Определение индивидуальных профилей функциональной асимметрии головного мозга у студентов-медиков

Межполушарное взаимодействие – важная нейрофизиологическая детерминанта, определяющая траекторию индивидуального развития организма во всех сферах. Одной из составляющей общего адаптационного процесса является психофизиологическая адаптация. В психофизиологических механизмах компенсаторно-приспособительных процессов у человека существенное место отводится функциональной асимметрии головного мозга, межполушарным взаимоотношениям, типу функциональной межполушарной асимметрии головного мозга. Функциональная межполушарная асимметрия мозга – это перераспределение функций между полушариями головного мозга, проявляющееся на мотор- ном, сенсорном и психическом уровнях. При этом моторная (двигательная), сенсорная и психическая асимметрии взаимосвязаны между собой.

Моторная асимметрия – это совокупность неравенства функций рук, ног, половин туловища и лица в формировании общего двигательного поведения и его выразительности. Сенсорная асимметрия – это проявление неравенства функций органов чувств. Психическая асимметрия проявляется в особенностях организации отражения окружающей действительности и в обеспечении целостной нервно-психической деятельности человека1.

В основе межполушарного функционирования лежит переключаемость активных зон, которая срабатывает при изменении функционального состояния организма и факторов окружающей среды для адекватного соответствия деятельности головного мозга новым условиям [1]. Функциональная асимметрия головного мозга – процесс динамичный. Асимметрия характеризует мозг как по структуре, так и по функциям. Анатомические асимметрии объясняют лишь часть функциональной изменчивости при латерализации, причем структурные и функциональные асимметрии развиваются в разные периоды жизни и по-разному [2].

Например, многочисленными исследованиями подтвержден факт уменьшения функциональной асимметрии головного мозга при старении. Функциональная асимметрия левого и правого полушария является важным аспектом здоровой организации мозга для многих функций [3]. Нейрофизиологическая организация межполушарной асимметрии головного мозга определяется конституциональными и генетическими факторами. Поведенческие и анатомические асимметрии мозга существуют уже внутриутробно, что указывает на раннюю генетическую программу развития формирования левой и правой оси мозга. Проявляющийся при этом характер межполушарных отношений в последующем развитии организма будет обусловлен как климатическими условиями проживания, так и особенностями культурной среды² [ 4 ] . С эволюционной точки зрения латерализация функций двух мозгов в процессе эволюции лишь увеличивалась [5].

Функциональная латерализация функций головного мозга также будет зависеть и от образовательной нагрузки, климатогелиоге-офизических и антропогенных факторов региона проживания. Описание окружающей среды и медико-демографических характеристик населения на территории Российской Федерации показало наличие весьма значительных региональных различий [6]. В этой связи является актуальным проведение исследований по определению индивидуальных профилей функциональной асимметрии головного мозга в конкретных климатогеографических регионах и формирование прогностической оценки потенциала испытуемых.

Гипокомфортные условия Среднего При-обья характеризуются: продолжительной и суровой зимой с достаточно низкими температурами, коротким прохладным летом с вероятностью возникновения отрицательных температур, интенсивной циклонической активностью, общей неустойчивостью и изменчивостью погоды, резкими колебаниями метеофакторов даже в течение суток, повышенной геомагнитной активностью, высокой антропогенной нагрузкой на организм. По мнению ряда авторов и на основе собственных данных выявлено, что развитие функциональных нарушений в гипокомфортных условиях среды у студентов отмечаются чаще и они имеют более выраженный характер.

Длительный и сложный процесс медицинского образования, работа в секторе с больными людьми предъявляют серьезные требования к здоровью, пластичности психики и физиологии молодых людей. Самый высокий уровень напряженности и стресса у студентов-медиков определяется на первом году обучения3. В этой связи динамическая асимметрия головного мозга будет влиять на асимметрию вегетативной нервной системы, что предопределит разную активацию симпатических и парасимпатических влияний [7–9]. Проблема адаптации студентов к обучению является актуальной. Именно от того, насколько успешно адаптируются студенты к сложным условиям обучения в медицинском вузе, зависит состояние их здоровья, а от этого и успешность подготовки будущего врача, которые затем повлияют на качество оказания медицинской помощи населению.

Недавние крупномасштабные исследования нейровизуализации показывают, что большинство частей человеческого мозга демонстрируют структурные различия между левым и правым полушарием. Такие структурные асимметрии полушарий были зарегистрированы как для корковых, так и для подкорковых структур [10]. Полушарная латера-лизация представляет собой основной архи- тектурный принцип организации человеческого мозга, лежащий в основе познания; часто утверждается, что он представляет собой стабильную, подобную черте особенность. Тем не менее новые данные подчеркивают динамическую природу сетей мозга, в которой разрешенные во времени изменения в функциональной латерализации остаются неизведанными [11].

