ситуациях принятия ре­шения. Установлено, что в возрастном диапазоне от 5 — б лет до взрослости происходит сокращение латентного периода и уменьше­ние амплитуды этого компонента (Kok, Rooijakkers, 1985). Предпо­лагается, что непрерывный характер изменений указанных пара­метров обусловлен тем, что во всех возрастах действуют общие ге­нераторы электрической активности.

Для компонента Р300 отмечается отчетливая зависимость от возраста, описываемая так называемыми «кривыми старения», ко­торые характеризуют изменения параметров компонентов Р300 с возрастом. Показателями старения является увеличение латентно­го периода компонента Р300 и уменьшение его амплитуды. Кривые старения и линии регрессии, отражающие зависимость латентно­го периода Р300 от возраста, начиная с 70-х годов XX века, изуча­лись многими авторами. В итоге было установлено, что кривая из­менения латентного периода РЗОО, с учетом детей и подростков, имеет нелинейную форму с отчетливым перегибом в возрасте 16 — 17 лет (рис. 13.4).

343

Латентность, мс

420 380 340 300 260 360 320 280 240 200 160 240 200 160 120 140 100 60

Р2

	N1
	N2 Р2 \
	РЗ

N1

-тп*-

0 10 20 30 40 50 60 70 80 Возраст

Рис. 13.4 Зависимость латентности компонентов РЗОО от возраста для диапазона

от 7 до 78 лет.

В линии регрессии виден отчетливый перелом в 16—17 лет, в связи с чем линейная регрессия вычислена для двух диапазонов возраста: от 7 до 17 и от 18 до 78 (по В.В.Гнездицкому, 1997).

Для латентности РЗОО имеется тенденция к уменьшению этого параметра до 16 — 17 лет и затем начинается собственно «кривая старения», латентность увеличивается со скоростью 1.25мс/год (т.е. на 12 мс за 10 лет), а амплитуда уменьшается со скоростью 0,09 мкВ /год (Гнездицкий, 1997).

Аналогичные линии регрессии, описывающие возрастную дина­мику в раннем онтогенезе, а также «кривые старения» получены и для других широко известных эндогенных компонентов ВП: обу-

344

словленной эффектами внимания «негативности рассогласования» (см. главу 6.3) и связанного с принятием лингвистического реше­ния компонента N 400 (см. главу 8.7).

На основе этих данных с помощью регрессионного анализа мож­но получить еще один вариант оценки биологического возраста. На­пример, по данным В.В. Гнездицкого (1997), для оценки уровня зре­лости испытуемого по показателям латентности и амплитуды РЗОО могут служить следующие уравнения. ■;>.- г.;.-- . ■ -г. .

1) для латентности: ...,.:. . ,■, возраст- 0,31 ЛП РЗОО — 62,5 -

2) для амплитуды: ■--■■-возраст- 63,3 — 2,4 амплитуда РЗОО

Например, если латентность компонента РЗОО, зарегистрирован­ного у данного испытуемого в стандартных условиях, равна 330 мс, а амплитуда 9 мкВ, то вероятный возраст этого человека составит при­близительно 40 лет. При сопоставлении этого значения с календар­ным возрастом можно дать оценку состоянию нейрокогнитивных про­цессов у данного человека. Реализуя такой же вариант анализа для оценки когнитивных компонентов ВП в раннем онтогенезе (у детей и подростков) можно получить индексы функциональной зрелости в оценке их когнитивных функций. Таким образом, изучение возрас­тной динамики амплитудно-временных параметров ВП дает еще один инструмент диагностики возраста, с точки зрения соответствия/не­соответствия календарного возраста уровню зрелости нейрофизио­логических механизмов переработки информации.

Сказанное, однако, распространяется только на те компоненты и показатели, которые могут быть зарегистрированы у всех людей, не­зависимо от возраста. В этом случае объектом изучения выступают онтогенетически стабильные характеристики и функции, т.е. такие, которые имеют непрерывное развитие в онтогенезе (см. главу 12.1).

