BARN/TENÅRINGER/ ALDERSUTVIKLING/ HJERNE / EEG / NORD / TILPASNING / BARN / UNGDOMMER / HJERNEUTVIKLING / EEG / NORD / TILPASNING

merknad vitenskapelig artikkel om medisinsk teknologi, forfatter av det vitenskapelige arbeidet - Soroko S.I., Rozhkov Vladimir Pavlovich, Bekshaev S.S.

Ved å bruke en original metode for å vurdere strukturen av interaksjon av EEG-komponenter (bølger), ble dynamikken til mønsterdannelse studert bioelektrisk aktivitet hjernen og aldersrelaterte endringer forhold mellom hovedfrekvenskomponentene i EEG, som karakteriserer utviklingen av sentralnervesystemet hos barn og ungdom som lever under de vanskelige miljøforholdene i nord Den russiske føderasjonen. Det er fastslått at den statistiske strukturen av interaksjonen mellom EEG-komponenter gjennomgår betydelige endringer med alderen og har sine egne topografiske og kjønnsforskjeller. I perioden fra 7 til 18 år reduseres sannsynligheten for interaksjon av bølger av alle frekvensområder av EEG-rytmer med bølger av delta- og theta-områder, med en samtidig økning i interaksjon med bølger av beta- og alfa2-områder. I størst grad manifesteres dynamikken til de analyserte EEG-indikatorene i de parietale, temporale og occipitale områdene i hjernebarken. De største kjønnsforskjellene i de analyserte EEG-parametrene forekommer i pubertet. I alderen 16-17 år har jenter en funksjonell kjerne av interaksjon mellom bølgekomponenter som støtter strukturen EEG mønster, dannes i alfa2-beta1-området, mens det hos gutter er i alpha2-alpha1-området. Alvorlighetsgraden av aldersrelaterte endringer i EEG-mønsteret gjenspeiler den gradvise dannelsen av elektrogenese ulike strukturer hjernen og har individuelle egenskaper bestemt av både genetiske og miljømessige faktorer. De oppnådde kvantitative indikatorene for dannelsen av dynamiske forhold mellom de grunnleggende rytmene med alderen gjør det mulig å identifisere barn med nedsatt eller forsinket utvikling av sentralnervesystemet.

relaterte temaer vitenskapelige arbeider om medisinsk teknologi, forfatter av det vitenskapelige arbeidet - Soroko S.I., Rozhkov Vladimir Pavlovich, Bekshaev S.S.

Bioelektrisk aktivitet i hjernen hos nordlige barn i alderen 9-10 år ved forskjellige dagslystimer
2014 / Jos Yulia Sergeevna, Gribanov A.V., Bagretsova T.V.
Kjønnsforskjeller i spektrale kjennetegn ved bakgrunns-EEG hos barn i grunnskolealder
2016 / Gribanov A.V., Jos Yu.S.
Påvirkningen av fotoperiodisme på de spektrale egenskapene til elektroencefalogrammet til nordlige skolebarn i alderen 13-14 år
2015 / Jos Yulia Sergeevna
Aldersrelaterte trekk ved den funksjonelle organiseringen av hjernebarken hos barn 5, 6 og 7 år med ulike nivåer av utvikling av visuell persepsjon
2013 / Terebova N. N., Bezrukikh M. M.
Funksjoner ved elektroencefalogrammet og fordeling av nivået av konstant hjernepotensial hos nordlige barn i barneskolealder
2014 / Jos Yulia Sergeevna, Nekhoroshkova A.N., Gribanov A.V.
Intelligens og bioelektrisk aktivitet i hjernen hos barn: aldersdynamikk under normale forhold og ved oppmerksomhetssvikt hyperaktivitetssyndrom
2010 / Polunina A.G., Brun E.A.
Funksjoner av bioelektrisk aktivitet i hjernen hos eldre kvinner med høyt nivå av personlig angst
2014 / Jos Yulia Sergeevna, Deryabina Irina Nikolaevna, Emelyanova Tatyana Valerievna, Biryukov Ivan Sergeevich
Funksjoner ved nevrofysiologisk status hos barn og ungdom (litteraturgjennomgang)
2017 / Demin Denis Borisovich
Naturen til nevrodynamiske prosesser hos barn i grunnskolealder med oppmerksomhetsforstyrrelser
2016 / Belova E.I., Troshina V.S.
Psykofysiologiske korrelater av representasjon av bevegelser av kreativ og ikke-kreativ karakter i fag med forskjellige nivåer av danseferdigheter
2016 / Naumova Maria Igorevna, Dikaya Lyudmila Aleksandrovna, Naumov Igor Vladimirovich, Kulkin Evgeniy Sergeevich

Funksjoner ved utvikling av sentralnervesystemet har blitt undersøkt hos barn og unge som lever under de alvorlige økologiske forholdene i Nord-Russland. Den opprinnelige metoden for å estimere en tidsstruktur av EEG-frekvenskomponentenes sammenhenger ble brukt til å studere dynamikken i modning av bioelektrisk hjerneaktivitetsmønster og aldersrelaterte endringer i samspillet mellom de viktigste EEG-rytmene. Det ble funnet at den statistiske strukturen av interaksjonen mellom frekvenskomponentene til EEG gjennomgår en betydelig restrukturering med alderen og har visse topografi- og kjønnsforskjeller. Perioden fra 7 til 18 år er preget av en reduksjon i sannsynligheten for interaksjon av bølgekomponenter i hoved-EEG-frekvensbåndene med komponenter av delta- og theta-bånd samtidig som man øker interaksjonen med komponentene i beta- og alfa2-frekvensbånd. Dynamikken til studerte EEG-indekser manifesterte seg i de parietale, temporale og occipitale regionene i hjernebarken i størst grad. De største kjønnsrelaterte forskjellene i EEG-parametrene oppstår i puberteten. Funksjonell kjerne av bølgekomponentene interaksjon som opprettholder strukturen til det frekvens-temporale EEG-mønsteret dannes til 16-18 år hos jenter i alfa2-beta1-området, mens det hos gutter i alfa1-alfa2-området. Intensiteten av aldersrelaterte omorganiseringer av EEG-mønsteret reflekterer den gradvise modningen av elektrogenese i forskjellige hjernestrukturer og har individuelle trekk på grunn av både genetiske og miljømessige faktorer. Oppnådde kvantitative indikatorer for dannelse med alder av dynamiske forhold mellom grunnleggende EEG-rytmer tillater å avsløre barn med forstyrret eller forsinket utvikling av sentralnervesystemet.

Tekst av vitenskapelig arbeid om emnet "Funksjoner ved tidsfrekvensorganiseringen av EEG-mønsteret hos barn og ungdom i nord i forskjellige aldersperioder"

UDC 612.821-053.4/.7(470.1/.2)

FUNKSJONER AV TIDLIG FREKVENS ORGANISERING AV EEG-MØNSTER HOS BARN OG UNGDOMMER I NORD I ULIKE ALDERSPERIODER

Institutt for evolusjonsfysiologi og biokjemi oppkalt etter. I. M. Sechenova Det russiske akademiet vitenskaper,

Saint Petersburg

Ved å bruke en original metode for å vurdere strukturen av interaksjonen av EEG-komponenter (bølger), dynamikken i dannelsen av mønstre av bioelektrisk aktivitet i hjernen og aldersrelaterte endringer i forholdet mellom hovedfrekvenskomponentene i EEG, som karakteriserer funksjonene av utviklingen av sentralnervesystemet hos barn og ungdom som lever under de vanskelige miljøforholdene i den nordlige delen av den russiske føderasjonen, ble studert. Det er fastslått at den statistiske strukturen av interaksjonen mellom EEG-komponenter gjennomgår betydelige endringer med alderen og har sine egne topografiske og kjønnsforskjeller. I perioden fra 7 til 18 år reduseres sannsynligheten for interaksjon av bølger av alle frekvensområder av EEG-rytmer med bølger av delta- og theta-områdene, med en samtidig økning i interaksjon med bølger i beta- og alfa2-områdene. I størst grad manifesteres dynamikken til de analyserte EEG-indikatorene i de parietale, temporale og oksipitale regionene i hjernebarken. De største kjønnsforskjellene i de analyserte EEG-parametrene oppstår i pubertetsperioden. I en alder av 16-17, hos jenter, er den funksjonelle kjernen i samspillet mellom bølgekomponenter, som støtter strukturen til EEG-mønsteret, dannet i alfa2-beta1-området, mens hos gutter - i alpha2-alpha1-området. Alvorlighetsgraden av aldersrelaterte endringer i EEG-mønsteret gjenspeiler den gradvise dannelsen av elektrogenese av ulike hjernestrukturer og har individuelle egenskaper bestemt av både genetiske og miljømessige faktorer. De oppnådde kvantitative indikatorene for dannelsen av dynamiske forhold mellom de grunnleggende rytmene med alderen gjør det mulig å identifisere barn med nedsatt eller forsinket utvikling av sentralnervesystemet.

Stikkord: barn, ungdom, aldersrelatert utvikling, hjerne, EEG, nord, tilpasning

KARAKTERISTIKKER AV TID OG FREKVENS EEG-MØNSTER HOS BARN OG UNGDOMMER SOM BOR I NORD I ULIKE ALDERSPERIODER

S. I. Soroko, V. P., Rozhkov, S. S. Bekshaev

I. M. Sechenov-instituttet for evolusjonsfysiologi og biokjemi ved det russiske vitenskapsakademiet,

St. Petersburg, Russland

Funksjoner ved utvikling av sentralnervesystemet har blitt undersøkt hos barn og unge som lever under de alvorlige økologiske forholdene i Nord-Russland. Den opprinnelige metoden for å estimere en tidsstruktur av EEG-frekvenskomponentenes sammenhenger ble brukt til å studere dynamikken i modning av bioelektrisk hjerneaktivitetsmønster og aldersrelaterte endringer i samspillet mellom de viktigste EEG-rytmene. Det ble funnet at den statistiske strukturen av interaksjonen mellom frekvenskomponentene til EEG gjennomgår en betydelig restrukturering med alderen og har visse topografi- og kjønnsforskjeller. Perioden fra 7 til 18 år er preget av en reduksjon i sannsynligheten for interaksjon av bølgekomponenter i hoved-EEG-frekvensbåndene med komponenter av delta- og theta-bånd samtidig som man øker interaksjonen med komponentene i beta- og alfa2-frekvensbånd. Dynamikken til studerte EEG-indekser manifesterte seg i de parietale, temporale og occipitale regionene i hjernebarken i størst grad. De største kjønnsrelaterte forskjellene i EEG-parametrene oppstår i puberteten. Funksjonell kjerne av bølgekomponentene interaksjon som opprettholder strukturen til det frekvens-temporale EEG-mønsteret dannes til 16-18 år hos jenter i alfa2-beta1-området, mens det hos gutter - i alfa1-alfa2-området. Intensiteten av aldersrelaterte omorganiseringer av EEG-mønsteret reflekterer den gradvise modningen av elektrogenese i forskjellige hjernestrukturer og har individuelle trekk på grunn av både genetiske og miljømessige faktorer. Oppnådde kvantitative indikatorer for dannelse med alder av dynamiske forhold mellom grunnleggende EEG-rytmer tillater å avsløre barn med forstyrret eller forsinket utvikling av sentralnervesystemet.

Stikkord: barn, ungdom, hjerneutvikling, EEG, Norden, tilpasning

Soroko S. I., Rozhkov V. P., Bekshaev S. S. Funksjoner ved tidsfrekvensorganiseringen av EEG-mønsteret hos barn og ungdom i nord til forskjellige tider aldersperioder// Menneskelig økologi. 2016. nr. 5. S. 36-43.

Soroko S. I., Rozhkov V. P., Bekshaev S. S. Karakteristikk av tid og frekvens EEG-mønster hos barn og unge som bor i nord i ulike aldersperioder. Ekologiya cheloveka. 2016, 5, s. 36-43.

Den sosioøkonomiske utviklingen av den arktiske sonen er definert som en av prioriterte områder Den russiske føderasjonens statspolitikk. I denne forbindelse er en omfattende studie av de medisinske og sosioøkonomiske problemene til befolkningen i nord, helsevern og forbedring av livskvaliteten svært relevant.

