Изменение паттерна электроэнцефалограммы у правшей и левшей при воображении движений

Введение. В настоящее время значительно возрос интерес к нейронным механизмам и электрофизиологическим коррелятам моторной деятельности человека, в частности к особенностям ЭЭГ при мысленном представлении различных двигательных актов. Изучение паттернов ЭЭГ при воображаемых движениях актуально в плане решения проблемы нейрокомпьютерных интерфейсов [1], а также важно для понимания причин двигательных расстройств центрального генеза и выбора стратегии их коррекции [2, 3]. Успешное решение этих задач требует детального изучения нейрофизиологических основ двигательных функций с применением анализа ЭЭГ-коррелятов движений у людей, в т.ч. с учетом их индивидуальных эндофено- типов. Среди последних важнейшим является тип функциональной межполушарной асимметрии, который определяет не только индивидуальный профиль моторного доминирования, но и характер внутрицентральных взаимодействий в процессе планирования и реализации двигательных актов [4, 5]. В первую очередь об этом свидетельствуют ЭЭГ-кор-реляты движений рук. Например, показано, что у правшей и левшей при воображении действий руками имеются различия в изменениях частоты и амплитуды мю-ритма в париетальных и фронтальных отведениях правого и левого больших полушарий [6]. Установлена неодинаковая связь между характером пространственно-временной организации ритмов ЭЭГ альфа- и тета-диапазонов и уровнем межполушарной когерентности ЭЭГ в симметричных центральных отведениях у правшей и левшей при использовании ведущей и неведущей рук [7]. Что касается динамики ритмов ЭЭГ при реальных и воображаемых движениях ног у представителей с разными профилями моторного доминирования, то этот вопрос, от решения которого зависит понимание многих теоретических и клинических аспектов двигательной асимметрии, до сих пор остается практически не изученным.

Цель исследования. Проанализировать изменения паттерна ЭЭГ у правшей и левшей при мысленном представлении движений ведущей и неведущей ног.

Материалы и методы. Исследование проведено на 60 студентах (юношах и девушках) в возрасте 18–23 лет, подписавших добровольное информированное согласие на участие в эксперименте. Индивидуальный профиль моторного доминирования устанавливали по результатам тестов на определение ведущей руки и ноги [7]. В группу правшей были включены испытуемые со значениями коэффициентов праворукости/правоногости более 15 % (n=40), в группу левшей - с коэффициентами менее - 15 % (n=20).

Для регистрации ЭЭГ использовали нейровизор NVX 36 digital DC EEG, шлем-сетку и набор электродов, располагаемых по системе «10–20». Референтный (объединенный ушной) электрод закрепляли на мочке правого уха. Испытуемые в процессе электроэнцефалографии размещались в удобном кресле с закрытыми глазами в темной звукоизолированной комнате. ЭЭГ записывали в следующем порядке: в покое (20 с), при мысленном представлении движения (вращение педали велосипеда) сначала правой, затем левой ногами. Двигательные задания выполнялись по звуковой команде в течение 5 с каждое, интервал между заданиями составлял 10 с. Анализировали изменения амплитуды (мкВ) ритмов ЭЭГ стандартных частотных диапазонов: альфа (8–13 Гц), бета1 (13–22 Гц), тета (4-8 Гц), дельта (0,3-4 Гц). Отводимые сигналы обрабатывались автоматически с помощью быстрых преобразований Фурье. Дополнительно рассчитывали коэффициенты межполушарной асимметрии (КМА) измене- ний амплитуды альфа- и бета1-ритмов при воображении движений правой и левой ног:

(Апок ^вд7 пП  V Адок  ^Вд7

КМ А = у------^—у------х 100 %,

(Адок — ^вд!дП + (^пок — ^вд)пп где (Апок - Авд) - разность между значениями амплитуды ритмов ЭЭГ в левом (ЛП) и правом (ПП) больших полушариях в покое (Апок) и при воображении движения (Авд).

Для статистической обработки применяли программный пакет SigmaPlot 12.5 (Systat Incorporated, USA). Полученные данные представляли в виде средних арифметических значений и их ошибок. Нормальность распределения выборок оценивали по методу Шапиро–Уилка, достоверность изменений амплитуды ритмов ЭЭГ определяли с помощью t-теста. Статистически значимыми считали различия с уровнем p<0,05.

Результаты и обсуждение. Анализ изменений паттерна ЭЭГ в процессе воображения движений ногами выявил у всех испытуемых снижение амплитуды альфа-, бета1-, тета- и дельта-волн в большинстве отведений. При этом закономерный интерес в плане понимания механизмов активации мозга при воображаемых движениях вызывает динамика ритмов ЭЭГ более высоких частот. Согласно литературным данным, одним из электрофизиологических коррелятов воображения и выполнения движений может служить активация сенсомоторных корковых зон, оцениваемая по реакции десинхронизации/синхронизации альфа- и бета1-ритмов во фронтальных и центральных отведениях [8–10]. У обследованных нами правшей и левшей мысленные движения правой и левой ног сопровождались десинхронизацией альфа- и бета1-ритмов как в отведениях F3, F4, так и С3, С4. Выраженность наблюдаемых изменений различалась у лиц с правым и левым профилями моторного доминирования (табл. 1).

У правшей более выраженная десинхронизация альфа-ритма отмечалась в центральных зонах коры, причем особенно заметно в отведении С3 доминирующего левого полушария, где амплитуда уменьшалась на 12,44±0,96 мкВ (p<0,001) при воображении движения правой и на 11,92±0,76 мкВ

(p<0,001) - левой ногой. Во фронтальных зонах у правшей изменения альфа-ритма были несколько слабее, но при этом в большей мере зависели от латерализации воображаемого движения: в случае ведущей ноги амплитуда ритма сильнее снижалась в ипсилатеральном (F3), а в случае неведущей - в контралатеральном (F4) полушарии (рис. 1А).

Таблица 1

Изменение амплитуды альфа- и бета1-ритмов во фронтальных и центральных отведениях у студентов при воображении движений, % от покоя