XIV Міжнародна наукова інтернет-конференція ADVANCED TECHNOLOGIES OF SCIENCE AND EDUCATION (19-21.04.2018)

Русский English




Научные конференции Наукові конференції

канд.біолог.наук, Моренко А.Г., Котик О.А. ПОТУЖНІСТЬ ПІДДІАПАЗОНІВ АЛЬФА-РИТМУ ЕЕГ ТА ПАРАМЕТРІВ ЕМГ ЗАДІЯНИХ М’ЯЗІВ ПІД ЧАС СЛУХОМОТОРНОЇ ДІЯЛЬНОСТІ У ЧОЛОВІКІВ З РІЗНИМ РІВНЕМ ІНДИВІДУАЛЬНОЇ АЛЬФА-ЧАСТОТИ

Кандидат біологічних наук, доцент Моренко Алевтина Григорівна

Студентка 5 курсу біологічного факультету Котик Олена Адамівна

Волинський національний університет

ПОТУЖНІСТЬ ПІДДІАПАЗОНІВ АЛЬФА-РИТМУ ЕЕГ ТА ПАРАМЕТРІВ ЕМГ ЗАДІЯНИХ М'ЯЗІВ ПІД ЧАС СЛУХОМОТОРНОЇ ДІЯЛЬНОСТІ У ЧОЛОВІКІВ З РІЗНИМ РІВНЕМ ІНДИВІДУАЛЬНОЇ АЛЬФА-ЧАСТОТИ

Потужність піддіапазонів альфа-ритму ЕЕГ та параметрів ЕМГ задіяних м'язів під час слухомоторної діяльності у чоловіків з різним рівнем індивідуальної АЛЬФА-частоти

  Контингент та методи дослідження. У дослідженні на добровільній основі взяли участь 100 здорових і праворуких чоловіків віком 19-21 років. Індивідуальну частоту (Гц) максимального піку α ритму (далі α частоти) визначали за стандартною методикою у спокої при закритих очах [1, 3, 4]. У залежності від значення усередненої у всіх частках кори індивідуальної α частоти чоловіків було розділено на 2 групи: з її високим (більше 10,0 Гц, 53 особа) і низьким рівнем (не більше 10,0 Гц, 47 осіб).

Реєстрацію електроенцефалограми (ЕЕГ, „Нейроком", Україна, Харків) здійснювали монополярно за системою 10-20 з референтним об'єднаним вушним електродом. Функціональні проби складали 40 с. Для режекції ЕЕГ-артефактів використовували процедуру ICA-аналізу. Значення потужності коливань ЕЕГ (мкВ2) у частотних піддіапазонах α1 і α2 розраховували для усіх відведень та тестових ситуацій. Межі α1 піддіапазону визначали індивідуально для кожного досліджуваного за формулою: індивідуальна α частота (верхня межа) - 2 (нижня межа),  α2 піддіапазону -  індивідуальна α частота (нижня межа) + 3 (верхня межа) [3, 4]. У сучасній літературі показано різну динаміку високочастотного та низькочастотного компонентів α-активності, які відображають активність двох послідовних систем сприйняття - аферентної (bottom-up, знизу догори) і еферентної (top-down, згори донизу) [2, 3, 4, 6]. Результати в межах виділених груп чоловіків усереднювали для кожного відведення і для кожної експериментальної ситуації. При реєстрації спонтанної електроміограми (ЕМГ, "Нейро-ЕМГ-Мікро", Росія, Іваново, 2009) поверхневих м¢язів згиначів (flexor digitorum superficialis) та розгиначів (extensor digitorum) пальців кисті правої й лівої рук використовували біполярне відведення поверхневими електродами. В якості параметрів оцінки ЕМГ використовували середні амплітуду (мкВ) і частоту (Гц)  її коливань [5].

Під час експерименту досліджувані були із закритими очима, у положенні напівсидячи у кріслі з підголовником. ЕЕГ і ЕМГ реєстрували у стані функціонального спокою (фон) та під час слухомоторної діяльності правою і лівою руками. Остання полягала у слуховому сприйнятті та мануальному відтворенні звукових стимулів [2]. Усі стимули (звуки барабанного бою, програмне забезпечення Finale-2006) були однаковими, їх тривалість складала 2 мс, гучність не перевищувала 55-60 дБ. Стимули  подавали бінаурально з темпом у 2 Гц. Піддослідні у відповідь на кожний стимул почергово стискали і розтискали пальці кисті правої, а згодом лівої руки. Протягом однієї проби завдання виконували лише однією рукою.

Значимість відмінностей показників (при р≤0,05 і р ≤0,001) визначали за допомогою t-критерію Стьюдента (програмне забезпечення Microsoft Excel).