Det er kjent at komplekset ekstreme faktorer eksternt miljø Nord (naturlig, menneskeskapt,

social) har uttalte stressgenererende effekter på menneskekroppen, med det største stresset som oppleves av barnebefolkningen. Økte belastninger på fysiologiske systemer og spenning sentrale mekanismer regulering av funksjoner hos barn som lever under ugunstige klimatiske forhold i nord bestemmer utviklingen av to typer negative reaksjoner: reduksjon i reservekapasitet og forsinkelser

tempo aldersutvikling. Grunnlaget for disse negative reaksjonene er økt nivå kostnader for homeostatisk regulering og tilveiebringelse av metabolisme med dannelse av en mangel på bioenergisubstrat. I tillegg, gjennom gener av høyere orden som kontrollerer aldersrelatert utvikling, kan ugunstige miljøfaktorer ha epigenetisk påvirkning på tempoet i aldersrelatert utvikling ved midlertidig å stoppe eller forskyve et eller annet utviklingsstadium. Abnormiteter som ikke ble identifisert i barndommen normal utvikling kan senere føre til forstyrrelse av visse funksjoner eller til uttalte defekter allerede i voksen alder, noe som reduserer en persons livskvalitet betydelig.

I litteraturen er det et stort antall arbeider viet til studiet av aldersrelatert utvikling av sentralnervesystemet til barn og ungdom, nosologiske former for utviklingsforstyrrelser. I forholdene i nord, virkningen av komplekse naturlige og sosiale faktorer kan bestemme egenskapene til aldersrelatert EEG-modning hos barn. Imidlertid er det nok pålitelige metoder tidlig oppdagelse abnormiteter i hjernens utvikling ulike stadier Det er fortsatt ingen postnatal ontogenese. Krever inngående grunnundersøkelser med sikte på å søke etter lokale og romlige EEG-markører som gjør det mulig å overvåke individuell morfofunksjonell utvikling av hjernen i ulike aldersperioder under spesifikke leveforhold.

Hensikt denne studien var å studere dynamikken i dannelsen av rytmiske mønstre av bioelektrisk aktivitet og aldersrelaterte endringer i forholdet mellom hovedfrekvenskomponentene i EEG, som karakteriserer modningen av både individuelle kortikale og subkortikale strukturer og regulatoriske subkortikale-kortikale interaksjoner hos friske barn bor i det europeiske nord i Russland.

Kontingent av fag. Studien av aldersrelatert dannelse av bioelektrisk aktivitet i hjernen involverte 44 gutter og 42 jenter fra 7 til 17 år - elever i klasse 1 - 11 i landlige områder. ungdomsskolen Konosha-distriktet, Arkhangelsk-regionen. Studiene ble utført i samsvar med kravene i Helsinki-erklæringen, godkjent av Biomedical Research Ethics Committee ved Institute of Evolutionary Physiology and Biochemistry. I. M. Sechenov russisk Vitenskapsakademiet protokoll. Elevenes foreldre ble informert om formålet med undersøkelsen og ga samtykke til å gjennomføre den. Skoleelever deltok frivillig i forskningen.

EEG-studieprosedyre. EEG ble registrert på en datamaskin elektroencefalograf EEGA 21/26 “Encephalan-131-03” (NPKF “Medicom” MTD, Russland) i 21 avledninger i henhold til internasjonale

system "10-20" i båndet 0,5-70 Hz med en samplingsfrekvens på 250 Hz. En monopolar ledning ble brukt med en kombinert referanseelektrode på øreflippene. EEG-opptak ble gjort i sittende stilling. Resultatene presenteres for en tilstand av rolig våkenhet med lukkede øyne.

EEG-analyse. Digital filtrering ble tidligere brukt for å begrense EEG-frekvensområdet til et bånd fra 1,6 til 30 Hz. EEG-fragmenter som inneholdt oculomotoriske artefakter og muskelartefakter ble ekskludert. For å analysere EEG ble originale metoder brukt for å studere den dynamiske strukturen til tidssekvensen til EEG-bølger. EEG ble konvertert til en sekvens av perioder (EEG-bølger), som hver, avhengig av varigheten, tilhører ett av de seks EEG-frekvensområdene (P2: 17,5-30 Hz; P1: 12,5-17,5 Hz; a2: 9 , 5-12,5 Hz; a1: 7-9,5 Hz; 0: 4-7 Hz og 5: 1,5-4 Hz). Vi estimerte den betingede sannsynligheten for utseendet til en hvilken som helst frekvenskomponent i EEG, forutsatt at den umiddelbart ble innledet av en annen; denne sannsynligheten er lik sannsynligheten for overgangen fra den forrige frekvenskomponenten til den etterfølgende. Av numeriske verdier sannsynlighetene for overganger mellom alle spesifiserte frekvensområder utgjorde en matrise av overgangssannsynligheter på størrelse 6 x 6. For en visuell representasjon av ble det konstruert orienterte sannsynlighetsgrafer. Toppene er de ovennevnte frekvenskomponentene til EEG, kantene på grafen forbinder EEG-komponentene i forskjellige frekvensområder, tykkelsen på kanten er proporsjonal med sannsynligheten for den tilsvarende overgangen.

Statistisk dataanalyse. For å identifisere sammenhengen mellom endringer i EEG-parametere med alder, ble Pearson-korrelasjonskoeffisienter beregnet, og multippel lineær regresjonsanalyse ble brukt med ridge-estimater av regresjonsparametere med trinnvis inkludering av prediktorer. Når man analyserte de aktuelle trekk ved aldersrelaterte endringer i EEG-parametere, var prediktorene estimater av sannsynligheten for overganger mellom alle 6 frekvensområdene (36 parametere for hver EEG-avledning). Multiple korrelasjonskoeffisienter r, regresjonskoeffisienter og bestemmelseskoeffisienter (r2) ble analysert.

For å vurdere de aldersrelaterte mønstrene for EEG-mønsterdannelse ble alle skolebarn (86 personer) delt inn i tre aldersgrupper: den yngste - fra 7 til 10,9 år (n = 24), den mellomste - fra 11 til 13,9 år (n = 25), den eldste - fra 14 til 17,9 år (n = 37). Ved å bruke to-faktor variansanalyse (ANOVA) vurderte vi påvirkningen av faktorene "Kjønn" (2 graderinger), "Alder" (3 graderinger), samt effekten av deres interaksjon på EEG-indikatorer. Effekter (F-testverdier) ble analysert med et signifikansnivå på p< 0,01. Для оценки возможности возрастной классификации детей по описанным выше матрицам вероятностей переходов в 21-м отведении использовали классический дискриминантный анализ

med trinn-for-trinn-inkludering av prediktorer. Statistisk behandling av de innhentede dataene ble utført ved bruk av $1a-programvarepakken<лз1лса-Ш.

resultater

For 86 elever ble matriser for overgangssannsynligheter fra en EEG-frekvenskomponent til en annen beregnet, fra hvilke tilsvarende overgangsgrafer ble konstruert i 21 EEG-avledninger. Eksempler på slike grafer for et 7- og 16 år gammelt skolebarn er vist i fig. 1. Grafene viser en struktur av overganger som gjentas i mange avledninger, og karakteriserer en viss algoritme for å erstatte en EEG-frekvenskomponent med en annen i deres tidssekvens. Linjer (kanter) på hver av grafene som kommer fra de fleste hjørnene (hjørnepunktene tilsvarer hoved-EEG-frekvensområdene) i venstre kolonne av grafen konvergerer på høyre kolonne til 2-3 hjørner (EEG-områder). Denne konvergensen av linjer til individuelle områder gjenspeiler dannelsen av en "funksjonell kjerne" av interaksjonen mellom EEG-bølgekomponenter, som spiller en viktig rolle i å opprettholde denne strukturen til det bioelektriske aktivitetsmønsteret. Kjernen i slik interaksjon hos barn fra de lavere klassene (7-10 år) er teta- og alfa1-frekvensområdene, hos ungdom fra de eldre klassene (14-17 år) - alfa1- og alfa2-frekvensområdene, det vil si en "endring" av funksjonelle kjerner i lavfrekvent (theta) området til høyfrekvent (alfa1 og alfa2).

For grunnskoleelever er en stabil struktur av overgangssannsynligheter typisk for

occipitale, parietale og sentrale ledninger. For de fleste ungdommer i alderen 14-17 år er probabilistiske overganger allerede godt strukturert, ikke bare i occipito-parietal og sentral, men også i de temporale (T5, T6, T3, T4) regionene.

Korrelasjonsanalyse gjør det mulig å kvantifisere avhengigheten av endringer i sannsynligheten for interfrekvensoverganger på elevens alder. I fig. 2 i cellene til matrisene (bygget likt overgangssannsynlighetsmatriser, hver matrise tilsvarer en spesifikk EEG-avledning), trekanter viser bare signifikante korrelasjonskoeffisienter: toppunktet til trekanten opp karakteriserer en økning i sannsynligheten, toppunktet ned karakteriserer en reduksjon i sannsynligheten for en gitt overgang. Tilstedeværelsen av en regelmessig struktur i matrisene for alle EEG-avledninger tiltrekker seg oppmerksomhet. I kolonnene betegnet 9 og 5 er det derfor bare ikoner med toppen pekende nedover, noe som reflekterer en reduksjon med alderen i sannsynligheten for at en bølge i et hvilket som helst område (angitt vertikalt i matrisen) går over til delta- og thetabølger. rekkevidden av EEG. I kolonnene betegnet a2, p1, p2 er det bare ikoner med toppen pekende oppover, noe som gjenspeiler en økning med alderen i sannsynligheten for at en bølge i et hvilket som helst område går over til bølger i beta1, beta2 og spesielt alfa2-området til EEG frekvenser. Det kan sees at de mest uttalte aldersrelaterte endringene, i motsatte retninger, er assosiert med overganger til alfa2 og theta-områdene. En spesiell plass er okkupert av alfa 1-frekvensområdet. Sannsynligheten for overganger til dette området i alle EEG-avledninger viser en aldersavhengighet

Figur 1. Aktuelle trekk ved strukturen til gjensidige overganger av bølger med forskjellige EEG-frekvensområder hos en student 7 (I) og 16 (II) år gammel p1, p2 - beta, a1, a2 - alfa, 9 - theta, 5 - deltakomponenter ( bølger) av EEG. Overganger hvis betingede sannsynlighet overstiger 0,2 vises. Fp1 ... 02 - EEG-avledninger.

