Влияние гипоксии на показатели индекса и амплитуды ЭЭГ у студентов

Актуальным направлением современных физиологических исследований является определение особенностей функционального развития головного мозга, а также всех физиологических систем, которые обеспечивают                его нормальное функционирование в процессе жизнедеятельности, а также формирование и реализация когнитивных процессов на всех этапах развития человека.   Метод электроэнцефалографии был впервые использован немецким психиатром Гансом Бергером, позволяющий получить представление о функциональной активности головного мозга.

Электроэнцефалография -                       регистрирует процессы биоэлектрической активности головного мозга, изучающий биоэлектрические потенциалы в диапазоне частот от 0,5 до 35 Гц. Она выявляет функциональную активность головного мозга в зависимости от степени зрелости различных структур головного мозга. По мере созревания этих структур центральной нервной системы в возрастном аспекте изменяется и биоэлектрическая активность головного мозга. Это отражено в литературных данных о возрастных особенностях ЭЭГ.

На современном этапе существует довольно много работ ведущих специалистов  в данной области по изучению биоэлектрической активности головного мозга на всех этапах его развития. Несмотря на широкое применение электроэнцефалографии, данные о биоэлектрической активности и сравнительной ЭЭГ в различных условиях весьма противоречивы. В доступной нам литературе практически отсутствует информация об основных показателях биопотенциалов ЭЭГ в процессе возрастного развития и формирования всех структур ЦНС при нормальном содержании кислорода во вдыхаемом воздухе и при действии краткосрочной гипоксии.

Биоэлектрические явления головного мозга являются основными показателями  физиологической  активности  головного  мозга,  которые

напрямую зависят от снабжения мозга кислородом. Функциональная дыхательная система непосредственно обеспечивает поэтапное снабжение кислородом всех клеток и тканей организма, включая головной мозг. Чтобы получить полную картину особенностей биоэлектрических процессов мозга, необходимо детально изучить все структуры, формирующие функциональную систему дыхания.

Изменения различных показателей биоэлектрической активности головного мозга напрямую зависят от характеристик кислородного режима организма и снабжение мозга кислородом. Сведения о постепенном поступлении кислорода в организм в различных условиях на разных этапах развития организма в литературе достаточно противоречивы. Недостаточно освещенными являются вопросы о зависимости индекса и амплитуды основных биопотенциалов ЭЭГ от подачи и снабжения головного мозга кислородом у лиц данной возрастной группы. В связи с актуальностью данного вопроса возникает необходимость проведения комплексного исследования для выявления взаимозависимости биоэлектрической активности головного мозга от снабжения организма кислородом и коры головного мозга.

Целью наших исследований явилось изучения влияния гипоксии на показатели индекса и амплитуды ЭЭГ у данной возрастной категории.

В соответствии с той целью были  поставлены следующие задачи:

1. Охарактеризовать индекс и амплитуду основных биопотенциалов ЭЭГ в различных отделах коры головного мозга в условиях нормоксии.
2. Изучить изменения основных биопотенциалов ЭЭГ при воздействии гипоксии
3. Сравнить полученные данные        нормоксии    и при воздействии гипоксии между собой и с литературными данными.

Глава I. Обзор литературы

• Функциональная организация головного мозга и возрастные особенности ЭЭГ.

Экспериментальная ЭЭГ берет свое начало с исследований немецкого психиатра Ганса Бергера. Именно его работы заложили основу применения данного метода. Электроэнцефалограмма рассматривает биологические явления головного мозга с частотой от 0,5 до 35 Гц. Как показали работы Г.Н. Болдыревой, Е.В. Шаровой, И.С. Добронравовой (2000), М.М. Безруких, В.Д. Сонькина, Д.А. Фарбер (2009), О.М. Бахтина (2012), ЭЭГ выявляет биоэлектрическую активность головного мозга, которая зависит от степени зрелости мозговых структур [8].

