Кратковременная гипоксия и ЭЭГ рассматриваются в исследовании детей, подростков и юношей. Авторы оценивали возрастные различия и умственную работоспособность.
Примечание редакции. В источнике указано 250 обследованных. Однако сумма приведённых групп — 65, 75 и 70 — составляет 210. Расхождение сохранено без исправления авторских чисел. Работа может пересекаться по выборкам с другими публикациями группы. Эта публикация не является отдельным клиническим подтверждением эффективности OXYTERRA RS. Ниже размещена редакционная текстовая версия предоставленной русскоязычной публикации. Таблицы и иллюстрации доступны в неизменённом исходном PDF. Это научный материал, не инструкция по лечению.
Кратко о публикации
- Сопоставлены показатели ЭЭГ трёх возрастных групп от 8 до 21 года.
- Авторы описывают возрастные различия ответа на гипоксическую пробу.
- Острое воздействие и изменение ЭЭГ нельзя приравнивать к клинической пользе тренировок.
Кратковременная гипоксия и ЭЭГ: данные публикации
Одной из основных задач современной медицины является выявление функционального развития головного мозга, обеспечивающего формирование когнитивных процессов на разных этапах развития человека. Получить представления о функциональной активности головного мозга стало возможным после открытий немецкого психиатра Ганса Бергера, впервые применившего метод электроэнцефалографии (ЭЭГ) для регистрации биоэлектрической активности головного мозга. ЭЭГ изучает биоэлектрические процессы в головном мозге человека в диапазоне частот от 0,5 до 35 Гц [2, 3, 5, 8].
Как известно, ЭЭГ отражает функциональную активность головного мозга, которая зависит от степени зрелости мозговых структур. Поэтому очевидно, что по мере созревания различных структур ЦНС изменяется биоэлектрическая активность головного мозга, что нашло отражение во встречающихся в литературе данных о возрастных особенностях ЭЭГ у детей [6, 7, 9, 13]. В доступной литературе практически отсутствуют сведения об изменении амплитуды основных биопотенциалов ЭЭГ в процессе возрастного развития и при действии кратковременной гипоксии.
Выявление зависимости состояния различных отделов головного мозга от кислородного режима организма имеет большое значение как для характеристики состояния функций головного мозга у здоровых детей, подростков и юношей, так и для диагностики предпатологических состояний, основным патогенетическим звеном которых является гипоксия [5, 10, 14]. Поэтому физиологи изучают влияние кратковременной гипоксии на биоэлектрическую активность головного мозга. Особенности биоэлектрической активности головного мозга и нейрофизиологических механизмов, обеспечивающих оптимальный кислородный режим, находят непосредственное отображение в формировании когнитивных процессов [6, 12, 13].
Цель и возрастные группы
Авторы изучали биоэлектрическую активность головного мозга при гипоксии. Исследование охватывало детей, подростков и юношей. Кроме того, авторы выясняли зависимость когнитивных процессов от биоэлектрической активности мозга.
Материал и методы исследования
Авторы обследовали 250 здоровых лиц от 8 до 21 года. По возрастной периодизации Института возрастной физиологии РАО (1965) их разделили на 3 группы: 1 группа – 65 детей 8–12 лет (второе детство), 2 группа – 75 детей в возрасте от 13 до 16 лет (подростковый период) и 3 группу составили 70 лиц в возрасте от 17 до 21 лет (юношеский период). Все обследованные были мужского пола и правшами. При проведении исследований респондентам и родителям была предоставлена полная информация о целях и характере исследований; обследование проводилось после получения письменного согласия респондентов и родителей на участие в исследованиях в соответствии с Хельсинским договором.
Регистрация ЭЭГ и гипоксическая проба
Биопотенциалы записывали на электроэнцефалографе Epas 29/40/44/64/128 Schwarzer (Германия, 2007). Результаты представляли компьютерными графиками. Использовали правые и левые затылочные (O1, O2), теменные (P3, P4) и центральные (C3, C4) отведения. Кроме того, регистрировали височные (T3, T4) и лобные (F3, F4) отведения коры.