8 0 a1 a.2 P1 p2

B e a1 oh p2

e ¥ ¥ A D D

p2 y ¥ V A A

50 a! a2 P1 (52

P1 ¥ ¥ A D D

8 0 a1 a2 P1 P2

B 0 a1 a2 p2

å ¥ ¥ D A

8 0a! a.2 P1 P2

a.2 ¥ ¥ A D

¡1 У ¥ A A A

B 0 a1 oh (51 ¡52

0 ¥ ¥ A d A

B 0 a1 a2 P1 P2

(52 ¥ D A A

8 0 «1 a2 r] R2 B 0 a1 OH r2

0 ¥ A D e ¥ D

EN! ¥ ¥ a1 ¥ A

a.2 ¥ ¥ A a2 ¥ D

P1 ¥ P1 ¥ d

(52 U D R2 ¥

8 0 a1 a2 p2 B 0 a1 oe2 P1 P2

e ¥ ¥ D O ¥ ¥

EN! ¥ ¥ L A a! U ¥ D D

a2 ¥ A oa U ¥ D

Р1 У ¥ Д Р1 ¥

(52 ¥ d p2 y ¥ A

8 0 a1 a2 P1 p2 v 0 a! ss2 P1 (52

8 У У ¥ В ¥

e ¥ ¥ A A A 0 ¥ ¥ A D A

EN! ¥ ¥ A A D a1 ¥ ¥ A

a.2 ¥ A A a2 ¥ ¥ A

P1 ¥ ¥ D A P1 ¥ A

p2 ¥ ¥ D A P2 U ¥ ¥ A d A

B 0 sch a2 P1 (52 V 0 a1 012 P1 p2

B ¥ ¥ 8 ¥ ¥ D

B ¥ ¥ A 0 ¥ ¥ A

a1 ¥ ¥ A D a1 ¥ ¥ A

a.2 ¥ ¥ A a2 ¥ ¥ A

P1 ¥ ¥ A A D P1 ¥ ¥ A D

p2 U ¥ D A D (52 ¥ ¥ ¥ A d A

8 0 a1 a2 P1 p2 B 0 «1 a.2 P1 p2

0 ¥ ¥ D 0 ¥ A

a1 ¥ a! ¥A

a2 ¥ ¥ A a.2 ¥ ¥ A

P1 ¥ ¥ A P1 ¥ A

р2 ¥ р2 ¥ ¥ А А

B 0 a1 oh P1 p2

p2 U ¥ L D D

B 0 a1 a.2 P1 (52

P1 ¥ ¥ A d D

p2 ¥ ¥ A A A

Ris. 2. Endringer i sannsynlighetene for overganger mellom bølgekomponentene til de viktigste EEG-rytmene i ulike avledninger med alderen hos skolebarn (86 personer)

5 ... p2 - EEG-frekvensområder, Fp1 ... 02 - EEG-avledninger. Trekant i en celle: med apex ned - en reduksjon, med apex opp - en økning med alderen i sannsynligheten for overganger mellom EEG-komponenter med forskjellige frekvensområder. Signifikansnivå: s< 0,05 - светлый треугольник, р < 0,01 - темный треугольник.

bare i isolerte tilfeller. Men hvis du overvåker fyllingen av linjene, reduserer alfa 1-området av EEG-frekvenser med alder hos skolebarn forbindelsen med de langsomme bølgeområdene og øker forbindelsen med alfa2-området, og fungerer derved som en faktor som regulerer stabiliteten til EEG-bølgemønsteret

For å sammenligne graden av sammenheng mellom barnas alder og endringer i bølgemønsteret i hver EEG-avledning, brukte vi multippel regresjonsmetoden, som gjorde det mulig å evaluere effekten av kombinerte omorganiseringer av gjensidige overganger mellom komponenter med alle EEG-frekvenser. områder, tatt i betraktning deres gjensidige korrelasjon (for å redusere redundansen til prediktorer brukte vi ryggregresjon). Bestemmelseskoeffisienter som karakteriserer andelen variabilitet til de studerte

EEG-indikatorer, som kan forklares med påvirkning av aldersfaktoren, varierer i ulike avledninger fra 0,20 til 0,49 (tabell 1). Endringer i strukturen til overganger med alderen har visse aktuelle trekk. Dermed blir de høyeste bestemmelseskoeffisienten mellom de analyserte parameterne og alder avslørt i occipital (01, 02), parietale (P3, Rg, P4) og posterior temporale (T6, T5) avledninger, avtagende i sentrale og temporale (T4) , T3) ledninger, og også i F8 og F3, når de laveste verdiene i frontale ledninger Fp1, Fpz, Fp2, F7, F4, Fz). Basert på de absolutte verdiene av bestemmelseskoeffisientene, kan det antas at i skolealder utvikler de nevronale strukturene til de occipitale, temporale og parietale regionene seg mest dynamisk. Samtidig endres strukturen av overganger i de parietotemporale områdene i

den høyre hjernehalvdelen (P4, T6, T4) er nærmere knyttet til alder enn den venstre (P3, T5, T3).

Tabell 1

Resultater av multippel regresjon mellom variabelen "elevens alder" og sannsynlighetene for overganger

mellom alle frekvenskomponenter i EEG (36 variabler) separat for hver avledning

EEG-ledning r F df r2

Fp1 0,504 5,47* 5,80 0,208

Fpz 0,532 5,55* 5,70 0,232

Fp2 0,264 4,73* 6,79 0,208

F7 0,224 7,91* 3,82 0,196

F3 0,383 6,91** 7,78 0,327

Fz 0,596 5,90** 7,75 0,295

F4 0,524 4,23* 7,78 0,210

F8 0,635 5,72** 9,76 0,333

T3 0,632 5,01** 10,75 0,320

C3 0,703 7,32** 10,75 0,426

Cz 0,625 6,90** 7,75 0,335

C4 0,674 9,29** 7,78 0,405

T4 0,671 10,83** 6,79 0,409

T5 0,689 10,07** 7,78 0,427

P3 0,692 12,15** 6,79 0,440

Pz 0,682 13,40** 5,77 0,430

P4 0,712 11,46** 7,78 0,462

T6 0,723 9,26** 9,76 0,466

O1 0,732 12,88** 7,78 0,494

Oz 0,675 6,14** 9,66 0,381

O2 0,723 9,27** 9,76 0,466

Merk. r - koeffisient av multippel korrelasjon

mellom variabelen "studentalder" og uavhengige variabler, F - den tilsvarende verdien av F-kriteriet, signifikansnivåer: * p< 0,0005, ** p < 0,0001; r2 - скорректированный на число степеней свободы (df) коэффициент детерминации.

Den multiple korrelasjonskoeffisienten mellom skolebarns alder og verdiene av overgangssannsynligheter, beregnet for hele settet med potensielle kunder (samtidig ble overganger hvis korrelasjon med alder ikke nådde signifikansnivået 0,05 ekskludert fra den komplette listen av overganger på forhånd) var 0,89, justert r2 = 0, 72 (F (21,64) = 11,3, p< 0,0001). То есть 72 % от исходной изменчивости зависимой переменной (возраст) могут быть объяснены в рамках модели множественной линейной регрессии, где предикторами являются вероятности переходов в определенном наборе отведений ЭЭГ. В числе предикторов оказались: P3 (t/t) = -0,21; O2 (b2/t) = -0,18; C3 (b 1 /t) = -0,16; F7 (a1/t) = 0,25; T6 (d/t) = -0,20; P4 (b2/a1) = -0,21; O1 (t/ t) = -0,21; T5 (a1/a2) = -0,20; F8 (t/d) = -0,18; O1 (d/t) = -0,08; F8 (t/t) = 0,22; T6 (a1/t) = -0,26; C3 (d/t) = -0,19; C3 (b2/b1) = 0,16; F8 (b2/t) = 0,19; Fp1 (a1/a2) = -0,17; P4 (t/t) = -0,15; P3 (a2/d) = 0,11; C4 (a2/a2) = 0,16;

Fp2 (b2/bl) = 0,11; 02 (1/a2) = -0,11 (i parentes 1/ er overgangen fra komponent 1 til komponent ]). Regresjonskoeffisientens fortegn karakteriserer retningen av forholdet mellom variablene: hvis fortegnet er positivt, øker sannsynligheten for denne overgangen med alderen, hvis fortegnet er negativ, avtar sannsynligheten for denne overgangen med alderen.

Ved å bruke diskriminantanalyse basert på sannsynlighetene for EEG-overganger ble skolebarn delt inn i aldersgrupper. Av hele settet med overgangssannsynligheter ble bare 26 parametere brukt for klassifisering - i henhold til antall prediktorer oppnådd fra resultatene av multippel lineær regresjonsanalyse med ryggestimat av regresjonsparametere. Separasjonsresultatene er presentert i fig. 3. Det kan sees at de resulterende settene for ulike aldersgrupper overlapper litt. Ut fra graden av avvik fra midten av klyngen til et bestemt skolebarn eller hans plassering i en annen aldersgruppe, kan man bedømme om dannelseshastigheten for EEG-bølgemønsteret er forsinket eller avansert.

° az A p O<к о о

OfP® O ° d„ °o e A o o

6 -4 -2 0 2 46 Kanonisk re/skum 1

Ris. Fig. 3. Fordeling av skolebarn i ulike aldersgrupper (junior - junior, mellom - middels, senior - senior) på diskriminantfeltet Overgangssannsynlighetene for EEG-komponenter (bølger), signifikante i henhold til resultatene av multippel regresjon, ble valgt. som prediktorer i diskriminantanalysen.

Egenskaper i den aldersrelaterte dynamikken ved dannelsen av EEG-bølgemønsteret hos jenter og gutter avsløres (tabell 2). I følge variansanalyse er hovedeffekten av kjønnsfaktoren mer uttalt i de parietotemporale regionene enn i de frontosentrale regionene og fremheves i lederne av høyre hjernehalvdel. Kjønnsfaktorens innflytelse er at hos gutter er sammenhengen mellom alfa2- og lavfrekvent alfa 1-bånd mer uttalt, og hos jenter er sammenhengen mellom alfa2- og de høyfrekvente betafrekvensområdene mer uttalt.

Effekten av samspillet mellom faktorer assosiert med aldersdynamikk er bedre manifestert i EEG-parametere av frontale og temporale (også hovedsakelig til høyre). Det er hovedsakelig assosiert med en reduksjon i sannsynligheten for

tabell 2

Forskjeller i sannsynligheten for overganger mellom EEG-frekvenskomponenter og deres aldersdynamikk hos jenter og gutter (ANOVA-data for EEG-avledninger)

Overgang mellom EEG-frekvenskomponenter

EEG-avledning Hovedeffekt av faktoren Kjønn Effekt av interaksjon av faktorer Kjønn*Alder

Fp1 ß1-0 a1- 5 0-0

Fp2 ß2-0 a1-0 0-ß1

T4 ß2-a1 0-a1 ß2-0 a2-0 a1-0 a1-5

T6 a2-a1 a2- ß1 a1-ß1 a2-0 a1-0

P4 a2-a1 ß2-a1 a1-0 a1-5

O2 a2-a1 a2-ß1 a1-ß2 a1-a1 0-0

Merk. p2 ... 5 - EEG-komponenter Sannsynlighetene for overganger presenteres med signifikansnivået for påvirkning av faktoren Kjønn (samspill mellom faktorene Kjønn og Alder) p< 0,01. Отведения Fpz, F7, F8, F3, F4, Т3, С2, 02 в таблице не представлены из-за отсутствия значимых эффектов влияния фактора Пол и взаимодействия факторов.

overganger fra alfa- og beta-frekvensområdene til theta-området. Samtidig observeres en raskere nedgang i sannsynligheten for overgang fra beta- og alfa-området til theta-frekvensområdet hos gutter mellom ungdoms- og ungdomsskolealder, mens hos jenter - mellom middels og eldre aldersgrupper.

Diskusjonen om resultatene

Basert på analysen ble således frekvenskomponenter av EEG identifisert som bestemmer aldersrelatert omorganisering og spesifisiteten til mønstre av bioelektrisk aktivitet i hjernen hos nordlige skolebarn. Kvantitative indikatorer for dannelsen med alderen av de dynamiske forholdene til de viktigste EEG-rytmene hos barn og ungdom ble oppnådd, tatt i betraktning kjønnskarakteristikker, som gjør det mulig å kontrollere tempoet i aldersrelatert utvikling og mulige avvik i utviklingsdynamikken .

Således ble det hos barneskolebarn funnet en stabil struktur av den tidsmessige organiseringen av EEG-rytmer i oksipitale, parietale og sentrale ledninger. Hos de fleste ungdommer i alderen 14-17 år er EEG-mønsteret godt strukturert ikke bare i occipito-parietal og sentral, men også i de temporale regionene. Dataene som er oppnådd bekrefter ideen om den sekvensielle utviklingen av hjernestrukturer og trinnvis dannelse av rytmogenese og integrerende funksjoner til de tilsvarende hjerneregionene. Det er kjent at de sensoriske og motoriske områdene i cortex

modnes innen grunnskoleperioden, senere modnes multimodale og assosiative soner, og dannelsen av frontal cortex fortsetter til voksen alder. I en yngre alder er bølgestrukturen til EEG-mønsteret mindre organisert (diffus) i naturen. Gradvis, med alderen, begynner strukturen til EEG-mønsteret å få en organisert karakter, og i en alder av 17-18 nærmer det seg voksnes.

