Спектральные характеристики тета ритма ЭЭГ при интеллектуальной деятельности у студентов с разной степенью навязывания ритма световых мельканий

В ранее опубликованных наших исследованиях [3] показано, что степень навязывания ритма световых мельканий на частоте 10 Гц прямо связана с временными параметрами выполнения целенаправленной деятельности (тест «Таблицы Шульте-Горбова»). В литературе имеются данные о том, что маркером оптимального функционально состояния является альфа активность ЭЭГ частотой именно 10 Гц. В частности при данном уровне активации коры мозга наблюдается высокая эффективность переработки информации [2, 7].

Используемая нами модель целенаправленной деятельности (тест «Таблицы Шульте-Горбова»), предполагает активацию механизмов внимания. Учитывая, что у человека, как и у животных, тета синхронизация рассматривается как механизм избирательного внимания [4], мы предположили, что параметры результата исследуемого вида деятельности должны быть связаны с параметрами тета активности как исходной, так и текущей ЭЭГ. Исходя из вышеизложенного, целью настоящей работы явилось установление связи временных параметров результативности целенаправленной деятельности со спектральными показателями тета ритма ЭЭГ.

Материал и методика:

В исследовании на основе добровольного информационного согласия принимали участие 48 человек, юноши 19-21 года, правши, с нормальной остротой зрения. До начала обследования испытуемым предлагались анкеты Спилбер-гера в модификации Ханина для определения личностной и ситуативной тревожности [6]. Целенаправленная деятельность моделировалась при помощи компьютеризованного теста Горбова-Шульте (красно-черные таблицы). Во время обследования испытуемый находился в удобном кресле перед экраном монитора (17 дюймов). На мониторе отображалась квадратная таблица, состоящая из 24 красных и 25 черных квадратных ячеек с собственными номерами. Паттерны расположения квадратов для каждой серии были изначально заданы методом случайной генерации. Для всех испытуемых использовался одинаковый набор паттернов. На основе предварительной инструкции испытуемый должен был в первом задании выбрать (указать курсором мышки) черные квадраты в порядке возрастания номеров от (1 до 25), во втором - красные квадраты в порядке убывания номеров (от 24 до 1), в третьем задании выбрать черные в порядке воз-

Клиническая и экспериментальная медицина растания, чередуя их с красными в порядке убывания: 1 черные, 24 красные, 2 черные, 23 красные и т.д. Во второй части обследования испытуемому предлагали выполнить те же задания в сопровождении голосовой помехи: чтение диктором цифр от 1 до 25 в случайном порядке, не совпадающим с порядком указания испытуемым номеров квадратов и с частотой одна цифра в две секунды. Для удобства анализа и в силу аналогичности работы результативность первого и второго заданий в первой и второй части обследования были объединены.

По результатам выполнения компьютерной задачи для каждого испытуемого вычисляли следующие показатели: время между последовательными кликами по квадратам, величина которого усреднялась по каждому заданию (среднее время клика, мс); общее время выполнения каждого задания (с); число ошибок в каждом задании – включая ошибки последовательности и неверное указание цвета квадрата.

Если испытуемый сбивался и отказывался от дальнейшего выполнения задания, количество оставшихся неотмеченными квадратов расценивалось как ошибки.

ЭЭГ регистрировали в исходном состоянии при закрытых и открытых глазах и во всех экспериментальных ситуациях с помощью электроэнцефалографа «Нейрон-спектр» (г. Иваново) монополярно по схеме “10–20” в ( 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 0,5–35,0 Гц, постоянная времени – 0,32 с, режективный фильтр – 50 Гц.

После регистрации все записи ЭЭГ были переведены в компьютерную систему анализа и топографического картирования электрической активности мозга «BRAINSYS» для Windows и обработаны с помощью аппаратно - программного комплекса «НЕЙРО-КМ» (ООО «Стато-кин», г. Москва). Артефакты исключали из анализируемой записи с использованием возможностей программного комплекса BRAINSYS. Спектрально - когерентный анализ ЭЭГ проводили на основе быстрого преобразования Фурье (пакет программ BRAINSYS). Эпоха анализа составляла 4 сек при длительности каждого фрагмента в 1 мин, частота оцифровки – 200 Гц.

В заключительной части обследования проводилась функциональная проба на усвоение ритмических вспышек света длительностью 20

мс от стандартного фотостимулятора, расположенного на расстоянии 25 см от испытуемого и находящегося на уровне его глаз. Испытуемому, сидящему с закрытыми глазами, предъявляли последовательно 4 десятисекундные серии вспышек фиксированных частот 5, 10, 15, 20 Гц. Интервал между сериями составлял 10 сек.

С помощью пакета программ BRAINSYS проводили картирование 10-секундных отрезков ЭЭГ соответствующих частоте стимуляции. На каждом отрезке рассчитывали спектральную мощность частотных потенциалов затылочных отведений ( O2,O1 ) ЭЭГ, точно соответствующую частоте стимуляции (например, для отрезка со стимуляцией 5 Гц – спектральную мощность на 5 Гц и т.д.).