Расположение электродов соответствовало международной системе 10/20. Сначала записывали фоновую ЭЭГ, или ЭЭГ покоя. Затем ЭЭГ регистрировали при вдыхании воздуха с пониженным содержанием кислорода. Гипоксические газовые смеси поступали от аппарата «гипоксикатор» «Био-Нова-204», который конвертировал комнатный воздух в гипоксическую газовую смесь с регулируемым содержанием кислорода. Оптимальную концентрацию кислорода в смеси определяли по двухступенчатому гипоксическому тесту. По нему также выбирали длительность вдыхания смеси.
Умственную работоспособность определяли с помощью корректурных тестов, таблиц Анфимова, метода А.Г. Иванова-Смоленского и лабиринта Торндайка. Статистическую обработку полученных результатов осуществляли с помощью программы «Microsoft Excel» и «Statistica 8,0» и парного и непарного t-критерия Стьюдента по правилам математической статистики. Все численные значения представлены как M ± m. Это среднее арифметическое и стандартная ошибка среднего. Статистически достоверными считались различия при р < 0,05.
Результаты исследования и их обсуждение
Ответ детей 8–12 лет
Выявление влияния гипоксии на функциональное состояние коры головного мозга чрезвычайно важно, так как многие предпатологические процессы в организме сопровождаются развитием гипоксического состояния. При изучении влияния гипоксии на биоэлектрическую активность коры головного мозга у детей 8–12 лет было выявлено достоверное (р < 0,05) увеличение активности альфа-ритма и тета-ритма и снижение активности бета-ритма. Суммарная медленноволновая активность достоверно (р < 0,05) возросла при действии гипоксии за счет тета-волн, что свидетельствовало о повышении активности лимбической системы.
Выявлялась тенденция к увеличению (р > 0,05) амплитуды дельта-ритма в затылочных и теменных долях головного мозга. Сравнение амплитуды основных биоритмов ЭЭГ в лобных долях при гипоксии указывало на то, что доля тета-активности и альфа-активности достоверно (р < 0,05) возросла в результате гипоксии. Индексы бета- и дельта-ритмов изменились незначительно. Максимальное изменение индекса дельта-ритма отмечалось в лобных отведениях и составляло после гипоксии 20–30 %.
После гипоксии амплитуда альфа-колебаний в затылочных областях достигала 78 мкВ. Средние значения составляли 54–73 мкВ. Как видно, у детей данной возрастной группы при действии гипоксии усиливалось доминирование индексов суммарной медленноволновой активности по сравнению с быстрочастотными за счет увеличения тета-колебаний, несмотря на возрастание активности альфа-волн, что свидетельствовало о повышении коркового влияния на фоне усиления активности лимбической системы (рисунок).
Амплитуда дельта-волн при гипоксическом воздействии повысилась в правом фронтальном отведении до 33,33 ± 2,37 мкВ, в правой затылочной области возросла до 44,64 ± 2,71 мкВ. При пониженном содержании кислорода усилилась асимметрия амплитуды дельта-ритма между правым и левым полушариями. Таким образом, у детей 8–12 лет изменения альфа- и тета-ритмов, происходящие при недостатке кислорода во вдыхаемом воздухе, являются более чувствительными показателями к гипоксии, чем другие ритмы ЭЭГ.
Чувствительность подростков к гипоксии
Функциональная неполноценность коры головного мозга, несовершенство нервной и гуморальной регуляции, лабильность и неустойчивость регуляции вегетативной нервной системы, некоторое отставание темпов роста сердца от темпов роста тела, активация мозгового вещества надпочечников и повышенное содержание адреналина в крови объясняют повышенную чувствительность организма подростков 13–16 лет к гипоксии. При действии пониженного содержания кислорода в организме подростков развивалась не компенсированная, а субкомпенсированная гипоксия, при которой уже начинала проявляться местная тканевая гипоксия.
Примечание к рисунку: звёздочка обозначает p < 0,05 по отношению к показателям при нормоксии.