Kjernen i den funksjonelle interaksjonen av EEG-bølgekomponenter hos barn i barneskolealder er teta- og alfa1-frekvensområdene, i eldre skolealder - alfa1- og alfa2-frekvensområder. I perioden fra 7 til 18 år reduseres sannsynligheten for interaksjon av bølger av alle frekvensområder av EEG-rytmer med bølger av delta- og theta-områdene, med en samtidig økning i interaksjon med bølger i beta- og alfa2-områdene. I størst grad manifesteres dynamikken til de analyserte EEG-indikatorene i de parietale og temporo-occipitale regionene i hjernebarken. De største kjønnsforskjellene i de analyserte EEG-parametrene oppstår i pubertetsperioden. I en alder av 16-17, hos jenter, er den funksjonelle kjernen i samspillet mellom bølgekomponenter, som støtter strukturen til EEG-mønsteret, dannet i alfa2-beta1-området, mens hos gutter - i alpha2-alpha1-området. Det bør imidlertid bemerkes at den aldersrelaterte dannelsen av EEG-mønsteret i forskjellige områder av hjernebarken fortsetter heterokront, og gjennomgår en viss desorganisering med en økning i theta-aktivitet under puberteten. Disse avvikene fra den generelle dynamikken er mest uttalt under puberteten hos jenter.

Studier har vist at barn i Arkhangelsk-regionen, sammenlignet med barn som bor i Moskva-regionen, har en forsinkelse i puberteten på ett til to år. Dette kan skyldes påvirkningen av klimatiske og geografiske forhold i miljøet, som bestemmer egenskapene til den hormonelle utviklingen til barn i de nordlige regionene.

En av faktorene for den økologiske ugunstigheten til det menneskelige habitatet i nord er mangelen eller overskuddet av kjemiske elementer i jord og vann. Innbyggere i Arkhangelsk-regionen har en mangel på kalsium, magnesium, fosfor, jod, fluor, jern, selen, kobolt, kobber og andre elementer. Forstyrrelser i mikro- og makroelementbalanse ble også identifisert hos barn og ungdom, hvis EEG-data er presentert i dette arbeidet. Dette kan også påvirke arten av aldersrelatert morfofunksjonell utvikling av ulike kroppssystemer, inkludert sentralnervesystemet, siden essensielle og andre kjemiske elementer er en integrert del av mange proteiner og er involvert i de viktigste molekylære biokjemiske prosessene, og noen av de er giftige.

Arten av adaptive endringer og graden

deres alvorlighetsgrad bestemmes i stor grad av kroppens adaptive evner, avhengig av individuelle typologiske egenskaper, følsomhet og motstand mot visse påvirkninger. Studiet av utviklingstrekkene til barnets kropp og dannelsen av EEG-strukturen er et viktig grunnlag for dannelsen av ideer om de forskjellige stadiene av ontogenese, tidlig oppdagelse av lidelser og utvikling av mulige metoder for å korrigere dem.

Arbeidet ble utført under Grunnforskningsprogram nr. 18 til Presidiet til det russiske vitenskapsakademiet.

Bibliografi

1. Boyko E. R. Fysiologiske og biokjemiske grunnlaget for menneskelivet i nord. Ekaterinburg: Ural-grenen til det russiske vitenskapsakademiet, 2005. 190 s.

2. Gorbatsjov A.L., Dobrodeeva L.K., Tedder Yu.R., Shatsova E.N. Biogeokjemiske egenskaper i de nordlige regionene. Mikroelementstatus for befolkningen i Arkhangelsk-regionen og prognose for utvikling av endemiske sykdommer // Human Ecology. 2007. nr. 1. S. 4-11.

3. Gudkov A. B., Lukmanova I. B., Ramenskaya E. B. Mann i den subpolare regionen i det europeiske nord. Økologiske og fysiologiske aspekter. Arkhangelsk: IPC NARFU, 2013. 184 s.

4. Demin D. B., Poskotinova L. V., Krivonogova E. V. Varianter av aldersrelatert dannelse av EEG-strukturen til ungdom i de subpolare og polare områdene i det europeiske nord // Bulletin of the Northern (Arctic) Federal University. Serien "Medisinske og biologiske vitenskaper". 2013. nr. 1. S. 41-45.

5. Jos Yu. S., Nekhoroshkova A. N., Gribanov A. V. Funksjoner ved elektroencefalogrammet og fordeling av nivået av konstant hjernepotensial hos nordlige barn i grunnskolealder // Human Ecology. 2014. nr. 12. S. 15-20.

6. Kubasov R.V., Demin D.B., Tipisova E.V., Tkachev A.V. Hormonell forsyning av hypofysen - skjoldbruskkjertelen - gonadesystemet hos gutter under puberteten som bor i Konosha-distriktet i Arkhangelsk-regionen // Økologiperson. 2004. App. T. 1, nr. 4. s. 265-268.

7. Kudrin A.V., Gromova O.A. Mikroelementer i nevrologi. M.: GEOTAR-Media, 2006. 304 s.

8. Lukmanova N. B., Volokitina T. V., Gudkov A. B., Safonova O. A. Dynamics of parameters of psychomotor development of children 7 - 9 years old // Human Ecology. 2014. nr. 8. s. 13-19.

9. Nifontova O. L., Gudkov A. B., Shcherbakova A. E. Kjennetegn på hjertefrekvensparametere hos barn av urbefolkningen i Khanty-Mansi Autonomous Okrug // Human Ecology. 2007. nr. 11. S. 41-44.

10. Novikova L. A., Farber D. A. Funksjonell modning av cortex og subkortikale strukturer i ulike perioder i henhold til elektroencefalografiske studier // Manual of Physiology / red. Chernigovsky V. N. L.: Nauka, 1975. S. 491-522.

11. Dekret fra den russiske føderasjonens regjering av 21. april 2014 nr. 366 "Om godkjenning av den russiske føderasjonens statsprogram "Sosioøkonomisk utvikling av den arktiske sonen i den russiske føderasjonen for perioden frem til 2020." Tilgang fra det juridiske referansesystemet "ConsultantPlus".

12. Soroko S.I., Burykh E.A., Bekshaev S.S., Sido-

Renko G.V., Sergeeva E.G., Khovanskikh A.E., Kormilitsyn B.N., Moralev S.N., Yagodina O.V., Dobrodeeva L.K., Maksimova I.A., Protasova O. V. Funksjoner ved dannelsen av systemisk hjerneaktivitet hos barn i det europeiske/russiske nord (problemartikkel) Fysiologisk tidsskrift oppkalt etter. I. M. Sechenov. 2006. T. 92, nr. 8. S. 905-929.

13. Soroko S. I., Maksimova I. A., Protasova O. V. Alder og kjønnskarakteristikker av innholdet av makro- og mikroelementer i kroppene til barn i det europeiske nord // Human Physiology. 2014. T. 40. Nr. 6. S. 23-33.

14. Tkachev A.V. Påvirkning av naturlige faktorer i nord på det menneskelige endokrine systemet // Problemer med menneskelig økologi. Arkhangelsk, 2000. s. 209-224.

15. Tsitseroshin M. N., Shepovalnikov A. N. Dannelse av integrerende funksjon av hjernen. St. Petersburg : Nauka, 2009. 250 s.

16. Baars, B. J. The conscious access hypothesis: Origins and recent evidence // Trends in Cognitive Sciences. 2002. Vol. 6, N 1. S. 47-52.

17. Clarke A. R., Barry R. J., Dupuy F. E., McCarthy R., Selikowitz M., Heaven P. C. L. Childhood EEG as a predictor of adult attention-deficit/hyperactivity disorder // Clinical Neurophysiology. 2011. Vol. 122. S. 73-80.

18. Loo S. K., Makeig S. Klinisk nytte av EEG ved oppmerksomhetssvikt/hyperaktivitetsforstyrrelse: en forskningsoppdatering // Neurotherapeutics. 2012. Vol. 9, N 3. P. 569-587.

19. SowellE. R., Trauner D. A., Gamst A., Jernigan T. L. Utvikling av kortikale og subkortikale hjernestrukturer i barndom og ungdom: en strukturell MR-studie // Developmental Medicine and Child Neurology. 2002. Vol. 44, N 1. S. 4-16.

1. Bojko E. R. Fiziologo-biochimicheskie osnovy zhiznedeyatelnosti cheloveka na Alvorlig. Jekaterinburg, 2005. 190 s.

2. Gorbatsjov A.L., Dobrodeeva L.K., Tedder Yu. R., Shacova E. N. Biogeokjemiske egenskaper i de nordlige regionene. Sporelementstatus for befolkningen i Arkhangelsk-regionen og prognosen for endemiske sykdommer. Ekologiya cheloveka. 2007, 1, s. 4-11.

3. Gudkov A. B., Lukmanova I. B., Ramenskaya E. B. Chelovek v Pripolyarnom regione Evropejskogo Severa. Ekologo-fiziologicheskie aspekty. Arkhangelsk, 2013, 184 s.

4. Demin D. B., Poskotinova L. V., Krivonogova E. V. Varianter av EEG-dannelse hos ungdommer som bor i subpolare og polare områder i Nord-Russland. Vestnik Severnogo (Arkticheskogo) federalnogo universiteta, seriya "Mediko-biologicheskie nauki" . 2013, 1, s. 41-45.

5. Dzhos Yu. S., Nekhoroshkova A. N., Gribanov A. V. Egenskaper ved EEG og DC-potensialet til hjernen hos nordlige skolebarn. Ekologiya cheloveka. 2014, 12, s. 15-20.

6. Kubasov R. V., Demin D. B., Tipisova E. V., Tkachev A. V. Hormonell tilførsel av hypofyse-skjoldbruskkjertel-kjertelsystem hos gutter under puberteten som bor i Konosha-distriktet i Arkhangelsk-regionen. Ekologiya cheloveka. 2004, 1 (4), s. 265-268.

7. Kudrin A. V., Gromova O. A. Mikroelementyi v nevro-logii. Moskva, 2006, 304 s.

8. Lukmanova N. B., Volokitina T. V., Gudkov A. B., Safonova O. A. Endringer av psykomotoriske utviklingsparametre på 7-9 år. o. barn. Ekologiya cheloveka. 2014, 8, s. 13-19.

9. Nifontova O. L., Gudkov A. B., Shherbakova A. Je. Beskrivelse av parametere for hjerterytme hos urfolksbarn i Khanty-Mansiisky autonome område. Ekologiya cheloveka. 2007, 1 1, s. 41-44.

10. Novikova L. A., Farber D. A. Funkcionalnoe sozrevanie kory i podkorkovych struktur v razlichnye periody po dannym elektroencefalograficheskich issledovanij. Rukovodstvo po fiziologii. Ed. V. N. Chernigovsky. Leningrad, 1975, s. 491-522.

11. Postanovlenie Pravitelstva RF fra 21.04.2014 g. No. 366 “Ob utverzhdenii Gosudarstvennoj programmy Rossijskoj Federacii “Social-ekonomicheskoe razvitie Arkticheskoj zony Rossijskoj Federacii na period do 2020 goda” Dostup iz sprav.- pravovoj sistemy “KonsultantPlyus”.

12. Soroko S. I., Burykh E. A., Bekshaev S. S., Sidorenko G. V., Sergeeva E. G., Khovanskich A. E., Kormilicyn B. N., Moralev S. N., Yagodina O. V., Dobrodeeva L. K., Vaksim Proactas I. hos barn under forholdene i det europeiske nord (en problemstudie). Rossiiskii fiziologicheskii jurnal imeni I. M. Sechenova / Rossiiskaia akademiia nauk. 2006, 92 (8), s. 905-929.

13. Soroko S. I., Maksimova I. A., Protasova O. V Alder og kjønnskarakteristikker av innholdet av makro- og sporelementer i organismene til barna fra det europeiske nord. Phiziologiya cheloveka. 2014, 40 (6), s. 23-33.

14. Tkachev A. V. Vliyanie prirodnych faktorov Severa na endokrinnuyu sistemu cheloveka. Problemer med økologi i cheloveka. Arkhangelsk. 2000, s. 209-224.

15. Ciceroshin M. N., Shepovalnikov A. N. Stanovlenie integrativnojfunkcii mozga. St. Petersburg, 2009, 250 s.

16. Baars B. J. Den bevisste tilgangshypotesen: Opprinnelse og nyere bevis. Trender i kognitiv vitenskap. 2002, 6 (1), s. 47-52.