Биоэлектрическая активность головного мозга изменяется по мере созревания различных структур центральной нервной системы. Огромный интерес представляет выявление процессов возрастного становления биоэлектрической активности головного мозга, которые характерны для лиц зрелого возраста с характеризующей его оптимальной функциональной активностью в условиях нормоксии и при гипоксии.

Согласно современным представлениям, головной мозг представляется как иерархически организованная функциональная система различных локальных и генерализованных нервных сетей, осуществляющих целостную интегративную деятельность головного мозга. Эти представления легли в концепцию функциональной активности мозга и когнитивных процессов, (А.В. Лурия, 1973; Н.П. Бехтерева, 1974; А.С. Батуев, 2002), в соответствии с которой психические функции базируются на интеграции различных подкорковых и корковых мозговых структур [7,11,32]. При этом, как показали работы Д.А. Фарбер, Г.М. Фрид (1998), структуры более высокого уровня оказывают непосредственное влияние на структуры более низкого уровня. С этим согласуются теории о нейронных сетях, включающие высшие ассоциативные области неокортекса, которые контролируют и

управляют локальными нейронными сетями. Постепенное и гетерохронное созревание различных структур мозга сказывается на структуре нейронных сетей и соответственно на мозговом обеспечении когнитивной деятельности.

Особое внимание при изучении биоэлектрических потенциалов головного мозга уделяется состоянию относительного покоя, которое обеспечивает полную готовность к обнаружению и обработке информации, поступающей в головной мозг. Согласно работам В.Н. Кирой, П.Н. Ермакова (1998), И.Е. Кануникова, Е.В. Антоновой (2000), Л.С. Соколовой, Р.И. Мачинской (2006), О.М. Базановой (2010), преобладание альфа-ритма в состоянии покоя осуществляет оптимальное восприятие и обработку сенсорной информации, а выполняет большую роль в обеспечении когнитивных процессов[25,37].

Подкорковые структуры головного мозга выполняют огромную роль на всех этапах формировании биопотенциалов. В настоящее время установлен различный генез всех компонентов ЭЭГ. Генерализация дельта-ритма связывается с активностью неспецифических диэнцефальных и стволовых структур (Н.Г. Андреева,1985; Г.Н. Болдырева, 2000) [6]. Появление тета-ритма рассматривается как результат активности лимбических структур (Г.Н. Болдырева, Н.Г. Манелис, И.Г. Скорятина и др., 1997; Г.Н. Болдырева, 2000).

Согласно исследованиям Д.А. Фарбер, В.Ю. Вильдавского (1996), предполагается наличие в коре головного мозга нескольких «генераторов» альфа-ритма, продуцирующих ритмическую активность в своем определенном частотном диапазоне. Один генератор располагается в центральных отделах, другой - в теменно-затылочных отделах, генерирующий наиболее распространенный по коре в состоянии покоя среднечастотный альфа-ритм с частотой 9-11 Гц, и который связан со зрительной афферентной информацией. Подкорковыми источниками его генерации считаются специфические зрительные ядра таламуса (Т.Г. Бетелева, 2009; И.В. Вершинина, 2010) [10].

Роль коркового компонента в формировании альфа-ритма была продемонстрирована при анализе функции когерентности, характеризующей синхронность биоэлектрических процессов при постоянстве фазового сдвига и отражающей степень статистической взаимосвязи различных компонентов ЭЭГ, регистрируемых в различных структурах мозга. Были установлены более высокие значения когерентности альфа-ритма между отдельными участками коры в сравнении с таламо-кортикальной когерентностью. Авторы опровергли гипотезу о таламо-кортикальном происхождении альфа-ритма и предложили альтернативную модель, основанную на ведущей роли внутрикорковых процессов в генезе и распространении по коре альфа-ритма. В настоящее время Д.А. Фарбер, В.Ю. Вильдавский (1996) доказали ведущую роль внутрикорковых связей в пространственной организации альфа-ритма.