Функциональная латерализация традиционно рассматривается как статическая характеристика и характеристика на уровне черт личности, которая, как предполагается, усиливает нейронные способности, но исследования последних лет подтверждают динамический характер латерализации мозговых функций [12]. Явление функциональной асимметрии головного мозга, основанное на мозаичной активности структур больших полушарий в обеспечении жизнедеятельности организма, обуславливает существование принципиальных различий в организации эмоциональных и когнитивных процессов, лежащих в основе адаптационного процесса организма и, соответственно, определяют особенности реакций организма на действие факторов окружающей среды [13–16].

Межполушарная специализация функциональных отношений является важным нейрофизиологическим фактором, определяющим индивидуально-психологические отличия человека, личностные особенности, адаптивный потенциал, вегетативное обеспечение организма в целом, индивидуальные возможности развития, способность к определенному роду когнитивной деятельности, и имеет важнейшее влияние на организм.

Уникальные когнитивные способности человека возникают из гибкого взаимодействия между конкретными локальными нейронными модулями с асимметрией полушария в функциональной специализации [17]. Например, исследования межполушарных взаимодействий между гомологичными областями коры во время обработки функций речи показали, что, несмотря на преобладающую лате-рализацию языка левым полушарием, правое полушарие также играет важную роль, а межполушарная связь зависит от языкового опыта и участвует в освоении второго языка.

Области, участвующие в обработке языка, имеют дифференциальную связь с другими областями коры и друг с другом и играют определенную роль в языке [18, 19]. Существу- ют влияния на когнитивные способности, такие как умственное вращение или вербальная память, возникающие из-за половых различий в асимметрии полушарий: считается, что мужчины более латерализованы, чем женщины, что повышает их пространственные, но затрудняет их вербальные навыки [19].

Неравнозначность левой и правой гемисфер мозга человека, сочетаясь с феноменом доминирования одной из них, влияет на специфику построения и восприятия картины мира, характер реагирования и поведения [ 20, 21 ] . Сравнительный анализ показателей социально-психологической адаптации и межполушарной специализации мозга при помощи коэффициента ранговой корреляции Спирмена позволил выделить ряд значимых связей [15]. Лица с доминированием левого полушария в стрессовых условиях принимают решение о возможности позитивного изменения ситуации и мобилизуют все свои ресурсы для его достижения. Индивидуумы с праволатеральной специализацией при столкновении со стрессовой ситуацией стремятся к уходу от проблемы физически или психически [22]. Это объясняется индивидуальной гетерогенностью распределения нейромедиаторных систем головного мозга человека, которые в итоге формируют психофизиолого-сомато-вегетативный статус личности , а также определяют характер межполушарной асимметрии. Лица с доминированием правого полушария характеризуются более высокой тревожностью эмоционально-вегетативного типа [23].

Избыточная правополушарная активность может приводить к развитию тревожных расстройств. Доминирование левого полушария показывает обратные процессы, т. е. высокую самооценку здоровья. По данным ряда авторов, у людей с доминированием левого полушария низкая склонность к депрессии в отличие от правополушарных [23, 24]. Лица с правополушарным доминированием имеют высокий адаптивный потенциал к экстремальным природным факторам, чем лица с левополушарным доминированием [25]. Особенности полушарного взаимодействия заключаются и в том, что левое доминирование необходимо для реализации речевых стимулов, а общее доминирование правого полушария – во всех других функциональных условиях.

Это обобщенное доминирование правого полушария для всех других функциональных условий (кроме лингвистических стимулов)

соответствует теориям, утверждающим, что правое полушарие развивается раньше и что его развитие менее подвержено внешним воздействиям, поскольку оно поддерживает функции, необходимые для выживания [26].

Цель : выявить индивидуальные профили функциональной асимметрии головного мозга у студентов первого курса медицинского института, проживающих в условиях Среднего Приобья, оценить постоянство характеристик и дать прогностическую оценку полученных результатов.

Материалы и методы

Обследовано 213 студентов-первокурсников медицинского института Сургутского государственного университета. Критерии включения в обследование: возраст 17 лет (за 17 лет принимали возраст от 16 лет 6 месяцев до 17 лет 5 месяцев 29 дней); отсутствие жалоб на состояние здоровья в период проведения обследований; наличие информированного согласия на участие в исследовании. Критерием исключения из исследования являлась болезнь студента на период обследования.

У обследуемых студентов определялись профили межполушарной латерализации головного мозга в начале и конце учебного семестра. Обследование проходило в первой половине дня в тихом помещении с оптимальными гигиеническими условиями (температура воздуха – 18–22 °С, относительная влажность – 40–60 %); для формирования позитивной установки испытуемых на обследование им предварительно разъяснялись смысл и значение исследований, проводился инструктаж по выполнению тестов.