17. Clarke A. R., Barry R. J., Dupuy F. E., McCarthy R., Selikowitz M., Heaven P. C. L. Childhood EEG som en prediktor for voksen oppmerksomhetssvikt/hyperaktivitetsforstyrrelse. Klinisk nevrofysiologi. 2011, 122, s. 73-80.

18. Loo S. K., Makeig S. Klinisk nytte av EEG ved oppmerksomhetssvikt/hyperaktivitetsforstyrrelse: en forskningsoppdatering. Nevroterapeutika. 2012, 9 (3), s. 569-587.

19. Sowell E. R., Trauner D. A., Gamst A., Jernigan T. L. Utvikling av kortikale og subkortikale hjernestrukturer i barndom og ungdomsår: en strukturell MR-studie. Utviklingsmedisin og barnenevrologi. 2002, 44 (1), s. 4-16.

Kontaktinformasjon:

Rozhkov Vladimir Pavlovich - kandidat for biologiske vitenskaper, ledende forsker ved Institute of Evolutionary Physiology and Biochemistry oppkalt etter. I. M. Sechenov russiske vitenskapsakademi"

Adresse: 194223, St. Petersburg, Thorez Ave., 44

Hovedtrekket ved EEG, som gjør det til et uunnværlig verktøy for utviklingspsykofysiologi, er dens spontane, autonome natur. Regelmessig elektrisk aktivitet i hjernen kan detekteres allerede i fosteret, og stopper først ved inntreden av døden. Samtidig dekker aldersrelaterte endringer i hjernens bioelektriske aktivitet hele perioden med ontogenese fra øyeblikket den inntreffer på et visst (og ennå ikke nøyaktig etablert) stadium av intrauterin hjerneutvikling til en persons død. En annen viktig omstendighet som tillater produktiv bruk av EEG i studiet av hjerneontogenese er muligheten for kvantitativ vurdering av endringene som oppstår.

Studier av ontogenetiske transformasjoner av EEG er svært mange. Den aldersrelaterte dynamikken til EEG studeres i hvile, i andre funksjonstilstander (søvn, aktiv våkenhet, etc.), samt under påvirkning av ulike stimuli (visuelle, auditive, taktile). Basert på mange observasjoner er det identifisert indikatorer for hvilke aldersrelaterte transformasjoner som bedømmes gjennom ontogenesen, både i modningsprosessen (se kapittel 12.1.1.) og under aldring. Først av alt er dette egenskapene til frekvens-amplitudespekteret til det lokale EEG, dvs. aktivitet registrert på individuelle punkter i hjernebarken. For å studere forholdet mellom bioelektrisk aktivitet registrert fra ulike punkter i cortex, brukes spektral-korrelasjonsanalyse (se kapittel 2.1.1) med en vurdering av koherensfunksjonene til individuelle rytmiske komponenter.

Aldersrelaterte endringer i den rytmiske sammensetningen av EEG. De mest studerte i denne forbindelse er aldersrelaterte endringer i frekvens-amplitudespekteret til EEG i forskjellige områder av hjernebarken. Visuell analyse av EEG viser at hos våkne nyfødte domineres EEG av langsomme uregelmessige oscillasjoner med en frekvens på 1–3 Hz og en amplitude på 20 μV. Imidlertid inneholder EEG-frekvensspekteret deres frekvenser i området fra 0,5 til 15 Hz. De første manifestasjonene av rytmisk orden vises i de sentrale sonene, fra den tredje måneden av livet. I løpet av det første leveåret observeres en økning i frekvensen og stabiliseringen av den grunnleggende rytmen til barnets elektroencefalogram. Tendensen til en økning i den dominerende frekvensen fortsetter i videre utviklingsstadier. Etter 3 år er dette allerede en rytme med en frekvens på 7–8 Hz, med 6 år – 9–10 Hz (Farber, Alferova, 1972).

En av de mest kontroversielle er spørsmålet om hvordan man kan kvalifisere de rytmiske komponentene i EEG av små barn, dvs. hvordan man kan korrelere klassifiseringen av rytmer etter frekvensområder som er akseptert for voksne (se kapittel 2.1.1) med de rytmiske komponentene som er tilstede i EEG til barn i de første leveårene. Det er to alternative tilnærminger for å løse dette problemet.

Den første antar at delta-, theta-, alfa- og betafrekvensområdene har forskjellig opprinnelse og funksjonell betydning. I spedbarnsalderen viser langsom aktivitet seg å være kraftigere, og i videre ontogenese er det en endring i dominansen av aktivitet fra langsomme til raske rytmiske komponenter. Med andre ord dominerer hvert EEG-frekvensbånd i ontogeni etter hverandre (Garshe, 1954). I henhold til denne logikken ble 4 perioder identifisert i dannelsen av bioelektrisk aktivitet i hjernen: 1 periode (opptil 18 måneder) – dominans av deltaaktivitet, hovedsakelig i de sentrale parietale ledningene; 2. periode (1,5 år – 5 år) – dominans av theta-aktivitet; 3. periode (6 – 10 år) – dominans av alfaaktivitet (labil fase); 4. periode (etter 10 leveår) dominans av alfaaktivitet (stabil fase). I de to siste periodene oppstår maksimal aktivitet i de occipitale områdene. Basert på dette ble det foreslått å vurdere forholdet mellom alfa og theta aktivitet som en indikator (indeks) på hjernemodenhet (Matousek, Petersen, 1973).

En annen tilnærming vurderer den grunnleggende, dvs. den dominerende rytmen i elektroencefalogrammet, uavhengig av dets frekvensparametere, som en ontogenetisk analog av alfarytmen. Grunnlaget for en slik tolkning er inneholdt i de funksjonelle egenskapene til den dominerende rytmen i EEG. De kommer til uttrykk i «prinsippet om funksjonell topografi» (Kuhlman, 1980). I samsvar med dette prinsippet utføres identifisering av frekvenskomponenten (rytmen) på grunnlag av tre kriterier: 1) frekvensen til den rytmiske komponenten; 2) den romlige plasseringen av dets maksimum i visse områder av hjernebarken; 3) EEG-reaktivitet til funksjonelle belastninger.

Ved å bruke dette prinsippet på analysen av EEG til spedbarn, viste T.A. Stroganova at frekvenskomponenten på 6–7 Hz, registrert i oksipitalregionen, kan betraktes som en funksjonell analog av alfarytmen eller som selve alfarytmen. Siden denne frekvenskomponenten har en liten spektral tetthet i tilstanden av visuell oppmerksomhet, men blir dominerende i et jevnt mørkt synsfelt, som som kjent karakteriserer alfarytmen til en voksen (Stroganova et al., 1999).

Den uttalte posisjonen virker overbevisende argumentert. Likevel forblir problemet som helhet uløst, fordi den funksjonelle betydningen av de gjenværende rytmiske komponentene i EEG til spedbarn og deres forhold til EEG-rytmene til en voksen: delta, theta og beta er ikke klart.

Fra det ovenstående blir det klart hvorfor problemet med forholdet mellom theta- og alfarytmer i ontogenese er gjenstand for debatt. Theta-rytmen er fortsatt ofte betraktet som en funksjonell forløper for alfa-rytmen, og det erkjennes derfor at alfa-rytmen er praktisk talt fraværende i EEG av små barn. Forskere som holder seg til denne posisjonen anser det ikke som mulig å betrakte den rytmiske aktiviteten som dominerer i EEG hos små barn som alfarytmen (Shepovalnikov et al., 1979).

Imidlertid, uavhengig av hvordan disse frekvenskomponentene i EEG tolkes, aldersrelatert dynamikk, som indikerer et gradvis skifte i frekvensen til den dominerende rytmen mot høyere verdier i området fra theta-rytmen til den høyfrekvente alfarytmen, er et udiskutabelt faktum (for eksempel fig. 13.1).

Heterogenitet av alfarytmen. Det er fastslått at alfaområdet er heterogent, og avhengig av frekvensen kan det skilles ut en rekke delkomponenter som tilsynelatende har ulik funksjonell betydning. Et betydelig argument for å identifisere smalbåndede alfa-underbånd er den ontogenetiske dynamikken i deres modning. De tre underbåndene inkluderer: alfa 1 – 7,7 – 8,9 Hz; alfa 2 – 9,3 – 10,5 Hz; alfa 3 – 10,9 – 12,5 Hz (Alferova, Farber, 1990). Fra 4 til 8 år dominerer alfa 1, etter 10 år dominerer alfa 2, og ved 16 til 17 år dominerer alfa 3 i spekteret.

Komponentene i alfarytmen har også forskjellig topografi: alfa-1-rytmen er mer uttalt i de bakre delene av cortex, hovedsakelig i parietale. Det regnes som lokalt i motsetning til alfa 2, som er vidt distribuert i cortex, med en topp i occipital-regionen. Den tredje alfakomponenten, den såkalte murrytmen, har et aktivitetsfokus i de fremre regionene: de sensorimotoriske områdene i cortex. Den har også en lokal karakter, siden kraften avtar kraftig med avstanden fra de sentrale sonene.

Den generelle trenden med endringer i de viktigste rytmiske komponentene manifesteres i en reduksjon i alvorlighetsgraden av den langsomme komponenten alfa-1 med alderen. Denne komponenten av alfarytmen oppfører seg som theta- og delta-områdene, hvis kraft avtar med alderen, og kraften til alfa 2- og alfa-3-komponentene, som beta-området, øker. Imidlertid er betaaktivitet hos normale friske barn lav i amplitude og kraft, og i noen studier blir ikke dette frekvensområdet engang manipulert på grunn av det relativt sjeldne i normale prøver.

Egenskaper ved EEG i puberteten. Den progressive dynamikken til EEG-frekvenskarakteristikker forsvinner i ungdomsårene. I de innledende stadiene av puberteten, når aktiviteten til hypothalamus-hypofyseregionen i de dype strukturene i hjernen øker, endres den bioelektriske aktiviteten til hjernebarken betydelig. I EEG øker kraften til langsomme bølgekomponenter, inkludert alfa-1, og kraften til alfa-2 og alfa-3 reduseres.

I puberteten blir forskjeller i biologisk alder merkbare, spesielt mellom kjønnene. For eksempel, hos jenter 12–13 år (som opplever stadium II og III av puberteten), er EEG preget av større intensitet av theta-rytmen og alfa 1-komponenten sammenlignet med gutter. Ved 14–15 år observeres det motsatte bildet. Jentene fullfører finalen sin ( TU og U) pubertetsstadiet, når aktiviteten til hypothalamus-hypofysen minker og negative trender i EEG gradvis forsvinner. Hos gutter i denne alderen dominerer stadium II og III av puberteten, og tegnene på regresjon oppført ovenfor observeres.

Ved 16-årsalderen forsvinner disse forskjellene mellom kjønnene praktisk talt, siden de fleste ungdommer går inn i siste fase av puberteten. Den progressive utviklingsretningen gjenopprettes. Frekvensen av den grunnleggende EEG-rytmen øker igjen og får verdier nær voksentypen.

Egenskaper ved EEG i aldring. Under aldringsprosessen skjer det betydelige endringer i mønsteret av elektrisk aktivitet i hjernen. Det er fastslått at det etter 60 år er en nedgang i frekvensen av hoved-EEG-rytmene, først og fremst i alfarytmeområdet. Hos personer i alderen 17–19 år og 40–59 år er frekvensen av alfarytmen den samme og er omtrent 10 Hz. Ved en alder av 90 faller den til 8,6 Hz. Bremsing av alfarytmefrekvensen kalles det mest stabile "EEG-symptomet" på hjernealdring (Frolkis, 1991). Sammen med dette øker langsom aktivitet (delta- og theta-rytmer), og antallet theta-bølger er større hos individer med risiko for å utvikle vaskulær psykologi.

Sammen med dette, hos personer over 100 år - langlever med en tilfredsstillende helsetilstand og bevarte mentale funksjoner - er den dominerende rytmen i oksipitalregionen innenfor området 8 - 12 Hz.