В результате действия пониженного содержания кислорода во вдыхаемом воздухе достоверно (р < 0,05) снизилась амплитуда альфа-ритма в большинстве отведений по сравнению со значениями при нормоксии. Наиболее выраженные изменения отмечались в затылочных отведениях: амплитуда альфа-ритма снизилась до 22,03 ± 0,74 мкВ в правой затылочной области и до 24,20 ± 0,98 мкВ в левой затылочной области. Минимальную амплитуду альфа-ритма регистрировали в лобных отделах. В правой лобной доле она составляла до 15,67 ± 0,62 мкВ. В центральных отделах головного мозга отмечалась выраженная асимметрия амплитуды альфа-ритма.
Достоверных изменений амплитуды бета-ритма у подростков при действии гипоксии не наблюдалось (р > 0,05). Амплитуда тета-ритма в исследуемых областях коры головного мозга увеличилась в среднем до 33,67 ± 0,62 мкВ, наибольшие значения амплитуды тета-ритма зафиксированы во фронтальных, височных и центральных отделах головного мозга. В других областях мозга при гипоксии амплитуда тета-ритма также достоверно увеличивалась (p < 0,05) (табл. 1).
Медленные ритмы у подростков
Гипоксическое воздействие привело к достоверному (р < 0,05) увеличению амплитуды дельта-ритма во всех исследуемых зонах коры и к выраженной асимметрии его распределения. В правой фронтальной области амплитуда дельта-ритма достигала 29,33 ± 0,38 мкВ, в левой фронтальной области – 34,67 ± 0,93 мкВ; в правом затылочном отведении – 31,00 ± 0,65 мкВ, в левом затылочном отведении – 38,33 ± 2,09 мкВ. Таким образом, у подростков при недостатке кислорода во вдыхаемом воздухе происходило уменьшение быстроволновых колебаний в ритме альфа-диапазона и увеличение медленноволновой активности (тета- и дельтаритмы), что свидетельствовало о повышении влияния подкорковых структур на биоэлектрическую активность головного мозга.
Результаты у юношей 17–21 года
Вдыхание воздуха с пониженным содержанием кислорода (14 %) у юношей 17–21 года привело к достоверному увеличению амплитуды альфа-ритма, тета-ритма и дельта-ритма во всех исследуемых областях коры головного мозга. Амплитуда бета-ритма достоверно снизилась во фронтальных отделах и правой височной области головного мозга; в центральных, теменных и затылочных отведениях достоверных изменений его амплитуды не отмечалось (р > 0,05). Наиболее высокие значения амплитуды дельта-волн были зарегистрированы в теменных и затылочных областях коры мозга. Амплитуда тета-волн при гипоксии достоверно (р < 0,05) возросла практически во всех областях головного мозга.
В таблице 1 представлены амплитуды ритмов ЭЭГ при гипоксии (M ± m). Данные относятся к подросткам 13–16 лет.
В лобных и центральных отделах амплитуда тета-ритма распределялась асимметрично между правым и левым полушариями. Амплитуда бета-активности при гипоксии менялась недостоверно (p > 0,05). Исключениями были правая фронтальная и левая теменная области (табл. 2). У части юношей в ответ на вдыхание воздуха с пониженным содержанием кислорода на ЭЭГ реакция проявлялась в виде диффузной пароксизмальной активности, что также являлось нормальной реакцией коры головного мозга в данной возрастной группе.
Умственная работоспособность
Состояние умственной работоспособности у лиц разного возраста является важным показателем, отражающим функциональное состояние головного мозга. В условиях гипоксии показатели возбудительного и тормозного тестов имели тенденцию к ухудшению: количество выполненных знаков уменьшилось, а количество ошибок увеличилось по результатам корректурных тестов. У детей и подростков при гипоксии отмечалось достоверное (p < 0,05) нарушение координации движения при прохождении лабиринта Торндайка, проявляющееся большим количеством касаний к его границам и выходов за пределы лабиринта.
Достоверно (p < 0,05) возросло время прохождения лабиринта. У юношей 17–21 года тонкая координация при гипоксии достоверно не менялась. В источнике это сопровождается записью «p < 0,05». Следует отметить, что большее количество ошибок совершили подростки 13–16 лет по сравнению с детьми и юношами, что свидетельствовало о повышенной чувствительности этой возрастной группы к гипоксии. Действие гипоксии привело к достоверному (p < 0,05) нарушению дифференцировочного и запаздывающего торможения.
