Электронный научный журнал
Современные проблемы науки и образования
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,737

ХАРАКТЕРИСТИКА АЛЬФА РИТМА И КОЭФФИЦИЕНТА МЕЖПОЛУШАРНОЙ КОГЕРЕНТНОСТИ КАК МАРКЁРОВ МЕЖПОЛУШАРНОЙ ИНТЕГРАЦИИ У ЛЮДЕЙ ЮНОШЕСКОГО ВОЗРАСТА

Газенкампф К.А. 1 Дмитренко Д.В. 1 Шнайдер Н.А. 1 Медведева Н.Н. 1 Николаев В.Г. 1 Романенко А.А. 1 Соломатова Е.С. 1 Яковлева К.Д. 1
1 КрасГМУ им.проф. В. Ф. Войно-Ясенецкого
Настоящая статья рассматривает проблему нейрофизиологиечкой зрелости коры головного мозга в соотношении с коэффициентом когерентности, как показателей межполушарной интеграции. Оба этих показателя играют существенную роль в способности студентов усваивать материал учебной программы и справляться с нагрузками высшего образования, которое характеризуется трудной умственной работой, большими объёмами информации, ненормированным графиком, уменьшением времени, отводимом на отдых. Исследования показали, что у большинства студентов достигнута нейрофизиологическая зрелость коры головного мозга, и в тоже время только треть студентов имеет оптимальные показатели для усвоения материала учебной программы, а почти 18% студентов требуют индивидуального, более детального подхода к их обучению.
юношеский возраст
ЭЭГ
когерентность
альфа ритм
зрелость коры
высшее образование
1. Березовин Н.А., Морозова Л.И. Адаптация первокурсников к педагогическому процессу ВУЗа //Педагогика высшей и средней специальной школы. -В.2.-Минск, 1988.
Зенков Л.Р. Клиническая электроэнцефалография с элементами эпилептологии. - М.: 2004. - 367с
2. Иванов Л.Б. Прикладная компьютерная энцефалография: 2 изд., перераб. и доп. – М.: ПБОЮЛ Т.М. Андреева, 2004. – 352 с.
3. Каплан А.Я., Борисов С.В., Шишкин С.Л., Ермолаев В.А. Анализ сегментной структуры альфа активности ЭЭГ человека // Рос. физиол. журн. - 2002. - №4. - С. 8495.
4. Николаев В.Г., Медведева Н.Н., Шульмин А.В., Синдеева Л.В., Деревцова С.Н. / Биофизические маркеры и их роль в оценке физического статуса человека // Сибирское медицинское обозрение.- 2013.- №6.- С.30-33.
5. Ротштейн В. Г. Теоретический аспект эпидемиологии тревожных и аффективных расстройств / В.Г. Ротштейн, М.Н. Богдан, М.Е. Суетин // Психиатрия и психофармакотерапия. – 2005. – Т. 7, №2. – С. 56-58.
6. Шнайдер Н.А., Николаев В.Г., Медведева Н.Н., Васильева Е.Э., Пен О.В., Газенкампф К.А., Говорина Ю.Б., Романенко А.А., Деревцова С.Н. / Коэффициент межполушарной когерентности как показатель интегративных процессов головного мозга у здоровых людей юношеского возраста // Известия Самарского научного центра Российской Академии наук. - 2014. - Т. 16, №5(4).- С.1351-1353.
Многочисленные работы показывают, что период обучения в высшем учебном заведении характеризуется интенсивным развитием психических процессов, свойств характера, адаптацией к новым условиям обучения. В свою очередь организация учебного процесса влияет не только на успеваемость студентов, объём усвоенных знаний, но и на их здоровье [1, 5].

Студент  постоянно испытывает эмоциональное и физическое напряжение, которое в сочетании с трудной умственной работой, большими объёмами информации, ненормированным графиком, уменьшением времени, отводимом на отдых, делает его обучение крайне сложной и трудной задачей. Все эти факторы оказывают значимое влияние на психическое и физическое здоровье студента.

Важную роль в формировании и поддержании когнитивных функций, определении способности учиться и познавать новое играет нейрофизиологическая зрелость коры головного мозга, процесс созревания которой в норме заканчивается к 21 году. Основным показателем нейрофизиологической зрелости коры головного мозга является частотный показатель альфа ритма.

Альфа-ритм является одним из основных ритмических компонентов электроэнцефалограммы (ЭЭГ), соответствующий состоянию пассивного бодрствования, наиболее полно проявляющийся в состоянии покоя с закрытыми глазами. Частота этого ритма лежит в диапазоне  8-12 Гц, средняя амплитуда у молодого взрослого равна 100мкВ. Регистрируется у 85-95% здоровых взрослых. Лучше всего выражен в затылочных отделах, по направлению кпереди амплитуда постепенно угасает.  В более ранних исследованиях  была показана связь индивидуальных особенностей альфа-ритма и некоторых психологических характеристик и особенностей мышления. Работы, проводимые в последние годы подтверждают полученные ранее данные, распространяя полученные знания на возможную связь между частотой альфа-ритма и индивидуальными способностями к обучению и интеллектуальной деятельности

Так же немаловажен в определении оптимальности выполнения функций различных отделов головного мозга и их интеграции коэффициент когерентности (КК), который определяется при помощи когерентного анализа ЭЭГ. Значения коэффициента когерентности (КК) варьируют от 0 до 1: чем выше значение когерентности, тем согласованнее активность одной области с другой, выбранной для измерения.