Regional dynamikk for modning. Inntil nå, når vi diskuterer den aldersrelaterte dynamikken til EEG, har vi ikke spesifikt analysert problemet med regionale forskjeller, dvs. forskjeller mellom EEG-indikatorer for forskjellige kortikale soner i begge halvkuler. Imidlertid eksisterer slike forskjeller, og det er mulig å identifisere en viss sekvens av modning av individuelle kortikale soner basert på EEG-indikatorer.

Dette er for eksempel bevist av data fra amerikanske fysiologer Hudspeth og Pribram, som sporet modningsbanene (fra 1 til 21 år) av EEG-frekvensspekteret til forskjellige områder av den menneskelige hjernen. Basert på EEG-indikatorer identifiserte de flere modningsstadier. For eksempel dekker den første en periode fra 1 til 6 år og er preget av en rask og synkron modningshastighet av alle soner i cortex. Den andre fasen varer fra 6 til 10,5 år, og toppen av modningen nås i de bakre delene av cortex ved 7,5 år, hvoretter de fremre delene av cortex begynner å utvikle seg raskt, som er forbundet med implementeringen av frivillig regulering og kontroll over atferd.

Etter 10,5 år er synkroniseringen av modning forstyrret, og 4 uavhengige modningsbaner skilles ut. I følge EEG-indikatorer er de sentrale områdene av hjernebarken ontogenetisk den tidligste modningssonen, og venstre frontal modnes tvert imot sist; modningen er assosiert med dannelsen av hovedrollen til de fremre delene av venstre. halvkule i organisering av (Hudspeth, Pribram, 1992). Relativt sene perioder med modning av venstre frontalsone av cortex ble også notert gjentatte ganger i arbeidene til D. A. Farber og kolleger.

Aldersrelaterte endringer i hjernens bioelektriske aktivitet dekker en betydelig periode med ontogenese fra fødsel til ungdomsår. Basert på mange observasjoner er det identifisert tegn som man kan bedømme modenheten til hjernens bioelektriske aktivitet. Disse inkluderer: 1) trekk ved frekvens-amplitudespekteret til EEG; 2) tilstedeværelsen av stabil rytmisk aktivitet; 3) gjennomsnittlig frekvens av de dominerende bølgene; 4) EEG-trekk i forskjellige områder av hjernen; 5) trekk ved generalisert og lokal fremkalt hjerneaktivitet; 6) trekk ved den romlige og tidsmessige organiseringen av hjernebiopotensialer.

De mest studerte i denne forbindelse er aldersrelaterte endringer i frekvens-amplitudespekteret til EEG i forskjellige områder av hjernebarken. Nyfødte er preget av uregelmessig aktivitet med en amplitude på omtrent 20 µV og frekvens 1-6 Hz De første tegnene på rytmisk orden vises i de sentrale sonene fra og med den tredje måneden av livet. I løpet av det første leveåret observeres en økning i frekvensen og stabiliseringen av den grunnleggende rytmen til barnets EEG. Tendensen til en økning i den dominerende frekvensen fortsetter i videre utviklingsstadier. I en alder av 3 er dette allerede en rytme med en frekvens på 7-8 Hz, innen 6 år - 9-10 Hz etc. . På et tidspunkt ble det antatt at hvert EEG-frekvensbånd dominerer i ontogenese etter hverandre. I henhold til denne logikken ble 4 perioder skilt i dannelsen av bioelektrisk aktivitet i hjernen: 1. periode (opptil 18 måneder) - dominans av deltaaktivitet, hovedsakelig i de sentrale parietale ledningene; 2. periode (1,5 år - 5 år) - dominans av theta-aktivitet; 3. periode (6-10 år) - dominans av alfaaktivitet (labil

fase); 4. periode (etter 10 leveår) - dominans av alfaaktivitet (stabil fase). I de to siste periodene oppstår maksimal aktivitet i de occipitale områdene. Basert på dette ble det foreslått å vurdere forholdet mellom alfa- og theta-aktivitet som en indikator (indeks) for hjernemodenhet.

Problemet med forholdet mellom theta- og alfarytmer i ontogenese er imidlertid gjenstand for debatt. I følge en oppfatning blir theta-rytmen betraktet som en funksjonell forløper for alfa-rytmen, og derfor er det anerkjent at i EEG av små barn er alfa-rytmen praktisk talt fraværende. Forskere som holder seg til denne posisjonen anser det som uakseptabelt å betrakte den rytmiske aktiviteten som dominerer i EEG hos små barn som alfarytmen; fra andres perspektiv er den rytmiske aktiviteten til spedbarn i området 6-8 Hz i sine funksjonelle egenskaper er den analog med alfarytmen.

De siste årene har det blitt slått fast at alfaområdet er heterogent, og i det kan man avhengig av frekvensen skille ut en rekke delkomponenter som tilsynelatende har ulik funksjonell betydning. Et betydelig argument for å identifisere smalbåndede alfa-underbånd er den ontogenetiske dynamikken i deres modning. De tre underbåndene inkluderer: alfa 1 - 7,7-8,9 Hz; alfa 2 - 9,3-10,5 Hz; alfa 3 - 10,9-12,5 Hz. Fra 4 til 8 år dominerer alfa 1, etter 10 år dominerer alfa 2, og etter 16-17 år dominerer alfa 3 i spekteret.

Studier av aldersrelatert EEG-dynamikk utføres i hvile, i andre funksjonstilstander (soya, aktiv våkenhet, etc.), samt under påvirkning av ulike stimuli (visuelle, auditive, taktile).

Studie av sensorisk spesifikke hjernereaksjoner på stimuli av ulike modaliteter, dvs. EP viser at lokale hjerneresponser i projeksjonssonene til cortex registreres fra det øyeblikket barnet er født. Imidlertid indikerer konfigurasjonen og parametrene forskjellige grader av modenhet og avvik med de for en voksen i forskjellige modaliteter. For eksempel, i projeksjonssonen til en funksjonelt mer signifikant og morfologisk mer moden somatosensorisk analysator på fødselstidspunktet, inneholder EP-er de samme komponentene som hos voksne, og deres parametere når modenhet allerede i de første ukene av livet. Samtidig er visuelle og auditive EP-er mye mindre modne hos nyfødte og spedbarn.

Den visuelle EP-en til nyfødte er en positiv-negativ oscillasjon registrert i projeksjon occipital-regionen. De viktigste endringene i konfigurasjonen og parametrene til slike VP-er skjer i de to første leveårene. I løpet av denne perioden blir EP-er per flash transformert fra en positiv-negativ oscillasjon med en latens på 150-190 ms inn i en flerkomponentreaksjon, som generelt sett vedvarer i videre ontogenese. Endelig stabilisering av komponentsammensetningen til slike VP-er

oppstår i en alder av 5-6 år, når hovedparametrene til alle komponentene i visuell EP til et blits er innenfor de samme grensene som hos voksne. Den aldersrelaterte dynamikken til EP-er til romlig strukturerte stimuli (sjakkfelt, gitter) er forskjellig fra responser på et blink. Den endelige utformingen av komponentsammensetningen til disse VP-ene skjer i opptil 11-12 år.

Endogene, eller "kognitive" komponenter av EP, som reflekterer tilbudet av mer komplekse aspekter ved kognitiv aktivitet, kan registreres hos barn i alle aldre, fra spedbarnsalderen, men i hver alder har de sine egne spesifikasjoner. De mest systematiske fakta ble innhentet i studiet av aldersrelaterte endringer i P3-komponenten i beslutningssituasjoner. Det er fastslått at i aldersområdet fra 5-6 år til voksen alder er det en reduksjon i den latente perioden og en reduksjon i amplituden til denne komponenten. Det antas at den kontinuerlige karakteren av endringer i disse parameterne skyldes det faktum at vanlige generatorer av elektrisk aktivitet fungerer i alle aldre.

Dermed åpner studiet av EP-ontogenese muligheter for å studere arten av aldersrelaterte endringer og kontinuitet i funksjonen til hjernemekanismene for perseptuell aktivitet.

ONTOGENETISK STABILITET AV EEG- OG EP-PARAMETRE

Variasjonen av bioelektrisk aktivitet i hjernen, som andre individuelle egenskaper, har to komponenter: intra-individuell og inter-individ. Intraindividuell variabilitet karakteriserer reproduserbarheten (test-retest reliabilitet) av EEG og EP parametere i gjentatte studier. Under konstante forhold er reproduserbarheten av EEG og EP hos voksne ganske høy. Hos barn er reproduserbarheten til de samme parameterne lavere, dvs. de utmerker seg ved betydelig større intra-individuell variasjon av EEG og EP.

Individuelle forskjeller mellom voksne individer (interindividuell variasjon) gjenspeiler arbeidet til stabile nerveformasjoner og bestemmes i stor grad av genotypefaktorer. Hos barn skyldes interindividuell variasjon ikke bare individuelle forskjeller i funksjonen til allerede etablerte nervestrukturer, men også individuelle forskjeller i modningshastigheten til sentralnervesystemet. Derfor er det hos barn nært knyttet til begrepet ontogenetisk stabilitet. Dette konseptet innebærer ikke fravær av endringer i de absolutte verdiene til modningsindikatorer, men den relative konstanten av frekvensen av aldersrelaterte transformasjoner. Graden av ontogenetisk stabilitet til en bestemt indikator kan bare vurderes i longitudinelle studier som sammenligner de samme indikatorene hos de samme barna på forskjellige stadier av ontogenese. Bevis på ontogenetisk stabilitet

Styrken på tegnet kan bestemmes av konstansen til rangeringsplassen som barnet opptar i gruppen under gjentatte undersøkelser. For å vurdere ontogenetisk stabilitet brukes ofte Spearmans rangkorrelasjonskoeffisient, fortrinnsvis justert for alder. Dens verdi indikerer ikke konstansen til de absolutte verdiene til en bestemt egenskap, men snarere det faktum at subjektet opprettholder sin rangering i gruppen.

Individuelle forskjeller i EEG- og EP-parametere hos barn og ungdom sammenlignet med individuelle forskjeller hos voksne har således relativt sett en «dobbel» natur. De reflekterer for det første individuelt stabile trekk ved funksjonen til nerveformasjoner og for det andre forskjeller i modningshastigheten til hjernesubstratet og psykofysiologiske funksjoner.

Det er lite eksperimentelle data som indikerer den ontogenetiske stabiliteten til EEG. Noe informasjon om dette kan imidlertid hentes fra arbeider viet studiet av aldersrelaterte endringer i EEG. I Lindsleys velkjente verk [cit. ifølge: 33] barn fra 3 måneder til 16 år ble studert, og EEG for hvert barn ble overvåket i tre år. Selv om stabiliteten til individuelle egenskaper ikke ble spesifikt vurdert, lar dataanalyse oss konkludere med at til tross for naturlige aldersrelaterte endringer, opprettholdes forsøkspersonens rangeringsposisjon tilnærmet.

Det har vist seg at noen EEG-karakteristikker er stabile over lange tidsperioder, til tross for prosessen med EEG-modning. I samme gruppe barn (13 personer) ble EEG og dets endringer under indikative og betingede refleksreaksjoner i form av depresjon av alfarytmen registrert to ganger, med et intervall på 8 år. Ved første registrering var gjennomsnittsalderen for forsøkspersonene i gruppen 8,5 år; i løpet av det andre - 16,5 år var rangkorrelasjonskoeffisientene for totale energier: i delta- og theta-rytmebåndene - 0,59 og 0,56; i alfarytmebåndet -0,36, i betarytmebåndet -0,78. Lignende korrelasjoner for frekvenser viste seg ikke å være lavere, men høyest stabilitet ble funnet for alfarytmefrekvensen (R = 0,84).

En annen gruppe barn vurderte den ontogenetiske stabiliteten til de samme indikatorene bakgrunns-EEG ble gjennomført med en pause på 6 år - ved 15 år og 21 år. I dette tilfellet var de mest stabile de totale energiene til langsomme rytmer (delta og theta) og alfarytmer (korrelasjonskoeffisienter for alle - omtrent 0,6). Når det gjelder frekvens, viste alfarytmen igjen maksimal stabilitet (R = 0,47).