Выявленные особенности умственной работоспособности согласовывались с изменениями биоэлектрической активности головного мозга и особенностями кислородного режима организма.
Заключение
Возрастные различия: выводы авторов
Проведенные исследования показали, что у детей и юношей изменения биоэлектрической активности головного мозга при действии кратковременной гипоксии были схожи и проявлялись в увеличении индекса и амплитуды альфа-, тета- и дельтаволн. Действие гипоксии на подростков 13–16 лет привело к увеличению амплитуды медленноволновой дельта-активности и снижению амплитуды быстроволновой альфа-активности, что свидетельствовало о повышенной чувствительности организма подростков к действию гипоксии и усилении влияния подкорковых структур на биоэлектрическую активность коры головного мозга.
Воздействие кратковременной гипоксии обусловило снижение умственной работоспособности у всех обследованных, наиболее выраженное у подростков: увеличилось время прохождения лабиринта, количество касаний и выходов за пределы лабиринта, отмечалось снижение концентрации и иррадиации возбудительного и тормозного процессов, нарушение их силы и подвижности, что согласовывалось с изменениями биоэлектрической активности головного мозга у лиц разного возраста.
Данные исходной публикации
Полные таблицы, иллюстрации и формулировки авторов доступны в исходном PDF. Ссылки ниже открывают соответствующие страницы оригинала.
Графики ритмов ЭЭГ — страница 3
Амплитуды ритмов по возрастным группам — страница 4
Технология и применение
Краткая проба и повторяющийся курс тренировок имеют разную организацию воздействия. Подробнее о технологии IHT и IHHT.
Литература
1. Агаджанян Н.А., Баевский Р.М., Берсенева А.П. Проблемы адаптации и учение о здоровье. – М.: Изд-во РУДН, 2006. – 284 с.
2. Бахтин О.М., Лазуренко Д.М., Кирой В.Н., Асланян Е.В. Структурно-функциональная модель организации фоновой ритмической активности мозга // Проблемы нейрокибернетики. / Материалы XVI Международной конференции по нейрокибернетике. – Ростов-на-Дону, 2012. – Т. 2. – С. 26–30.
3. Благосклонова Н.К. Клиническая электроэнцефалография // Эпилептология детского возраста: Руководство для врачей / под ред. А.С. Петрухина. – М.: Медицина, 2000. – С. 309–407.
4. Благосклонова Н.К., Морозова М.А. Электрическая активность мозга детей и подростков с пароксизмальными состояниями неэпилептической природы // Дети со сложными нарушениями развития. Под редакцией доктора психологических наук Л.П. Григорьевой – М.: Экзамен, 2006. – С. 294–326.
5. Болдырева Г.Н., Жаворонкова Л.А., Шарова Е.В. и др. Полушарные особенности ЭЭГ и фМРТ реакций мозга при реальных и воображаемых движениях // Международный симпозиум по нейроимиджингу: следования и клиническая практика. – М.: МГППУ, 2012. – С. 49–51.
6. Болдырева Г.Н., Шарова Е.В., Добронравова И.С. Роль регуляторных структур мозга в формировании ЭЭГ человека // Физиол. человека. – 2000. – Т. 26. – № 5. – С. 19–34.
7. Вершинина И.В. Особенности пространственной организации коры головного мозга детей 6 лет в процессе зрительного восприятия // Тезисы докладов XXI съезда Физиологического общества им. И.П. Павлова. – Калуга. – 2010. – С.114.
8. Егорова И.С. Электроэнцефалография. – М.: Медицина, 1997. – 296 с.
9. Леутин В.П., Николаева Е.И., Фомина Е.В. Асимметрия мозга и адаптация человека // Асимметрия. – 2007. – № 1. – С. 71–73.
10. Меерсон Ф.3. Адаптационная медицина: механизмы и защитные эффекты адаптации. – М., 1993. – с. 331.
11. Фарбер Д.А., Фрид Г.М. Возрастные особенности пространственно – временной организации электрической