Между тем, хорошо известно, что индивидуальное развитие в це­лом и психическое, в частности, не сводятся только к количественным изменениям. Понятие психического новообразования как своеобраз­ного «маркера» смены этапа или стадии развития является важней­шим при описании психического онтогенеза. По некоторым данным, анализ эндогенных компонентов ВП может оказаться полезным и для изучения этого аспекта психического развития. Высоко информатив-

345

кым здесь может оказаться изучение относительной выраженности н пространственного размещения по коре компонентов ВП (хроно-топографкческой картины) у испытуемых разного возраста. На­пример, когда в одной и той же экспериментальной ситуации у взрос­лых или подростков наблюдается преобладание одного компонента, а у детей другого, и это преобладание имеет разную выраженность в задних и передних ассоциативных зонах коры (Kok, Rooijakkers, 1985). К сожалению, исследований такого рода сравнительно мало и на их основе пока трудно выстроить четкую картину. Тем не менее это пер­спективная линия исследований, которая в будущем позволит разра­ботать новое научное направление — возрастную когнитивную пси­хофизиологию.

13.3. Реакции глаз как метод изучения познавательной
г активности в раннем онтогенезе

Проблема перцептивных возможностей детей раннего возраста: новорожденных и младенцев, начиная с 50 — 60-х годов стала пред­метом интенсивных исследований- Цель этих исследований состоит в установлении закономерностей и принципов переработки визуальной информации, а основным источником данных служат реакции глаз, сопровождающие изменения стимульных ситуаций. Изучение по­знавательной активности детей в таком возрасте стало возможным, благодаря инновационным методам. Один из них — метод зрительно­го предпочтения, который заключается в анализе длительности зри­тельных фиксаций младенцев, избирательно реагирующих на одно­временное появление двух объектов. Зрительное предпочтение да­ет возможность объективировать и количественно изучать ориенти­ровочно-исследовательскую активность младенцев.

Для изучения младенцев используют также практически все пси­хофизиологические методы; ЭЭГ и ЭОГ, оценивают частоту дыха­ния, частоту сердечного ритма, частоту сосательных движений и др.

Электроокулография (ЭОГ) (см. главу 2.6), применяющаяся для оценки динамики движений глаз, имеет особое значение в исследо­ваниях глазодвигательной активности новорожденных и младенцев. Регистрируя ЭОГ у детей в самом раннем младенчестве, можно ус­тановить, как и когда формирование прослеживающих движений

346

глаз у ребенка достигает взрослого типа. Е. А.Сергиенко (1992), используя ЭОГ, показала, что, только начиная с 16-недельного воз­раста, младенец оказывается способен к плавному, «точному», «взрослому» типу прослеживания.

Еще один важный и информативный феномен глазодвигательной активности изучают с помощью ЭОГ — это оптокинетический ни­стагм, непроизвольная реакция глаз в ответ на периодически движу­щиеся стимулы в поле зрения наблюдателя. Наличие нистагменных реакций отмечается уже у новорожденных, таким образом, можно пра­ктически с момента рождения проследить, как развивается эта реак­ция, отражающая базисный уровень восприятия движения.

4 нед.

6 нед.

8 нед.

10 нед.

12 нед.

14 нед.

24 нед.

1мВ

Рис. 13.5 Возрастная дшамнка оптокинетического нистагма в младенческом возрасте (по Е. А.Сергиенко, 1992).

347

На рисунке 13.5 показано, как постепенно развивается оптоки­нетический нистагм у младенцев в интервале от 4-х до 24-х недель, (на рисунке видно, как увеличивается амплитуда быстрых фаз сак-кадических движений глаз. Изучая развитие нистагма в младен­честве, Е.А.Сергиенко (1992) выделила две стадии его развития: «несмотрящий», периферический в возрасте 4 — 6 недель и «смот­рящий», центральный нистагм в 8 — 24 недели. Первый отражает такой уровень созревания зрительной системы, при котором она способна к самой общей приблизительной обработке визуальной информации. Второй этап, или форма развития нистагма, свиде­тельствует о том, что зрительная система уже способна обеспе­чить детальную обработку информации.

Более того, показано, что регистрация оптокинетического нис­тагма в разных стимульных ситуациях оказывается высоко инфор­мативным методом изучения перцептивных приоритетов ребенка и развития его познавательной активности в целом. Следует также указать, что в клинических целях оптокинетический нистагм у мла­денцев используют для оценки остроты зрения.