Ved å dømme etter rangkorrelasjonskoeffisientene mellom to serier med data (1. og 2. undersøkelse) oppnådd i disse studiene, kan det fastslås at parametere som alfarytmefrekvens, totale energier av delta- og theta-rytmer og en rekke andre EEG-indikatorer vise seg å være individuelt stabil.

Interindividuell og intraindividuell variasjon av EP i ontogenese har blitt studert relativt lite. Ett faktum er imidlertid hevet over tvil: Med alderen avtar variasjonen av disse reaksjonene.

Den individuelle spesifisiteten til konfigurasjonen og parametrene til VP øker og øker. Tilgjengelige estimater av test-retest-pålitelighet av amplitudene og latente perioder av visuelle EP-er, den endogene P3-komponenten, samt bevegelsesrelaterte hjernepotensialer indikerer generelt et relativt lavt nivå av reproduserbarhet av parametrene til disse reaksjonene hos barn sammenlignet med voksne. De tilsvarende korrelasjonskoeffisientene varierer over et bredt område, men stiger ikke over 0,5-0,6. Denne omstendigheten øker målefeilen betydelig, som igjen kan påvirke resultatene av genetisk statistisk analyse; som nevnt inngår målefeil i vurderingen av det enkelte miljø. Ikke desto mindre tillater bruken av visse statistiske teknikker i slike tilfeller å innføre nødvendige korreksjoner og øke påliteligheten til resultatene.

2.1.3. Topografisk kartlegging av elektrisk aktivitet i hjernen

2.1.4. CT skann

2.1.5. Nevral aktivitet

2.1.6. Metoder for å påvirke hjernen

2.2. Elektrisk aktivitet i huden

2.3. Indikatorer for det kardiovaskulære systemet

2.4. Indikatorer for muskelsystemaktivitet

2.5. Indikatorer for aktivitet i luftveiene (pneumografi)

2.6. Øynereaksjoner

2.7. Løgndetektor

2.8. Valg av metoder og indikatorer

Konklusjon

Anbefalt lesing

Seksjon IIi. Psykofysiologi av funksjonelle tilstander og følelser Kapittel. 3. Psykofysiologi av funksjonelle tilstander

3.1. Problemer med å bestemme funksjonelle tilstander

3.1.1. Ulike tilnærminger til å bestemme fs

3.1.2. Nevrofysiologiske mekanismer for våkenhetsregulering

Store forskjeller i effekten av hjernestamme og thalamisk aktivering

3.1.3. Metoder for å diagnostisere funksjonelle tilstander

Effekter av de sympatiske og parasympatiske systemene

3.2. Psykofysiologi av søvn

3.2.1. Fysiologiske trekk ved søvn

3.2.2. Drømmeteorier

3.3. Psykofysiologi av stress

3.3.1. Forutsetninger for stress

3.3.2. Generelt tilpasningssyndrom

3.4. Smerte og dens fysiologiske mekanismer

3.5. Tilbakemelding i regulering av funksjonstilstander

3.5.1. Typer kunstig tilbakemelding i psykofysiologi

3.5.2. Viktigheten av tilbakemelding i organisering av atferd

Kapittel 4. Psykofysiologi av den emosjonelle behovssfæren

4.1. Psykofysiologi av behov

4.1.1. Definisjon og klassifisering av behov

4.1.2. Psykofysiologiske mekanismer for fremveksten av behov

4.2. Motivasjon som en faktor i å organisere atferd

4.3. Psykofysiologi av følelser

4.3.1. Morfofunksjonelt substrat for følelser

4.3.2. Teorier om følelser

4.3.3. Metoder for å studere og diagnostisere følelser

Anbefalt lesing

Seksjon III. Den kognitive sfærens psykofysiologi Kapittel 5. Persepsjons psykofysiologi

5.1. Koding av informasjon i nervesystemet

5.2. Nevrale modeller for persepsjon

5.3. Elektroencefalografiske studier av persepsjon

5.4. Topografiske aspekter ved persepsjon

Forskjeller mellom halvkuler i visuell persepsjon (L. Ileushina et al., 1982)

Kapittel 6. Psykofysiologi av oppmerksomhet

6.1. Omtrentlig reaksjon

6.2. Nevrofysiologiske mekanismer for oppmerksomhet

6.3. Metoder for å studere og diagnostisere oppmerksomhet

Kapittel 7. Psykofysiologi av minne

7.1. Klassifisering av typer minne

7.1.1. Elementære typer hukommelse og læring

7.1.2. Spesifikke typer minne

7.1.3. Tidlig organisering av minnet

7.1.4. Avtrykksmekanismer

7.2. Fysiologiske teorier om hukommelse

7.3. Biokjemiske studier av hukommelse

Kapittel 8. Psykofysiologi ved taleprosesser

8.1. Ikke-tale kommunikasjonsformer

8.2. Tale som et system av signaler

8.3. Perifere talesystemer

8.4. Hjernens talesentre

8.5. Tale og interhemisfærisk asymmetri

8.6. Utvikling av tale og spesialisering av hemisfærer i ontogenese

8.7. Elektrofysiologiske korrelater av taleprosesser

Kapittel 9. Psykofysiologi ved mental aktivitet

9.1. Elektrofysiologiske korrelater av tenkning

9.1.1. Nevrale korrelater av tenkning

9.1.2. Elektroencefalografiske korrelater av tenkning

9.2. Psykofysiologiske aspekter ved beslutningstaking

9.3. Psykofysiologisk tilnærming til intelligens

Kapittel 10. Bevissthet som psykofysiologisk fenomen

10.1. Psykofysiologisk tilnærming til definisjonen av bevissthet

10.2. Fysiologiske forhold for bevissthet om stimuli

10.3. Hjernesentre og bevissthet

10.4. Endrede bevissthetstilstander

10.5. Informasjonstilnærming til bevissthetsproblemet

Kapittel 11. Psykofysiologi ved motorisk aktivitet

11.1. Motorsystemets struktur

11.2. Klassifisering av bevegelser

11.3. Funksjonell organisering av frivillig bevegelse

11.4. Elektrofysiologiske korrelater av bevegelsesorganisering

11.5. Kompleks av hjernepotensialer knyttet til bevegelser

11.6. Nevral aktivitet

Anbefalt lesing

Seksjon Iy. Utviklingspsykofysiologi Kapittel 12. Grunnleggende begreper, ideer og problemer

12.1. Generelt begrep om modning

12.1.1. Modningskriterier

12.1.2. Aldersnorm

12.1.3. Problemet med periodisering av utvikling

12.1.4. Kontinuitet i modningsprosesser

12.2. Plastisitet og følsomhet av sentralnervesystemet i ontogenese

12.2.1. Effekter av berikelse og utarming av miljøet

12.2.2. Kritiske og sensitive utviklingsperioder

Kapittel 13. Hovedmetoder og forskningsretninger

13.1. Estimere alderseffekter

13.2. Elektrofysiologiske metoder for å studere dynamikken i mental utvikling

13.2.1. Endringer i elektroencefalogrammet under ontogenese

13.2.2. Aldersrelaterte endringer i fremkalte potensialer

13.3. Øyereaksjoner som metode for å studere kognitiv aktivitet i tidlig ontogenese

13.4. Hovedtyper av empirisk forskning innen utviklingspsykofysiologi

Kapittel 14. Hjernemodning og mental utvikling

14.1. Modning av nervesystemet i embryogenese

14.2. Modning av hovedblokkene i hjernen i postnatal ontogenese

14.2.1.Evolusjonær tilnærming til analyse av hjernemodning

14.2.2. Kortikolisering av funksjoner i ontogenese

14.2.3. Lateralisering av funksjoner i ontogenese

14.3. Hjernemodning som betingelse for mental utvikling

Kapittel 15. Kroppens aldring og mental involusjon

15.1. Biologisk alder og aldring

15.2. Endringer i kroppen under aldring

15.3. Teorier om aldring

15.4. Vitaukt

Anbefalt lesing

Litteratur sitert

Innhold

13.2. Elektrofysiologiske metoder for å studere dynamikken i mental utvikling

I utviklingspsykofysiologi brukes nesten alle metodene som brukes når man arbeider med en kontingent av voksne fag (se kapittel 2). Det er imidlertid aldersspesifikke egenskaper ved bruk av tradisjonelle metoder, som bestemmes av en rekke forhold. For det første har indikatorene som er oppnådd ved bruk av disse metodene store aldersforskjeller. For eksempel endres elektroencefalogrammet og følgelig indikatorene oppnådd med dets hjelp betydelig under ontogenesen. For det andre kan disse endringene (i deres kvalitative og kvantitative uttrykk) fungere parallelt både som gjenstand for forskning, og som en måte å vurdere dynamikken i hjernemodning, og som et verktøy/middel for å studere fremveksten og funksjonen av fysiologiske tilstander. av mental utvikling. Dessuten er det sistnevnte som er av størst interesse for utviklingspsykofysiologi.

Alle tre aspektene ved studiet av EEG i ontogenese er absolutt konsistente med hverandre og utfyller hverandre, men innholdsmessig skiller de seg svært betydelig, og derfor kan de betraktes separat fra hverandre. Av denne grunn, både i spesifikk vitenskapelig forskning og i praksis, legges det ofte vekt på kun ett eller to aspekter. Men til tross for at for utviklingspsykofysiologi er det tredje aspektet av størst betydning, dvs. Hvordan EEG-indikatorer kan brukes til å vurdere de fysiologiske forutsetningene og/eller betingelsene for mental utvikling, dybden av studiet og forståelsen av dette problemet avhenger avgjørende av graden av utdyping av de to første aspektene ved EEG-studiet.

13.2.1. Endringer i elektroencefalogrammet under ontogenese

Kvantitativ vurdering av modningsdynamikk ved hjelp av indikatorer

EEG. Gjentatte forsøk har blitt gjort for å kvantitativt analysere EEG-parametere for å identifisere matematisk uttrykte mønstre av deres ontogenetiske dynamikk. Vanligvis har ulike typer regresjonsanalyser (lineære, ikke-lineære og multiple regresjoner) blitt brukt for å estimere den aldersrelaterte dynamikken til effekttetthetsspektra til individuelle spektralbånd (delta til beta) (f.eks. Gasser et al., 1988). De oppnådde resultatene indikerer generelt at endringer i den relative og absolutte kraften til spektrene og alvorlighetsgraden av individuelle EEG-rytmer i ontogenese er ikke-lineære. Den mest dekkende beskrivelsen av eksperimentelle data oppnås ved bruk av polynomer av andre til femte grad i regresjonsanalyse.

Bruken av flerdimensjonal skalering virker lovende. For eksempel forsøkte en nylig studie å forbedre en metode for å kvantifisere aldersrelaterte endringer i EEG i området fra 0,7 til 78 år. Flerdimensjonal skalering av spektraldata fra 40 kortikale punkter gjorde det mulig å oppdage tilstedeværelsen av en spesiell "aldersfaktor", som viste seg å være ikke-lineært relatert til kronologisk alder. Som et resultat av analysen av aldersrelaterte endringer i den spektrale sammensetningen av EEG, ble det foreslått en modningsskala for elektrisk hjerneaktivitet, bestemt på grunnlag av logaritmen av forholdet mellom alder forutsagt fra EEG-data og kronologisk alder (Wackerman , Matousek, 1998).

Generelt har vurdering av modenhetsnivået til cortex og andre hjernestrukturer ved hjelp av EEG-metoden et svært viktig klinisk og diagnostisk aspekt, og visuell analyse av individuelle EEG-opptak spiller fortsatt en spesiell rolle i dette, som ikke kan fylles med statistiske metoder. . For standardisert og enhetlig vurdering av EEG hos barn ble det utviklet en spesiell metode for EEG-analyse, basert på strukturering av ekspertkunnskap innen visuell analyse (Machinskaya et al., 1995).

Figur 13.2 viser et generelt diagram som viser hovedkomponentene. Opprettet på grunnlag av den strukturelle organiseringen av kunnskap fra spesialisteksperter, kan denne ordningen for å beskrive EEG

kan brukes til individuell diagnose av tilstanden til sentralnervesystemet til barn, så vel som for forskningsformål for å bestemme de karakteristiske egenskapene til EEG for ulike grupper av fag.

