Книги по психологии

ТИПЫ ДИНАМИКИ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ СИНХРОНИЗАЦИИ ЭЭГ И УМСТВЕННОЕ НАПРЯЖЕНИЕ
М - МОЗГ и психическая деятельность

М. В. БОДУНОВ

Целью настоящей работы является оценка иытериндивндуаль - ной вариативности динамики уровня пространственно-временной согласованности ЭЭГ по показателям суммарной синхронизации и когерентности биопотенциалов лобной и затылочной, областей головного мозга, а такя^е выделение основных типов индивидуаль­ной динамики уровня пространственно-временной согласованности ЭЭГ при интеллектуальной деятельности.


ЭЭГ регистрировалась в трех состояниях испытуемого: 1) спо­койное бодрствование с открытыми глазами до решения задач; 2) решение невербальных задач из четырех первых серий интел­лектуального теста «Прогрессивные матрицы Равена»; 3) спокой­ное бодрствование с открытыми глазами после решения всех задач.

Использовались два монополярных отведения — лобное и за­тылочное (/^4 и Ог по схеме 10—20) справа с референтным электродом на мочке левого уха.

В каждом состоянии было зарегистрировано (в цифровом виде с интервалом дискретизации 8 мс) 6 отрезков ЭЭГ длительностью по 4096 мс.

Для обработки отрезков ЭЭГ применялась процедура спект­рального анализа, описанная в работе В. М. Русалова и М. В. Бо­дунова [2]. Для последующей обработки были взяты шесть ха­рактеристик пространственной согласованности ЭЭГ: уровень суммарной синхронизации (До), оцениваемый по коэффициенту корреляции между двумя анализируемыми процессами, и пять значений функции когерентности (К}) для частот, соответствую­щих пиковым значениям взаимной спектральной платности мощ­ности в дельта-, тета-, альфа-, бета-1- и бета-2-диапазонах (К&, Кв, Ка, Кь). Кроме того, производилась оценка вариативности спектров когерентности относительно среднего уровня по коэффи­циенту вариативности, а также оценка степени попарного сход­ства рисунков спектров когерентности по коэффициенту ранговой корреляции Спирмена.

С помощью метода главных компонент ((^-техника) было вы­делено три наиболее общих варианта, или типа, изменений пока­зателей пространственно-временной согласованности ЭЭГ при ин­теллектуальной деятельности. Данные три группы не отличались по исходному уровню суммарной пространственной синхрониза­ции ЭЭГ (До), но значимо различались по динамике этого показа­теля при умственном напряжении (см. рис. 1). Наиболее выра­женные изменения отмечены в 3-й группе, а наименее выра­женные — в 1-й. Кроме того, в динамике показателя Л0 в 1-й груп­пе наблюдался значимый эффект последействия. Таким образом, 3-я группа характеризовалась «гибкими» изменениями показате­ля суммарной пространственной синхронизации ЭЭГ, тогда как 1-я группа отличалась жесткой динамикой данного парамет­ра ЭЭГ.

При анализе динамики изменений показателя когерентности ритмов ЭЭГ в ходе умственной деятельности было обнаружено, что в разных группах претерпевали изменения уровни когерент­ности разных диапазонов ЭЭГ и в разных направлениях. Так, в 3-й группе наблюдалось только увеличение уровней когерент­ности ритмов ЭЭГ, причем в нескольких диапазонах (дельта, бета-1 и бета-2). В 1-й группе было обнаружено только лишь снижение уровня когерентности бета-1-ритма. Во 2-й группе было выявлено увеличение когерентности альфа-ритма и уменьшение


АгШ Л1

 
image077
image078



Рис. 1. Изменения показателей синхронизации До и когерентности К'/ (где f — Частота в диапазонах Л, 0, а, Рц Рг) ЭЭГ при умственной деятель­ности по сравнению с фоном в трех группах испытуемых:.

По оси абсцисс — показатели синхронизации и когерентности в трех состояниях: 1 — фон; з — умственная деятельность; а ■—фон; ло оси ординат — 2-преобразован - ные значения Н0 и К/. Г—Ш — группы испытуемых. Пунктир — значимые разли­чия между уровнями показателей; числа над пунктиром — уровни значимости раз­личий

Рис. 2. Изменения спектров когерентности ЭЭГ при интеллектуальной дея­тельности по сравнению с фоном в трех группах испытуемых

По оси абсцисс — диапазоны ЭЭГ. Остальные обозначения те же, что на рис. 1

Когерентности дельта - и бета-2-ритмов. Следовательно, и в этом случае испытуемые 3-й группы характеризовались большей выра­женностью изменений параметров пространственной синхрониза­ции ЭЭГ при умственной деятельности.