Когерентный анализ ЭЭГ считается индикатором функциональных взаимосвязей между различными корковыми областями головного мозга. Уровень интеграции областей коры должен быть адекватным для оптимального выполнения функций. В реальности он может оказаться сниженным или повышенным. И то, и другое не обеспечивает нормальное взаимодействие мозговых структур и сопровождается нарушением функционального состояния мозга [2]. Одним из основных преимуществ когерентного анализа является его независимость от амплитуды колебаний сигналов различных областей мозга [3]. Эта особенность позволяет выявлять средние характеристики КК для группы испытуемых, в которую входят лица с различными типами ЭЭГ. При оценке когерентности у психически здоровых испытуемых все исследователи сходятся во мнении, что, вне зависимости от аппаратуры и системы отведений ЭЭГ, пик когерентных значений локализуется в передних зонах неокортекса, а по направлению к каудальным отделам КК постепенно уменьшаются [5]. Это согласуется с современным представлением об интегративной функции лобных долей («первичного ассоциативного центра» по А.Р. Лурия), которые находятся в сильной взаимосвязи с другими отделами мозга через длинные кортико-кортикальные ассоциативные волокна.

Цели исследования: изучить частотные характеристики альфа-ритма по данным спектрального и мощностного анализа компьютерной ЭЭГ, уровень нейрофизиологической зрелости коры головного мозга и показатели КК как нейрофизиологических маркеров межполушарной интеграции различных отделов головного мозга у студентов 1-2 курсов высшего учебного заведения

Материалы и методы: Собственные лабораторные исследования проводились на базе научно-исследовательской лаборатории кафедры медицинской генетики и клинической нейрофизиологии ИПО в рамках комплексных исследований по теме № 210-16 «Эпидемиологические, генетические и нейрофизиологические аспекты заболеваний нервной системы (центральной, периферической и вегетативной) и превентивная медицина» (номер госрегистрации 0120.0807480) и совместного проекта УИРС в рамках работы НОЦ «Морфология» КрасГМУ им. проф. В.Ф. Войно-Ясенецкого (далее – КрасГМУ) и в рамках исследования «Система маркёров для оценки соматонейропсихологического статуса здорового человека».

Объектом исследования выбрана совокупность здоровых молодых людей (добровольцев). Все обследуемые были осмотрены нами активно и проходили предварительный анамнестический и клинический отбор с использованием критериев включения и исключения. Критерии включения: студенты 1-2 курсов  КрасГМУ, отсутствие патологии ЦНС в анамнезе и на момент обследования. Критерии исключения: наличие текущей психоневрологической патологии, указание на заболевания центральной нервной системы (ЦНС) в анамнезе.

Всего обследовано 96 добровольцев. Возраст испытуемых варьировался от 17 до 22 лет, средний возраст составил 19,0±0,92 [19;19] лет. Распределение по полу: девушки – 66 (69%), юноши – 30 (31%) человек. Выбор объекта исследования обусловлен сопоставимым уровнем образования, возраста, степени умственной и физической нагрузки. Участие обследуемых в исследовании было добровольным, в рамках работы СНО кафедры медицинской генетики и клинической нейрофизиологии ИПО. Исследование проводилось в дневное время суток, бесплатно и не представляло риска для здоровья испытуемых. Исследование проводилось с учетом принципов конфиденциальности и беспристрастности.

Исследование состояния биоэлектрической активности головного мозга проводилось с использованием отечественного компьютерного диагностического оборудования – электроэнцефалографического программного обеспечения «Нейрокартограф» (МБН, Москва). Наложение электродов осуществлялось по международной системе «10 – 20 %». Запись компьютерной ЭЭГ проводилась в монополярном ипсилатеральном ушном отведении с помощью мостиковых хлорсеребрянных электродов с соблюдением стандартных условий  проведения данного вида нейрофизиологической диагностики и соответствовала следующим основным требованиям: стандартизация внешних условий и процедуры обследования, создание оптимального психологического климата и мотивационной установки испытуемых. Средняя продолжительность исследования составила 20 минут.

Спектральный анализ частотных характеристик основных корковых ритмов (дельта, тета, альфа, бета) проводился с помощью встроенных функций математической обработки данных, разработанных производителем диагностического оборудования – компьютерного программного комплекса «Нейрокартограф» (МБН, Москва), после предварительного визуального анализа нативной ЭЭГ в режиме постреального времени и устранения физических и физиологических артефактов. Спектральное, биспектральное, мощностное и амплитудное картирование превалирующих частот альфа-ритма в разных областях коры головного мозга проводилось с помощью цветового кодирования. Полученные карты подвергались визуальному  и математическому анализу.