Для статистической обработки и представления результатов использовали пакет STATISTICA v.6. При нормальном распределении анализируемых показателей вычисляли среднее значение ( M ) и стандартную ошибку среднего ( m ). Достоверность различий анализируемых показателей у студентов выделенных групп оценивали с помощью дисперсионного анализа «Break-down and one-way ANOVA». Достоверность изменения значений показателей в разных ситуациях у одной группы испытуемых оценивали с использованием t-критерия для связанных выборок.

Результаты и обсуждение.

Были выделены две группы студентов с разной степенью выраженности усвоенного ритма световых мельканий в 10 Гц. В 1 группу (n=31) вошли студенты, спектральная мощность на частоте 10 Гц которых, при световой стимуляции той же частотой была ниже средней на величину стандартной ошибки (Pст [мкВ²] <  M-m ); 2 группу (n=12) составили студенты спектральная мощность на частоте 10 Гц которых была выше средней на величину стандартной ошибки (Pст [мкВ²] >  M + m ), где Pст [мкВ²] – спектральная мощность потенциалов при стимуляции светом той же частоты.

Ранее нами показано, что временные характеристики деятельности (среднее время клика и время выполнения задания) во всех ситуациях обследования были достоверно ниже у студентов 1 группы [3]. По показателю личностной тревожности достоверных отличий между испытуемыми выделенных групп не обнаружено (37,0±1,7 и 34,4±2,1, соответственно группам). Показатель ситуативной тревожности был достоверно выше у испытуемых 1-й группы (34,7±1,1 и 30,3±1,3; р=0,027).

25.0

го 20.0

О) 15.0

g 10.0

5.0

CD

0.0

■ 1 гр. ■ 2 гр.

О2

О1

Р4

Р3

С4

С3

F4

F3

Т4

Т3

Отведения ЭЭГ

Рис. 1. Спектральная мощность тета ритма ЭЭГ испытуемых 1-й и 2-й групп в исходном состоянии при открытых глазах.

В исходном состоянии спектральная мощность тета ритма была ниже у студентов 1 группы, по сравнению с испытуемыми 2-й группы достоверно в правом (р=0,046) и левом (р=0,0002) затылочных, левых теменной (р=0,002), центральной (р=0,004), фронтальной (р=0,008) и височной (р=0,003) областях коры (рис. 1). В связи с этим фактом интересны заключения некоторых авторов о том, что присутствие в ЭЭГ тета волн в фоновом состоянии без выраженного участия процессов внимания, может отражать сниженные функциональные возможности внимания [8].

При выполнении различных вариантов заданий у испытуемых 1-й группы имело место достоверное увеличение спектральной мощности тета ритма ЭЭГ преимущественно в областях левого полушария. У испытуемых 2-й группы значимых изменений спектральной мощности тета ритма по сравнению с исходным состоянием не зарегистрировано (табл. 1).

Выполнение предложенного задания предполагает задействование аналитических стратегий, что возможно объясняет тот факт, что различия в спектральной мощности тета ритма фоновой и текущей ЭЭГ между выделенными группами имели место в левом полушарии головного мозга. Увеличение спектральной мощности тета ритма при выполнении заданий у испытуемых 1-й группы свидетельствует о более совершенных механизмах внимания и его концентрации. Внимание, первоначально распределённое, фокусируется на конкретном стимуле (в нашем случае это номер красного или черного квадратов), когда произведена оценка этого стимула по отношению к внутреннему контексту (следованию инструкции) и стимул представляет важность для индивида.

Таблица 1

Достоверность изменений спектральной мощности тета ритма ЭЭГ у студентов 1-й и 2-й групп при выполнении разных вариантов тестовых заданий «Красно-черные таблицы Шульте» по сравнению с исходным состоянием

Варианты теста	Черные + Красные		Черно-красные		Черные + Красные с помехой		Черно-красные с помехой
Отведени ЭЭГ	1 гр.	2 гр.	1 гр.	2 гр.	1 гр.	2 гр.	1 гр.	2 гр.
О2	0,033	-	-	-	0,042	-	-	-
О1	0,002	-	0,0002	-	0,00001	-	0,00001	-
Р4	-	-	-	-	-	-	-	-
Р3	0,012	-	0,002	-	0,0002	-	0,0009	-
С4	-	-	-	-	-	-	-	-
С3	0,024	-	0,007	-	0,003	-	0,007	-
F4	-	-	-	-	-	-	-	-
F3	0,013	-	0,001	-	0,0018	-	0,0007	-
Т4	-	-	-	-	-	-	-	-
Т3	-	-	0,023	-	0,0102	-	0,003	-

Следует согласиться с предположением авторов о том, что тета ответ в ЭЭГ отражает высоко сфокусированное внимание, направленное на конкретную мишень и вызываемое внутренней значимостью определенной стимуляции или её репрезентации в памяти [9].

Кроме этого у испытуемых 1-й группы был выявлен достоверно более высокий уровень ситуативной тревожности. Несмотря на то, что этот показатель находился в зоне умеренной тревожности у студентов обеих групп (31-44 балла), можно предположить, что более высокая ситуативная тревожность непосредственно перед выполнением заданий может определённым образом модулировать изменения мощности тета ритма в текущей ЭЭГ более успешных испытуе- nauki.com/PDF/49PSMN217.pdf