Aldersrelaterte trekk ved den romlige organiseringen av EEG. Disse funksjonene har blitt studert mindre enn den aldersrelaterte dynamikken til individuelle EEG-rytmer. I mellomtiden er viktigheten av forskning på romlig organisering av biostrømmer veldig stor av følgende grunner.

Tilbake på 70-tallet formulerte den fremragende russiske fysiologen M.N. Livanov posisjonen til et høyt nivå av synkronisitet (og koherens) av svingninger av hjernebiopotensialer som en tilstand som bidrar til fremveksten av en funksjonell forbindelse mellom hjernestrukturer som er direkte involvert i systemisk interaksjon . Studiet av funksjonene ved romlig synkronisering av biopotensialer i hjernebarken under forskjellige typer aktivitet hos voksne viste at graden av fjernsynkronisering av biopotensialer i forskjellige soner i cortex under aktivitetsforhold øker, men heller selektivt. Synkronisiteten til biopotensialene til de kortikale sonene som danner funksjonelle assosiasjoner som er involvert i å sikre spesifikke aktiviteter øker.

Følgelig kan studiet av indikatorer for fjernsynkronisering, som reflekterer aldersrelaterte trekk ved interzonal interaksjon i ontogenese, gi nye grunnlag for å forstå de systemiske mekanismene for hjernefunksjon, som utvilsomt spiller en stor rolle i mental utvikling på hvert stadium av ontogenese.

Kvantifisere romlig synkronisering, dvs. graden av sammenfall av dynamikken til hjernens biostrømmer registrert i forskjellige soner i cortex (tatt i par) lar en bedømme hvordan samspillet mellom disse sonene oppstår. Studiet av romlig synkronisering (og koherens) av hjernebiopotensialer hos nyfødte og spedbarn viste at nivået av intersonal interaksjon i denne alderen er svært lavt. Det antas at mekanismen som sikrer den romlige organiseringen av biopotensialfeltet hos små barn ennå ikke er utviklet og dannes gradvis etter hvert som hjernen modnes (Shepovalnikov et al., 1979). Det følger av dette at mulighetene for systemisk forening av hjernebarken i tidlig alder er relativt små og øker gradvis etter hvert som de blir eldre.

For tiden vurderes graden av intersonal synkronisering av biopotensialer ved å beregne koherensfunksjonene til biopotensialene til de tilsvarende sonene i cortex, og vurderingen utføres som regel for hvert frekvensområde separat. For eksempel, hos 5 år gamle barn, beregnes koherens i theta-båndet, siden theta-rytmen er den dominerende EEG-rytmen i denne alderen. Ved skolealder og eldre beregnes koherens i alfarytmebåndet som helhet eller separat for hver av dets komponenter. Etter hvert som interzonal interaksjon dannes, begynner den generelle avstandsregelen å vises tydelig: nivået av koherens er relativt høyt mellom nære punkter i cortex og avtar med økende avstand mellom soner.

Men mot denne generelle bakgrunnen er det noen særegenheter. Det gjennomsnittlige nivået av sammenheng øker med alderen, men ujevnt. Den ikke-lineære naturen til disse endringene er illustrert av følgende data: i de fremre delene av cortex øker koherensnivået fra 6 til 9–10 år, deretter er det en nedgang med 12–14 år (i puberteten) og en økning igjen med 16–17 år (Alferova, Farber, 1990). Disse uttømmer imidlertid ikke alle funksjonene ved dannelsen av interzonal interaksjon i ontogenese.

Studiet av fjernsynkronisering og koherensfunksjoner i ontogenese har mange problemer, ett av dem er at synkroniseringen av hjernepotensialer (og nivået av koherens) ikke bare avhenger av alder, men også av en rekke andre faktorer: 1) den funksjonelle tilstanden til emnet; 2) arten av den utførte aktiviteten; 3) individuelle egenskaper ved interhemisfærisk asymmetri (profil av lateral organisering) til et barn og en voksen. Forskning i denne retningen er knapp, og så langt er det ikke noe klart bilde som beskriver den aldersrelaterte dynamikken i dannelsen av fjernsynkronisering og intersentral interaksjon av hjernebarksonene i prosessen med en eller annen aktivitet. Imidlertid er de tilgjengelige dataene tilstrekkelige til å hevde at de systemiske mekanismene for intersentral interaksjon, nødvendig for å sikre enhver mental aktivitet, går gjennom en lang dannelsesprosess i ontogenese. Dens generelle linje er overgangen fra relativt dårlig koordinerte regionale manifestasjoner av aktivitet, som, på grunn av umodenhet i hjernens ledende systemer, er karakteristiske for barn så tidlig som 7–8 år gamle, til en økende grad av synkronisering og spesifikke (avhengig av på oppgavens natur) konsistens i den intersentrale interaksjonen av soner hjernebarken i ungdomsårene.

Når du studerer nevrofysiologiske prosesser

Følgende metoder brukes:

Betinget refleksmetode

Metode for å registrere aktiviteten til hjerneformasjoner (EEG),

fremkalt potensial: optisk og elektrofysiologisk

metoder for å registrere flercellet aktivitet av grupper av nevroner.

Studie av hjerneprosesser som gir

oppførsel av mentale prosesser ved hjelp av

elektronisk datateknologi.

Nevrokjemiske metoder for å bestemme

endringer i dannelseshastigheten og mengden av nevrohormoner,

inn i blodet.

1. Metode for implantering av elektroder,

2. Split-hjerne-metoden,

3. Metode for å observere personer med

organiske lesjoner i sentralnervesystemet,

4. Testing,

5. Observasjon.

Foreløpig brukes studiemetoden

aktiviteter av funksjonelle systemer, som sikrer

systematisk tilnærming til studiet av BNI. Altså innholdet

VND - studie av betinget refleksaktivitet

i samspillet mellom + og - betingede reflekser med hverandre

Siden ved fastsettelse av betingelsene for dette

interaksjoner går over fra det normale

til en patologisk tilstand av nervesystemfunksjoner:

balansen mellom nervøse prosesser blir forstyrret og da

evnen til adekvat respons på påvirkninger er svekket

medvirkende miljø eller interne prosesser som provoserer

mental holdning og oppførsel.

Aldersegenskaper EEG.

Elektrisk aktivitet av fosterhjernen

vises i en alder av 2 måneder, den har lav amplitude,

har en intermitterende, uregelmessig karakter.

Interhemisfærisk EEG-asymmetri observeres.

EEG av en nyfødt er også

arytmiske svingninger, observeres en reaksjon

aktivering til ganske sterke irritasjoner - lyd, lys.

EEG av spedbarn og småbarn er preget av

tilstedeværelsen av phi-rytmer, gamma-rytmer.

Amplituden til bølgene når 80 µV.

EEG til førskolebarn er dominert av

to typer bølger: alfa- og phi-rytme, sistnevnte er registrert

i form av grupper av høyamplitudesvingninger.

EEG av skolebarn fra 7 til 12 år. Stabilisering og økning

grunnleggende EEG rytme, alfa rytme stabilitet.

I alderen 16-18 år er EEG for barn identisk med EEG for voksne nr. 31. Medulla oblongata og pons: struktur, funksjoner, aldersegenskaper.

Medulla oblongata er en direkte fortsettelse av ryggmargen. Dens nedre grense anses å være utgangsstedet for røttene til 1. cervical spinal nerve eller decussation av pyramidene, den øvre grensen er den bakre kanten av broen. Lengden på medulla oblongata er omtrent 25 mm, formen nærmer seg en avkortet kjegle, med basen vendt oppover. Medulla oblongata er bygget av hvit og grå substans Den grå substansen i medulla oblongata er representert av kjernene til IX, X, XI, XII par kraniale nerver, oliven, retikulær formasjon, respirasjonssentre og sirkulasjonssentre. Den hvite substansen er dannet av nervetråder som utgjør de tilsvarende banene. De motoriske banene (nedstigende) ligger i de fremre delene av medulla oblongata, de sensoriske (stigende) banene ligger mer dorsalt. Den retikulære formasjonen er en samling av celler, celleklynger og nervefibre som danner et nettverk lokalisert i hjernestammen (medulla oblongata, pons og midthjernen). Den retikulære formasjonen er koblet til alle sanseorganer, motoriske og sensoriske områder i hjernebarken, thalamus og hypothalamus, og ryggmargen. Den regulerer nivået av eksitabilitet og tonus i ulike deler av nervesystemet, inkludert hjernebarken, og er involvert i reguleringen av bevissthetsnivået, følelser, søvn og våkenhet, autonome funksjoner og målrettede bevegelser. Over medulla oblongata er pons, og bak den er lillehjernen. Bro (Varoliev pons) har utseendet til en tverrgående fortykket ås, fra sidesiden av hvilken de midtre lillehjernens peduncles strekker seg til høyre og venstre. Den bakre overflaten av pons, dekket av lillehjernen, deltar i dannelsen av rhomboid fossa. I den bakre delen av broen (tegmentum) er det en retikulær formasjon, hvor kjernene til V, VI, VII, VIII parene av kranienerver ligger, og broens stigende veier passerer. Den fremre delen av broen består av nervetråder som danner baner, blant dem er kjernene til grå substans. Banene til den fremre delen av pons forbinder hjernebarken med ryggmargen, med motorkjernene til kranialnervene og cerebellar cortex.Medulla oblongata og pons utfører de viktigste funksjonene. De følsomme kjernene i kranienervene, lokalisert i disse delene av hjernen, mottar nerveimpulser fra hodebunnen, slimhinnene i munnen og nesehulen, svelget og strupehodet, fra fordøyelses- og luftveisorganene, fra synsorganet og organet. hørsel, fra vestibulært apparat, hjerte og blodårer. Langs aksonene til cellene til de motoriske og vegetative (parasympatiske) kjernene til medulla oblongata og pons følger impulser ikke bare til skjelettmuskulaturen i hodet (tygge, ansikts, tunge og svelg), men også til de glatte musklene. av fordøyelses-, luftveis- og kardiovaskulære systemer, til spytt og andre tallrike kjertler. Mange reflekshandlinger utføres gjennom kjernene i medulla oblongata, inkludert beskyttende (hoste, blinke, rive, nysing). Nervesentrene (kjernene) i medulla oblongata er involvert i reflekshandlinger ved svelging og sekretorisk funksjon av fordøyelseskjertlene. De vestibulære (vestibulære) kjernene, som vestibulær-spinalkanalen kommer fra, utfører komplekse reflekshandlinger med omfordeling av skjelettmuskeltonus, balanserer og gir en "stående holdning." Disse refleksene kalles innstillingsreflekser. De viktigste respiratoriske og vasomotoriske (kardiovaskulære) sentrene i medulla oblongata er involvert i reguleringen av respirasjonsfunksjonen (lungeventilasjon), aktiviteten til hjertet og blodårene. Skader på disse sentrene fører til døden Ved skade på medulla oblongata kan det observeres pusteforstyrrelser, hjerteaktivitet, vaskulær tonus, svelgeforstyrrelser - bulbære lidelser, som kan føre til døden Medulla oblongata er fullt utviklet og funksjonelt moden ved kl. tidspunkt for fødsel. Dens masse sammen med broen hos en nyfødt er 8 g, som er 2℅ av hjernens masse. Nervecellene til en nyfødt har lange prosesser, og deres cytoplasma inneholder tigroidstoff. Cellepigmentering intensiveres fra 3 til 4 års alder og øker frem til puberteten. Etter ett og et halvt år av et barns liv øker antallet celler i midten av vagusnerven, og cellene i medulla oblongata er godt differensiert. Lengden på nevronprosesser øker betydelig. Ved 7 års alder dannes kjernene til vagusnerven på samme måte som hos en voksen.
Broen hos en nyfødt er plassert høyere sammenlignet med posisjonen hos en voksen, og ved 5-årsalderen er den plassert på samme nivå som hos en voksen. Utviklingen av pons er assosiert med dannelsen av cerebellar peduncles og etablering av forbindelser mellom cerebellum og andre deler av sentralnervesystemet. Den indre strukturen til broen hos et barn har ingen særtrekk sammenlignet med strukturen hos en voksen. Kjernene til nervene som ligger i den, er dannet av fødselsperioden.