Когерентый анализ межполушарных связей проводился с помощью встроенных функций математической обработки данных, разработанных производителем диагностического оборудования «Нейрокартограф» (МБН, Москва), после предварительного визуального анализа нативной ЭЭГ состояния пассивного бодрствования испытуемых, в режиме постреального времени, после устранения физических и физиологических артефактов.

Статистическая обработка базы данных проводилась согласно требованиям, предъявляемым к статистическому анализу биомедицинских данных, и осуществлялась с использованием пакета прикладных программ STATISTICA v. 7 (StatSoft, США).

Результаты и обсуждение. В ходе проведенного исследования было выявлено, что средняя частота альфа-ритма по затылочным отделам головного мозга – O1 и О2 (в монополярном ипсилатеральном отведении) у студентов КрасГМУ составила 10.1 ± 0.75 Гц. Распределение испытуемых по частоте встречаемости субдиапазонов частот альфа ритма было следующим:  α1-субдиапазон (8 - 9,4 Гц) – 18 человек (19%), средний субдиапазон
α-ритма (9,5 - 10,4 Гц) – 43 человек (45%), α2 субдиапазон (10,5 - 11,5 Гц) – 35 человек (36%). Статистически значимо чаще встречался средний и высокий субдиапазоны частот альфа-ритма – суммарно 81% случаев (р < 0,05), что свидетельствует о нейрофизиологической зрелости корковой ритмики студентов университета и их высоком познавательном (когнитивном) потенциале, а также о высокой  пластичности высшей нервной деятельности.

В результате проведенного исследования было показано, что среднее значение межполушарного КК в паре Fp1-Fp2 составило 0,59 ± 0,17, [0,46;0,71], что чуть ниже нижнего предела допустимой возрастной нормы (референсный коридор 0,6 – 0,8), и не достигая статистически значимых различий по этому показателю (р < 0,01). Ниже нормы КК был зафиксирован у 55 студентов (57%), в пределах референсного коридора – у 26 студентов (27%), и выше нормы у 15 студентов (16%).

В таблице 1 представлено соотношение показателей КК и субдиапазонов альфа ритма, из которой видно, что 5 человек (5,2%) имеют высокий КК при частоте альфа ритма, соответствующей α2 субдиапазону, что соответствует максимальной активности и межполушарной интеграции, 12 человек (12,5%) имеют низкий КК при частоте альфа ритма, соответствующей α1-субдиапазону, что соответствует минимальной активности и межполушарной интеграции, 13 человек (13,5%) имеют средний КК при среднем субдиапазоне α-ритма, что соответствует оптимальной активности и межполушарной интеграции.

Таблица 1

Соотношение показателей КК и субдиапазонов альфа ритма

 

Высокий КК

Средний КК

Низкий КК

α1-субдиапазон

5 (5,2%)

9 (9,4%)

21 (21,9%)

средний субдиапазон α-ритма

8 (8,3%)

13 (13,5%)

22 (22,9%)

α2 субдиапазон

2 (2,1%)

4 (4,2%)

12 (12,5%)

Выводы

В результате проведённого исследования, нами было показано, что подавляющее большинство студентов (81%) достигли нейрофизиологической зрелости коры головного мозга, а треть студентов (31,2%) имеют оптимальные показатели КК и частоты альфа ритма для адекватного усвоения учебной программы. В тоже время 5,2% студентов, имеющих высокие КК и частотную характеристику альфа ритма, могут терять интерес к учёбе и освоению материала, из-за более быстрого усвоение материала учебной программы, а 12.5%, имеющих низкие показатели, могут иметь проблемы с учёбой, из-за более низкой скорости усвоение материала учебной программы, что требует более детальной работы с этими двумя группами студентов, для оптимизации учебного процесса.

Рецензенты:

Матюшин Г.В., д.м.н., профессор, заведующий кафедрой кардиологии и функциональной диагностики ИПО КрасГМУ им. проф. В.Ф. Войно-Ясенецкого Минздрава России,                 г. Красноярск;

Логинова И.О., д.псх.н., профессор, декан факультета клинической психологии, заведующая кафедрой клинической психологии и психотерапии с курсом ПО КрасГМУ им. проф. В.Ф. Войно-Ясенецкого Минздрава России, г. Красноярск.


Библиографическая ссылка

Газенкампф К.А., Дмитренко Д.В., Шнайдер Н.А., Медведева Н.Н., Николаев В.Г., Романенко А.А., Соломатова Е.С., Яковлева К.Д. ХАРАКТЕРИСТИКА АЛЬФА РИТМА И КОЭФФИЦИЕНТА МЕЖПОЛУШАРНОЙ КОГЕРЕНТНОСТИ КАК МАРКЁРОВ МЕЖПОЛУШАРНОЙ ИНТЕГРАЦИИ У ЛЮДЕЙ ЮНОШЕСКОГО ВОЗРАСТА // Современные проблемы науки и образования. – 2015. – № 4.;
URL: http://www.science-education.ru/ru/article/view?id=20487 (дата обращения: 23.04.2019).


Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.252