Ваш психолог СВЯЗАННЫЕ С СОБЫТИЯМИ ПОТЕНЦИАЛЫ МОЗГА И НАРУШЕНИЯ ВНИМАНИЯ У БОЛЬНЫХ С ПОРАЖЕНИЯМИ МОЗГА
М. САМС, Ю. ВИЛККИ, Т. ЯРВИЛЕХТО,
К. АЛЬХО, Р. ХАРИ
В течение последних двух десятилетий большое количество экспериментальных работ было посвящено изучению активности мозга методом вызванных потенциалов (ВП). Хотя в таких показателях мозговой активности содержатся довольно ограниченные сведения о нейрофизиологических механизмах, они достаточно полезны, например, при диагностике неврологических нарушений. Так; регистрация вызванных потенциалов ствола мозга
[15] и так называемая «объективная аудиометрия» постоянно используются во многих отделениях клинической нейрофизиологии.
Широко исследовались «эндогенные» компоненты вызванных потенциалов с целью обнаружения с их помощью связи между мозговыми и психическими процессами. Примером может служить интенсивное исследование механизмов избирательности внимания [12, 13]. В клинической нейрофизиологии метод вызванных потенциалов применялся, например, при исследовании шизофрении
[16] , гиперактивности у детей [7] и аутизма у детей [И].
Считается, что отклонения от нормы в показателях ВП отражают нарушения процессов внимания у больных.
Целью настоящей работы было изучение связанных с событиями потенциалов у больных с нарушениями внимания вследствие поражений мозга и сравнение полученных результатов с данными клинического нейропсихологического исследования. Вследствие поискового характера работы использовались различные конфигурации стимулов и задачи для регистрации различных типов вызванных потенциалов. На основе предыдущих исследований, проведенных в нашей лаборатории [5, 6, 8], было сделано предположение, что потенциально наиболее интересными компонентами ВП являются следующие: 1) продолжительный потенциал (ПП), вызываемый редко предъявляемыми (продолжительными) звуковыми тонами; 2) компонент Н1; 3) компонент Н2 и
4) компонент ПЗ. Все эти компоненты, по-видимому, связаны с вниманием и ориентировочной реакцией.
Для исследования была отобрана группа больных с различны* ми по степени, но явно выраженными нарушениями внимания.
Больные были с контузией мозга или с клиническими и радиологическими симптомами так называемой гидроцефалии при нормальном давлении (ГИД). Было отобрано восемь больных (табл. 1), одна из них женщина (Г. Б.), прошедших ЭЭГ-об - следование. Больные с контузией мозга исследовались через 9— 38 дней после сотрясения, в основном после того, как они становились ориентированными и контактными.
У больных с ГНД отмечены прогрессирующие симптомы, включая умственное снижение, нараставшие в течение 10 (Л. Г.), 5 (Г. Б.) лет и 1 года (В. Г.). У одного из них (Л. Г.) произошло субарахиоидальное кровоизлияние 10 лет назад, а у двух других больных с ГНД никаких этиологических факторов обнаружено не было.
Нейротгсихологическое исследование. Субтест Сходства (С) Интеллектуальной шкалы для взрослых Векслера (1955) является тестом на вербальное мышление. Испытуемого просили объяснить, в чем сходство двух' понятий (например, апельсина и банана). Этот тест проводился и обрабатывался в соответствии с Финским руководством по Интеллектуальной шкале для взрослых Векслера,
Тест по непроизвольной памяти (НП) на пары слов был включен в тест сходства. Всем больным предъявляли 10 пар слов. Затем шх просили воспроизвести те слова, которые они запомнили, в любом порядке. Количество правильно воспроизведенных слов являлось показателем свободного воспроизведения (НП1). Затем называли первое слово каждой пары в качестве ключа и больного просили вспомнить другое слово. Количество правильно воспроизведенных в этом случае слов являлось показателем ассоциативного воспроизведения (НП2).
Тест на зрительное запоминание (33) Бентона (1963) был проведен в модифицированном варианте. Больному показывали каждую из десяти карточек (набор С) в течение 10 с и сразу
После предъявления карточки просили нарисовать изображенные да ней одну или три фигуры. Сразу после воспроизведения изображений двух последовательных карточек больного просили снова нарисовать первую, а затем вторую из них. Количество правильно воспроизведенных фигур из 10 карточек при немедленном (Т331) и задержанном (Т332) воспроизведении составляло два отдельных показателя.
