Спектрально-когерентные характеристики тета-ритма ЭЭГ человека при различной эффективности запоминания зрительной информации

Многие, в том числе и наши, исследования [1, 2], посвящены изучению электрофизиологических коррелятов различной эффективности интеллектуальной деятельности у разных испытуемых. Однако остается практически неисследованным вопрос о том, с какими особенностями физиологического обеспечения связана различная эффективность интеллектуальной целенаправленной деятельности у одних и тех же испытуемых. Для решения этой задачи были проанализированы особенности динамики спектрально-когерентных показателей ЭЭГ при точном и ошибочном воспроизведении однотипной зрительной информации у одних и тех же испытуемых.

Испытуемым (26 мужчин в возрасте 18-21 года) предлагали запомнить последовательность и место появления на экране монитора шести сигналов в виде кружков диаметром 1 см. После запоминания испытуемых просили воспроизвести заданную последовательность, указывая курсором мыши и щелчком место расположения очередного кружка. Каждому испытуемому предлагали запомнить и воспроизвести поочередно 10 однотипных последовательностей, отличавшихся различным расположением сигналов и порядком их следования. По результатам воспроизведения каждой последовательности подсчитывали число точных (менее 1,5 см от центра) предсказаний места появления очередного сигнала. На основе индивидуального анализа были выбраны две одинаковые по сложности последовательности сигналов, одну из которых каждый из испытуемых воспроизводил точно, а другую – с ошибками.

В исходном состоянии (30 с), во время запоминания (30 с) и воспроизведения (первые 30 с) регистрировали ЭЭГ с помощью электроэнцефалографа «Нейрон-спектр» (г. Иваново) монополярно по схеме “10 – 20” в затылочных (О2, О1), теменных (Р4, Р3), центральных (С4, С3), лобных (F4, F3) и височных (Т4, Т3) отведениях. Объединенные референтные электроды располагались на мочках ушей. Полоса фильтрации составляла 0.5 – 45,0 Гц, постоянная времени – 0,3 сек. Вычисляли спектры плотности мощности в диапазоне 0,5-35,.0 Гц. Эпоха анализа составляла 4 сек, частота оцифровки – 200 Гц. Рассчитывали абсолютные значения мощности (мкВ2) и средние значения коэффициентов внутри и межполушарной коге- рентности в тета-диапазоне (4,0-7,0 Гц) для всех возможных пар отведений. Для статистической обработки полученных данных и представления результатов использовали пакет STATISTIСA v.6. Достоверность изменения значений показателей в разных ситуациях оценивали с использованием t-критерия для связанных выборок.

Во время запоминания точно воспроизводимой последовательности сигналов наблюдалось достоверное, по сравнению с исходным состоянием, повышение спектральной мощности тета-ритма ЭЭГ правой (с 8,4±0,7 до 11,6±0,4 мкВ², р< 0,05) и левой (с 7,9±0,6 до 11,2±0,4 мкВ² , р< 0,05) фронтальных областей коры. При запоминании ошибочно воспроизводимой последовательности сигналов спектральная мощность тета-ритма не изменялась (составляя 9,3±0,4 мкВ² и 8,5±0,5 мкВ² на ЭЭГ правой и левой фронтальных областей, соответственно). При воспроизведении (как точном, так и ошибочном) спектральная мощность тета ритма была достоверно выше, чем в исходном состоянии, на ЭЭГ обеих фронтальных, а также правых центральной и теменной областей коры.

При запоминании точно воспроизводимой последовательности сигналов наблюдалось достоверное (р< 0,05) усиление внутриполушарных когерентных взаимосвязей в тета-диапазоне ЭЭГ левых фронтальной и центральной (с 0,80±0,02 до 0,88±0,02), фронтальной и теменной (0,60±0.04 до 0,73±0,02), центральной и теменной (с 0.80±0,02 до 0,87±0,01), затылочной и теменной (с 0,75±0,03 до 0,83±0,02) областей коры. Происходило также повышение ( р< 0,05) межполушарной когерентности тета-ритма ЭЭГ левой теменной и правых центральной (с 0,55±0,03 до 0,65±0,02), теменной (с 0,59±0,02 до 0,64±0,03) и височной (с 0,42±0,03 до 0,51±0,03) областей. При запоминании ошибочно воспроизводимой последовательности значимого изменения когерентности тета-ритма ЭЭГ не наблюдалось. Достоверных различий в уровне когерентности биопотенциалов тета-диапазона ЭЭГ при точном и ошибочном воспроизведении информации не обнаружено.

Увеличение спектральной мощности тета-ритма ЭЭГ фронтальных областей коры на этапе запоминания точно воспроизводимой последовательности сигналов может быть связано с большей степенью активации механизмов произвольного внимания. Усиление синхронизации в диапазоне тета-ритма в системе внутриполушарных связей биопотенциалов ЭЭГ основных областей коры левого полушария и межполушарных связей с фокусом в левой теменной области коры свидетельствует о большей степени вовлечения в процесс запоминания левополушарных механизмов обработки зрительной информации.

В целом проведенное исследование показало, что отличительной особенностью физиологического обеспечения деятельности, завершающейся точным воспроизведением зрительной информации, является увеличение мощности тета-ритма ЭЭГ фронтальных областей коры, а также усиление левосторонней внутриполушарной и межполущарной когерентности в диапазоне тета-ритма ЭЭГ на этапе запоминания.