Исследование выполнялось на АПК «НС-Психотест» (ООО «Нейрософт», Россия). По итогам исследования, исходя из полученных данных по всем тестам, автоматически был произведен расчет коэффициентов межполушарной латерализации по моторной, сенсорной и психической функциям. Статистическая обработка полученных результатов проводилась с помощью программного обеспечения Statistica v. 10.0. Распределение данных отличалось от нормального, использовали статистический U-критерий Манна – Уитни и статистический Т-критерий Уил-коксона.

По результатам проведенных исследований и расчетов выделялись условные границы коэффициентов основных типов асимметрии: от –1,00 до –0,51 – левый; от –0,50 до –0,11 – преимущественно левый; от –0,10 до +0,10 – неопределенный; от +0,11 до +0,50 – преимущественно правый; от +0,51 до 1,00 – правый.

Результаты

По результатам проведенного исследования стратифицированы 5 латеральных фенотипов функциональной асимметрии головного мозга. Значения медиан, верхних и нижних квартилей для показателей, отражающих особенности индивидуального профиля асимметрии, представлены в табл. 1.

Полученные результаты распределились следующим образом. Основную часть составили 123 студента (59 %), имеющие доминирование левого полушария по моторной, сенсорной и психической функциям (профиль I). Со смешанными профилями: левая моторная, правая сенсорная и неопределенная

Таблица 1

Table 1

Значения медиан, верхних и нижних квартилей для показателей, отражающих особенности индивидуального профиля асимметрии (Md, Q 1 ;Q 3 )

The medians, upper and lower quartiles of asymmetry profile-related parameters

Профиль Profile	Пол Sex	Коэффициенты асимметрии, баллы Asymmetry coefficient, scores
		Км	Кс	Кп
I	Юноши / Male (n = 23)	0,83 (0,75; 0,88)	0,82 (0,67; 0,83)	0,61 (0,60; 0,80)
	Девушки / Female (n 1 = 81) (n 2 = 19)	0,76 (0,69; 0,81) 0,87 (0,88; 0,94)	0,68 (0,67; 0,83) 0,84 (0,83; 1,00)	0,62 (0,40; 0,80) 0,82 (0,80; 1,00)
II	Юноши / Male (n = 19)	0,57 (0,50; 0,63)	– 0,18 (– 0,50; – 0,17)	0,00 (0; 0,20)
	Девушки / Female (n = 23)	0,64 (0,57; 0,69)	– 0,34 (– 0,50; – 0,33)	0,00 (– 0,20; 0)

Окончание табл. 1

Table 1 (end)

Профиль Profile	Пол Sex	Коэффициенты асимметрии, баллы Asymmetry coefficient, scores
		Км	Кс	Кп
III	Юноши / Male (n = 13)	0,65 (0,63; 0,75)	0,00 (0; 0,17)	0,63 (0,60; 0,80)
	Девушки / Female (n = 16)	0,68 (0,63; 0,75)	0,00 (0; 0,17)	0,50 (0,40; 0,60)
IV	Девушки / Female (n = 10)	– 0,57 (– 0,63; – 0,51)	0,65 (0,50; 0,67)	– 0,61 (– 0,60; – 0,40)
V	Девушки / Female (n = 9)	– 0,81 (– 0,94; – 0,82)	– 0,82 (– 1,00; – 0,83)	– 0,81 (– 0,80; – 0,60)

Примечание . Км – коэффициент моторной асимметрии; Кс – коэффициент сенсорной асимметрии; Кп – коэффициент психической асимметрии.

Note. Км – motor asymmetry; Кс – sensor asymmetry; Кп – mental asymmetry.

психическая функциональная асимметрия – 42 студента (19 %) – профиль II; левая моторная, неопределенная сенсорная, левая психическая функциональная асимметрия – 29 студентов (13 %) – профиль III; правая моторная, левая сенсорная, правая психическая функ- циональная асимметрия – 10 (5 %) – профиль IV. Меньшую часть составили студенты с правополушарным доминированием по моторной, сенсорной и психической асимметриям головного мозга – 9 студентов (4 %) – профиль V (табл. 2, рис. 1).