В тесте па зрительный поиск параллелей 50 отрезков линий длиной 2 см и шести различных наклонов были нарисованы и а листке бумагп (21X30 см) в случайном порядке. Десять из 50 линий были параллельны линии в круге в середине листа. Испытуемого просили за 30 с отметить ручкой линии, параллельные той, которая находится в круге. Больному последовательно предъявляли пять листов с различно нарисованными линиями. Показателем являлось число правильно отмеченных линий.
Экспериментальная процедура. Использовались пять экспериментальных ситуаций: 1) 5—10-минутная регистрация клинической ЭЭГ без стимулов; 2) больному предъявляли 200 звуковых стимулов (1000 Гц, продолжительность — 1 с, частота предъявления—0,5 Гц). Больного инструктировали лежать спокойно ж не обращать особого внимания на стимулы; 3) в отличие от предыдущей экспериментальной ситуации 60 стимулов подавали один раз приблизительно в 15 с; 4) больному в случайном порядке предъявляли звуковые тоны 1000, 800 и 1250 Гц (нестандартные) продолжительностью 30 мс с частотой предъявления 1 стим./с (стандартный тон). Всего предъявлялось 600 стимулов, причем вероятность появления нестандартного тона была 10%. По инструкции больные должны были лежать спокойно и не обращать особого внимания на стимулы; 5) стимуляция такая же, как в ситуации № 4, но больного инструктировали считать один из нестандартных тонов.
Стимулы интенсивностью 70 дБ предъявляли через наушники в правое или левое ухо больпого. Каждой экспериментальной серии предшествовал период тренировки.
Регистрация и анализ данных. ЭЭГ регистрировали хлор-се - ребрянымп электродами. Для регистрации клинической ЭЭГ использовали обычные отведения (международная система 10—20). При регистрации в экспериментальных условиях с предъявлением стимулов использовали отведения Рг, Сг и Рг. Движения глаз регистрировали электродом над правым глазом по отношению к объединенным индифферентным электродам на мочках ушей (41— 42)/ ЭЭГ и электроокулограмма в экспериментальных ситуациях с предъявлением стимулов вместе с триггерным импульсом записывались на магнитную пленку для последующего компьютерного анализа. Для экспериментальных ситуаций 2 и 3 постоянная времени была 4,0 с (верхняя граница частот 700 Гц), для ситуаций 4 и 5 соответствующие значения были 0,3 с и 70 Гц. В ситуациях
2 и 3 период анализа был 1600 мс, а в ситуациях 4 и 5 — 600 мс. Период анализа начинался за 60 мс до предъявления стимула,
10 Мозг и психическая деятельность
И этот интервал служил в качестве фоновой линии. ЭВМ автоматически опускала отрезки с движениями глаз. ЭВМ также считала средние квадратичные отклопепия в каждой усредняемой точке. Измерялись латентные периоды и пиковые амплитуды главных компонентов вызванных потенциалов (III, П2, Н2 и ПЗ). Средняя амплитуда ПП высчитывалась интегрированием площади под кривой, начинающейся от пересечения фоновой линии медленным негативным потенциалом после позитивного компонента (ов) вызванного ответа и заканчивающейся при возвращении этого медленного потенциала к фоновой линии после компонента Н1 ответа, возникающего на выключение стимула (см. рис. 1, заштрихованная область).
Клиническая ЗЭГ анализировалась визуально и ранжировалась от 0 (нормальная) до 6 (значительно измененная) в соответствии со степенью диффузных изменений, пароксизмально - стью и латерализацией (см. табл. 2). Индекс ЭЭГ-изменений. высчитывали как сумму значений этих переменных.
В пятой экспериментальной ситуации число нестандартных тонов, которое больной был способен сосчитать, служило показателем успешности выполнения задания.
Вариабельность амплитуд компонентов Н1 и П2 ВП высчитывалась как среднее арифметическое отклонений потенциалов, вызываемых стандартными тонами в ситуациях 4 и 5 с отведений Рг, Сг И Рг.
Для статистического анализа больные были проранжированы от 1 до 8 в соответствии с измеренными экспериментальными и клиническими переменными, а затем между этими рангами высчитывались коэффициенты ранговой корреляции Спирмена.