Результати дослідження та їх обговорення. У відповідності до результатів нашого дослідження, у чоловіків з високою α частотою під час слухомоторної діяльності правою рукою в α1 піддіапазоні виявляється локальне зниження потужності коливань ЕЕГ у лівопівкулевих скроневих, центральних і тім'яних частках (р≤0,05), у α2 піддіапазоні - широка депресія показників загалом у корі (р≤0,05, р≤0,001), порівнюючи з фоном. Чоловіки з низькою α частотою характеризуються генералізованим зниженням у корі потужності α1 та α2 піддіапазонів ЕЕГ (р≤0,05, р≤0,001). Означені депресивні зміни ЕЕГ у α1 і α2 піддіапазонах у чоловіків з різним рівнем α частоти у відповідності до даних літератури [1, 2, 4, 6] можуть відображати зростання активаційних процесів у корі, уваги та ролі аферентної системи сприйняття (bottom-up - знизу догори).  Локальне зниження показників у α1 піддіапазоні ЕЕГ у чоловіків з високою α частотою свідчить про більш економічну діяльність кори при виконання даного завдання, порівняно з низькочастотними досліджуваними. Домінування динамічних змін у лівій півкулі при цьому може бути обумовлене відмінністю іннерваційних впливів на периферійний нейромоторний апарат домінантною й субдомінантною півкулями [2].

Зростання суб'єктивної складності завдання для праворуких чоловіків при роботі лівою рукою загалом супроводжується поглибленням та поширенням депресії коливань ЕЕГ у діапазоні α ритму. У чоловіків з високою α частотою установлюється значне і симетричне зниження потужності α1 і α2 піддіапазонів ЕЕГ у корі, порівнюючи з фоном (р≤0,05, р≤0,001) та правою рукою (р≤0,001). У чоловіків з низькою α частотою відмічається депресія потужності коливань ЕЕГ у α1 піддіапазоні загалом у корі (р≤0,001), а також зростання показників у α2 піддіапазоні у лобовій зоні з акцентом у правій півкулі (р≤0,05), порівнюючи з фоном.  Потужність α1 піддіапазону ЕЕГ у даній групі досліджуваних є нижчою у симетричних лобових та потиличних частках кори (р≤0,05), потужність α2 піддіапазону - значно вищою загалом у корі, ніж під час роботи правою рукою (р≤0,05, р≤0,001). Виявлена закономірність у α2 піддіапазоні може бути показником збільшення внутрішньої зосередженості і нисхідного контролю з боку фронтальних структур кори у чоловіків з низькою α частотою. Реалізація цього механізму  (top-down - згори донизу) дозволяє за допомогою «гальмівного фільтру» сфокусувати коркові процеси на вирішення поточної значимої задачі і попередити вплив нерелевантних факторів [1, 4, 6].

  Відображенням означених специфічних рис коркової активації на периферії є зростання середньої амплітуди й зниження середньої частоти коливань ЕМГ поверхневих м'язів згиначів та розгиначів пальців кисті правої й лівої рук, р≤0,001. У відповідності до даних літератури [5] це вказує на збільшення кількості активованих мотонейронів і частоти імпульсації від них. Подібні зміни створюють умови для збільшення синхронності роботи задіяних рухових одиниць і зростання міри зусилля м'язу. У чоловіків з високою α-частотою установлюється вища середня амплітуда та нижча середня частота коливань ЕМГ м'язів згиначів та розгиначів лівої руки, ніж такі правої руки. Це є показником більш економічного режиму роботи м'язів правої руки у чоловіків даної групи. У чоловіків з низькою α-частотою значимі відмінності у величині амплітуди коливань ЕМГ поверхневих м'язів згиначів та розгиначів правої і лівої рук не виявляються. Поверхневі м'язи розгиначі правої руки характеризуються вищою середньою частотою коливань ЕМГ, порівняно з лівої рукою, р≤0,001.

У чоловіків з різним рівнем α-частоти поверхневі м'язи розгиначі пальців кисті обох рук відзначались значимим переважанням середньої амплітуди коливань ЕМГ, порівняно з м'язами згиначами правої (р≤0,001) і лівої (р≤0,05) рук, що свідчить про вищий рівень активності саме м'язів розгиначів у діяльності, що виконувалась. Виявлені відмінності при аналізі роботи м'язів лівої руки у чоловіків з високою α-частотою не мають значимого рівня. У всіх чоловіків величини середньої частоти коливань ЕМГ м'язів згиначів та розгиначів обох рук не мають значимих відмінностей.

У чоловіків з низькою α частотою у стані спокою та під час слухомоторної діяльності обома руками установлюється вища потужність коливань ЕЕГ у α1 піддіапазоні по всьому скальпу, ніж у високочастотних осіб (р≤0,001). У α2 піддіапазоні досліджувані з низькою α частотою відзначаються нижчими показниками загалом у корі у стані спокою та під час роботи правою рукою (р≤0,05), ніж високочастотні чоловіки. В умовах діяльності лівою рукою потужність α2 піддіапазону у корі чоловіків з низькою α частотою перевищує таку у високочастотних осіб, р≤0,001. У чоловіків з високою α-частотою простежується вища середня амплітуда та нижча середня частота коливань ЕЕГ поверхневих м'язів згиначів (р≤0,001) правої руки та розгиначів (р≤0,05) лівої руки протягом усього експерименту, порівняно з низькочастотними досліджуваними.