Большой интерес представляют результаты, касающиеся ди­намики структурных характеристик спектров когерентности ЭЭГ по показателям вариативности и сходства функции когерентности в разных состояниях. Общим для всех групп испытуемых было то, что интеллектуальное напряжение сочеталось с выраженным сглаживанием рельефа спектра когерентности суммарной ЭЭГ. При этом ни в одной из групп (как и во всей выборке в целом) не наблюдалось изменения среднего по всем диапазонам уровня когерентности ЭЭГ. Данный факт согласуется с развиваемыми

В. С. Русиновым и О. М. Гриндель [3] представлениями о том, что среднее значение когерентности суммарной ЭЭГ отражает активное поддержание общего уровня связей, который обеспечи­вает тонус коры, тогда как изменчивость рисунка спектра коге­рентности ЭЭГ характеризует динамичность перестройки внутрен­ней структуры связей. По-видимому, обнаруженное в нашем ис­следовании уравнивание значений когерентности разных ритмов ЭЭГ и приближение их к среднему исходному уровню когерент­ности суммарной ЭЭГ способствуют поддержанию оптимального для интеллектуальной активности тонуса коры.

На фоне этой общей закономерности были выявлены сущест­венные различия между выделенными группами испытуемых по параметру вариативности спектров когерентности ЭЭГ (см. рис. 2). В 3-й группе вариативность спектра когерентности ЭЭГ при ин­теллектуальном напряжении была значительно меньше, чем в спо­койном состоянии, в то время как в 1-й группе рельефность спект­ра когерентности при умственной активности практически не изменилась. Характер данного различия между группами был уточ­нен при анализе динамики показателя сходства спектров коге­рентности в трех функциональных состояниях. В 1-й группе ри­сунки спектров когерентности ЭЭГ в исследуемых состояниях обнаруживали большое сходство, т. е. рельефы спектров когерент­ности ЭЭГ менялись очень мало в данной группе испытуемых при переходе от одного состояния к другому. Во 2-й группе ока­зались сходными рисунки спектров когерентности ЭЭГ при ин­теллектуальном напряжении и при спокойном бодрствовании после решения задач. Наконец, в 3-й группе большим сходством харак­теризовались рельефы спектров когерентности ЭЭГ фоновых со­стояний до и после умственной активности.

Таким образом, динамика изменений спектров когерентности ЭЭГ при интеллектуальном напряжении качественно различна в трех выделенных группах испытуемых. В 1-й группе рисунок спектра когерентности ЭЭГ изменился при умственной активности очень мало. Данный тип спектра когерентности ЭЭГ можно обозначить как жесткий, или консервативный. Напротив, в 3-й группе спектр когерентности ЭЭГ существенно изменялся при умственной деятельности, но в последующем спокойном со­стоянии быстро восстанавливалась его исходная фоновая форма. Этот тип спектра когерентности можно назвать гибким, мобиль­ным. 2-я группа занимает промежуточное положение по отноше­нию к двум другим группам.-В этой группе рисунок спектра коге­рентности также сглаживается при интеллектуальном напряжении, Однако в бтличие от 3-й группы восстановление исходной фоно­вой формы - спектра когерентности ЭЭГ в спокойном состоянии йосле рён±ешш задач во 2-й группе не наблюдалось. Данный тип спектра когерентности ЭЭГ можно условно обозначить как инерт­ный, персеверативный.

' Сопоставйение этого различия между группами с различием по индикаторам скоростного аспекта умственной активности

Т


СРЕДНИЕ ЗНАЧЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЕЙ СКОРОСТНОГО АСПЕКТА И УМСТВЕННОЙ АКТИВНОСТИ В ТРЕХ ГРУППАХ ИСПЫТУЕМЫХ ПОКАЗАТЕЛЬ СКОРОСТИ, УСЛ. ЕД.

Тип эксперимента

Группа испытуемых

Р-Значимость разли­чий по критерию Манна-Уитни между 1-й и 3-й группами

1-я

2-я

З-я

Прохождение лабиринта

15

19

20

<0,05

Решение марбургских

6

9

10

<0,05

Задач

Решение задач Кэттела

60

63

67

<0,1

(см. таблицу) показало, что быстрый индивидуальный темп умст­венных действий связан с гибким, мобильным типом спектра ко­герентности ЭЭГ, тогда как медленный темп интеллектуальной активности сочетается с жестким, или консервативным, спектром когерентности ЭЭГ.

Можно заключить, что наряду со средним уровнем когерент­ности ЭЭГ, отражающим активное поддержание уровня связей (п тонуса коры), существенным параметром описания индиви­дуальной динамики межцентральных отношений является мобиль­ность перестройки связей в пределах всего диапазона ЭЭГ-частот, которая коррелирует с легкостью протекания информационных процессов в головном мозге.

Литература

1. Жирмунская Е. А., Гутман. С. Р., Маслов В. К. и др. О распознавании со­стояний испытуемого по характеристикам его электроэнцефалограммы.— В кн.: Функциональное значение электрических процессов головного моз­га. М.: Наука, 1977, с. 274—282.

2. Русалов В. М., Бодунов М. В. О связи интеллехиуальных способностей человека с уровнем пространственной синхронизации и когерентности фоновой ЭЭГ.— Физиология человека, 1977, т. 3, № 1, с. 3—12.

3. Русинов В. С., Гринделъ О. М. Межцентральные отношения и их измене­ния при афферентных раздражениях по данным математического анализа ЭЭГ человека.- ЖВНД, 1975, т. 25, вып. 3, с. 552-561.

4. Walter D. О., Rhodes J. М., Adey W. R. Discriminating among states of con­sciousness by EEG measurements: A study of four subjects.— EEG and Clin. Neurophysiol., 1967, vol. 22, N 1, p. 22—29.