Альфа – ритм играет большую роль в выполнении когнитивных процессов. Согласно Н.П.Бехтеревой (1980) альфа - ритм осуществляет регуляцию информационного потока, восходящая фаза альфа- ритма способствует открытию сенсорного входа, а нисходящая фаза способствует его закрытию[11]. Он также обеспечивает пространственное взаимодействие практически всех мозговых структур и синхронизацию их активности. Большое значение в системной теории организации нейронных сетей придается процессам синхронизации активности различных структур головного мозга. Пространственная синхронизация альфа- ритма осуществляет локальное и дистантное взаимодействие различных отделов коры головного мозга. Менее выраженный в состоянии покоя тета-ритм отражает функционирование лимбико-кортикальных систем, с которыми связано эмоциональное восприятие и оценка новизны (; Г.Н. Болдырева, Е.В. Шарова, И.С. Добронравова, 2000; О.С. Виноградова, В.Ф. Кичигина, Т.А. Кудина и др., 2000).

Как показали работы Д.А. Фарбер, В.Ю. Вильдавского (1996), Г.Н. Болдыревой, Е.В. Шаровой, И.С. Добронравовой (2000), М.Г. Водолажской,

в процессе своего развития биоэлектрическая активность различных отделов головного мозга претерпевает различные изменения. Это связано с несоответствием созревания коры и подкорковых структур, а также различной степенью участия этих структур мозга в формировании электроэнцефалограммы [14].

В первые месяцы жизни ребенка происходит постепенное формирование ритмической активности на ЭЭГ с симметричным преобладанием дельта-волн и увеличением их частоты, что свидетельствует о созревании механизмов взаимодействия правого и левого полушария головного мозга через срединные структуры. В течение первого полугода жизни ребенка происходит постепенное увеличение количества медленноволновых тета-колебаний и уменьшение количества дельта-волн. Во втором полугодии формируется альфа-ритм на ЭЭГ и несколько уменьшается дельта- и тета-активность (Н.К. Благосклонова, 2000; М.М. Безруких, В.Д. Сонькин, Д.А. Фарбер, 2009) [8,13].

1. Агаджанян, Н.А. Актуальные проблемы адаптационной, экологической и восстановительной медицины / Н.А. Агаджанян, В.В. Уйба, М.П. Куликова и др .// М.: Медика.- 2006. – 208 с.
2. Агаджанян, Н.А. Проблемы адаптации и учение о здоровье / Н.А. Агаджанян, Р.М. Баевский, А.П. Берсенева // М.: Изд-во РУДН.- 2006. -284 с.
3. Агаджанян, Н.А. Экология человека в изменяющемся мире / Н.А. Агаджанян и др. // Под ред. В.А. Черешнева. – Екатеринбург: УрО РАН.-2006. – 562 с.
4. Агаджанян, Н.А. Экология человека. Учебник. (Гриф Минобрнауки РФ) / Н.А. Агаджанян и др.// М.: Изд-во ГЭОТАР-Медиа.- 2008. – 240 с.
5. Алтухов, Г.В. Биоэлектрическая активность мозга и насыщение крови кислородом при острой гипоксемии / Г.В. Алтухов // Оксибиотические и антиоксибиотические процессы в экспериментальной и клинической патологии. – Киев.- 1976. – С. 11-12.
6. Архипенко, Ю.В. Повышение резистентности функциональных систем при адаптации к изменению уровня кислорода / Ю.В. Архипенко // Материалы 4-й Рос. конференции: Гипоксия: механизмы, адаптация, коррекция - М.- 2005. - С.5-6.
7. Батуев, C. Высшая нервная деятельность / A.C. Батуев // 2-е изд., испр. и доп. - СПб: «Лань». - 2002.-416 с.
8. Безруких, М.М. Возрастная физиология (физиология развития ребенка) / М.М. Безруких, В.Д. Сонькин, Д.А. Фарбер // 4-е изд., стереотип. - М.: Академия.- 2009. - 416 с.
9. Березовский, В.А. Патогенные и саногенные эффекты действия гипоксии на организм человека / В.А. Березовский // Кислородное голодание и способы коррекции гипоксии: сб. науч. тр. – Киев: Наукова думка.- –С. 3-11.

Всего 45 источников