У відповідності до даних літератури [6] нижча потужність α1 та вища α2 піддіапазонів ЕЕГ по всьому скальпу у високочастотних чоловіків в ході експерименту може відображати більшу ефективність у них аферентної та еферентної систем сприйняття. Це вказує на статус відносної вищої збудливості нейронів кори головного мозку та їх готовності до активності у цій групі досліджуваних, порівняно з чоловіками з низькою α частотою [1, 2, 6]. Більша поширеність та рівномірність міжпівкулевого розподілу у корі процесів депресії піддіапазонів α ритму ЕЕГ, а також зростання потужності α2 піддіапазону у лобовій зоні за умови ускладнення слухомоторної діяльності (виконання лівою рукою) у чоловіків з низькою α частотою може бути корелятом більшої напруженості їх нервових процесів, порівняно з високочастотними особами. Динаміка амплітудно-частотних параметрів ЕМГ в цілому відображає виявлені коркові активаційні процеси і вказує на вищий вихідний тонус досліджуваних м'язів, активнішу м'язову діяльність, вираженість латеральних відмінностей при більш економічному режимі роботи правої руки у чоловіків з високою α частотою, порівнюючи з низькочастотними особами. Останні відзначалися певним нівелюванням відмінностей у режимах роботи м'язів згиначів та розгиначів обох рук.  

Простежені закономірності свідчать про функціональну єдність і взаємопов'язаність центральної нервової системи і моторного апарату. Процес організації довільних рухів є функцією вищих відділів центральної нервової системи. У відповідності з нею формується супраспинальна рухова команда, що визначає кількість включених у діяльність відповідних мотонейронів і частоту їх розрядів. У відповідності до роботи мотонейронів  відбувається активація роботи м'язів, що іннервуються ними.

Висновки.

•1.     Слухомоторна діяльність чоловіків у цілому супроводжується депресією α1 та α2 піддіапазонів ЕЕГ загалом у корі, що посилюється під час роботи лівою рукою і відображає розвиток активаційних процесів. У α2 піддіапазоні у чоловіків з низькою α частотою при роботі лівою рукою установлюється зростання потужності коливань ЕЕГ у лобовій зоні, що є показником деякого посилення внутрішньої зосередженості цих досліджуваних. Корелятом подібних активаційних змін є зростання амплітуди та зниження частоти коливань ЕМГ задіяних м'язів.

•2.       Чоловіки з високою α частотою під час реалізації слухомоторної діяльності правою і лівою руками характеризуються вищою ефективністю коркових активаційних процесів у піддіапазонах α ритму ЕЕГ, ніж особи з низькою α частотою.

•3.       У чоловіків з високою α частотою установлюється вищий вихідний тонус досліджуваних м'язів, активніша м'язова діяльність, зростання латеральних відмінностей при більш економічному режимі роботи правої руки. У осіб з низькою α частотою відзначається певне нівелювання відмінностей у режимах роботи м'язів згиначів та розгиначів правої та лівої руки.

Література:

•1.   Базанова О.М., Афтанас Л.И. Индивидуальные показатели альфа-активности электроэнцефалограммы и невербальная креативность // Рос. Физиол. журнал им. И.М. Сеченова, 2007. - Вып. 93, № 1. - С. 14-26.

•2.   Лурия А. Р. Высшие коркове функции человека и их нарушения при локальних поражениях мозга. 3-е изд. - М.: Академический проект, 2000. - 512 с.

•3.   Angelakis E., Lubar J.F., Stathopoulou S., Kounios J. Peak alpha frequency: an electroencephalographic measure of cognitive preparedness //Clinical Neurophysioology, 2004. - № 115. - Р. 887-897.

•4.   Klimesch W., Sauseng P., Hanslmayr S. EEG alpha oscillations: The inhibition-timing hypothesis // Brain Res. Rev., 2007. - V. 53. -  P. 63-88.

•5.   Meigal A. I., Rissanen S., Tarvainen M. P. et. аll. Novel parameters of surface EMG in patients with parkinson's disease and healthy young and old controls. //Journal of Electromyography & Kinesiology, 2009. - V. 18, I. 3. -  P. 206-213.

•6.   Struber D. et al. In search for a possible role of the alpha-band in multystable visual perception // Int.J.Psychophysiol, 2006. - Vol. 61, № 3. - P.

alevmore@gmail.com


Залиште коментар!

Дозволено використання тегів:
<a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <code> <em> <i> <strike> <strong>