Таблица 2

Table 2

Распределение зон доминирования по полушариям у выявленных индивидуальных профилей функциональной асимметрии головного мозга

Zones of dominance by hemispheres and their distribution

Профили (девушек – 158; юношей – 55) / Profiles (total females n = 158, males n = 55)	Зоны коры / Cortex areas
	Моторные Motor	Сенсорные Sensor	Психические Mental
I (девушки/females – 65 % (n = 100); юноши/males – 42 % (n = 23))	Левое Left	Левое Left	Левое Left
II (девушки/females – 14 % (n = 23); юноши/males – 34 % (n = 19))	Левое Left	Правое Right	Неопределенное Undefined
III (девушки/females – 10 % (n = 16); юноши/males – 24 % (n = 13))	Левое Left	Неопределенное Undefined	Левое Left
IV (девушки/females – 6 % (n = 10))	Правое / Right	Левое / Left	Правое / Right
V (девушки/females – 5 % (n = 9))	Правое Right	Правое Right	Правое Right

девушки, n = девушки, n = 23) девушки, n = 16)       10)

• □ Девушки □ Юноши

Рис. 2. Гендерная структура выявленных индивидуальных профилей функциональной асимметрии головного мозга

Fig. 2. Gender distribution of functional asymmetry profiles in university students

Рис. 1. Распределение студентов по профилям функциональной асимметрии мозга, % (n = 213) Fig. 1. Percent distribution of functional asymmetry profiles in university students, n = 213 (100%)

Обращает на себя внимание тот факт, что у девушек по сравнению с юношами односторонний латеральный фенотип асимметрии (правый или левый) выявлялся чаще.

Так, одностороннее доминирование левого полушария (профиль I) у студенток имело место в 1,5 раза чаще (65 % девушек и 42 % юношей) (табл. 2, рис. 2).

Однако степень выраженности этого доминирования в данном случае была различной (см. табл. 1). Более сильной последняя обнаруживалась у юношей и 18 % (n = 19) девушек с таким типом функциональной межполушарной асимметрией (см. табл. 1). Одностороннее правополушарное доминирование

(профиль V) было характерно только для 5 % девушек и не наблюдалось у обследуемых юношей. В то же время смешанные профили (II, III, IV) встречались в 1,9 раза чаще у юношей (58 % случаев), чем у девушек (30 % случаев) (см. табл. 2, рис. 2).

С целью подтверждения стабильности характеристик описанных профилей был проведен анализ повторяемости признаков в исследуемый период (в начале обучения и в конце первого учебного семестра) с помощью коэффициента корреляции (r s ) (табл. 3). Полученные данные позволяют утверждать, что выделенные профили имеют устойчивый характер.

Таблица 3

Table 3

Корреляции (r s ) между повторными измерениями коэффициентов моторной, сенсорной и психической асимметрий у студентов первого курса в начале и конце учебного семестра

Correlations (rs) between repeated measurements of motor, sensory and mental asymmetries in first-year students at the beginning and end of the semester

Коэффициент Coefficient	Пол Sex	Профиль / Profile
		I	II	III	IV	V
Км	Юноши / Males	0,79	0,81	0,70	–	–
	Девушки / females	0,80	0,77	0,83	0,82	0,80
Кс	Юноши / Males	0,75	0,76	0,74	–	–
	Девушки / females	0,82	0,78	0,69	0,71	0,71
Кп	Юноши / Males	0,77	0,74	0,71	–	–
	Девушки / females	0,75	0,78	0,84	0,77	0,75

Примечание . Км – коэффициент моторной асимметрии; Кс – коэффициент сенсорной асимметрии; Кп – коэффициент психической асимметрии.

Note . Км – motor asymmetry; Кс – sensor asymmetry; Кп – mental asymmetry.

Обсуждение

Анализируя полученные результаты, можно дать следующую прогностическую оценку. Студенты с профилем I, III в стрессовой ситуации имеют высокую готовность к мобилизации своих ресурсов для достижения цели, имеют низкий уровень тревожности эмоционально-вегетативного типа, низкую склонность к депрессии, высокую самооценку здоровья, низкие адаптивные возможности. Студенты с профилями II имеют среднюю готовность к мобилизации своих ресурсов для достижения цели, имеют средний уровень тревожности эмоционально-вегетативного типа, среднюю склонность к депрессии, среднюю самооценку здоровья, средние адаптивные возможности организма. Студенты с профилями IV, V характеризуются низкой готовностью к мобилизации своих ресурсов для достижения цели, имеют высокий уровень тревожности эмоциональновегетативного типа, высокую склонность к депрессии, низкую самооценку здоровья и в целом высокие адаптивные возможности организма.

Заключение

В результате проведенного обследования студентов первого курса медицинского института в период начальной адаптации к обучению в вузе, проживающих в Среднем Приобье, стратифицировано пять индивидуальных профилей функциональной межполушарной асимметрии головного мозга по доминированию моторных, сенсорных и психических зон. Выявлено среди обследованных студентов преобладание лиц с доминированием левого полушария (59 %). Студенты со смешанным профилем и студенты с правополушарной латерализацией составили 37 и 4 % соответственно. Односторонний полушарный фенотип был в большей степени характерен для девушек, а мозаичный профиль – для юношей. Корреляционный анализ полученных результатов показал устойчивость характеристик. Полученные результаты имеют высокую вариабельность.