Больных можно было проранжировать как по показателям успешности выполнения нейропсихологических тестов и степени нарушения внимания (см. табл. 1), так и по показателям вызванных потенциалов. Экспериментальная ситуация 2 со стимулами продолжительностью 1 с, разделенными секундным интервалом, не представила какой-либо существенной. информации по нарушениям внимания. Ниже будут изложены только самые основные данные, полученные в работе. Наиболее обнадеживающие результаты связаны с амплитудами компонентов ПП и ПЗ.
Степень ЭЭГ-изменений разных больных. показана в табл. 2. Не обнаружено корреляции между ЭЭ Г-изменениями и степенью нарушения внимания (г=0,159).
На рис. 1 показаны ПП от различных отведений и электро- окулограмма, зарегистрированные у больного О. М. ПП по амплитуде достигает максимума в области Рг и уменьшается в каудальном направлении. На рис. 2 показана связь между успешностью выполнения трех клинических нейропсихологических тестов и 11П, Коэффициенты корреляции между ПП, скорректиро-
- д
-
О
Д □ □ до
О Т331 о Т332
Д Оараллели
ПроранжироВанная успешность Выполнения тестов
Легкие заметные тяжелые Нарушения Внимания
Ванным по вариабельности (средняя амплитуда, разделенная на среднее’ квадратичное отклонение), и различными тестами были значимыми, как это можно видеть на рис. 2, А. У больных с наилучшей успешностью выполнения тестов были наименьшие амплитуды ПП. Такой же результат, но с несколько меньшими, однако, значимыми коэффициентами корреляции был получен для скорректированных значений амплитуд ПП. Как видно из рис. 2, А, корреляции между тестами 331, 332 и «Параллели» также значимы (331 и 332: г—0,899; 332 и Параллели: 7’==0,875).
На рис. 2В показана связь между ПП и клинически: определенной степенью парушепия внимания, полученной на основе всей имевшейся клинической нейропсихологической информации (см. табл. 1). Здесь также корреляции статистически значимы. Корреляция между ПП и способностью больного считать нестандартные тоны была также довольно высокой, но незначимой (г= =—0,577). ПП не коррелировал с успешностью выполнения ни в тесте сходства, измеряющим вербальный /(?, ни в тесте НП1 на произвольную память, однако отрицательная корреляция с тестом, измеряющим только непроизвольную непосредственную память (НП2), была значимой (?'=—0,875, р<0,01). Абсолютные значения амплитуд ПП представлены в табл. 3.
На рис. 3 представлены вызванные потенциалы, зарегистрированные в отведении Рг больного П. В., когда он считал сигнальные стимулы. Когда больной считал нестандартные тоны, в вызванном потенциале при этом можно видеть четко выраженный компонент ПЗ, которого нет в потенциалах, вызываемых стандартными или несчнтаемыми нестандартными тонами. Успешность счета у больных коррелировала значимо с компонентом ПЗ, скорректированным по вариабельности (г=0,720, р<0,05), причем мепее успешному выполнению соответствовала меньшая амплитуда ПЗ. Корреляция между ПЗ и нарушением внимания, определенным по клиническому обследованию, была довольно высокая, по не значимая (г=0,540). Счет нестандартных тонов тоже довольно хорошо коррелировал с клинически определенными нарушениями внимания (г=0,583). Абсолютные амплитуды ПЗ и успешность выполнения задачи счета представлены в табл. 4.
Вариабельность компонента Н1 имела некоторую корреляцию с нарушением внимания (г=0,514). Эту вариабельность нельзя полностью объяснить вариабельностью, связанной с ЭЭГ-
Язменеыиями, поскольку корреляция между этими двумя показателями была довольио низкой (г=0,479). Корреляция мея^ду отклонениями компонентов Н1 и П2 была высокозначимой (г=0,948, р<0,01), что указывает на хорошую устойчивость этого показателя.
Тесты, использованные для определения степени нарушения внимания больного, основаны на предположении, что от больного для удержания в памяти довольно сложных зрительных образцов (331 и 332) или для различения очень похожих стимулов («Параллели») требуется внимание. Высокозначймые коэффициенты корреляции между этими тестами указывают на то, что они, вполне вероятно, измеряют одно и то же. В задаче счета, использованной в ситуации 5, по-видимому, также измеряется этот феномен.
Показатель вариабельности компонента И1 ВП не является строгим критерием степени нарушения внимания. Было установлено, например, что по этому показателю можно дифференцировать больных шизофренией от здоровых людей [3]. Возможпо, что этот показатель связан пе только с вниманием, но и с вызванным травмой общим снижением способности к осуществлению поведения.
Иаилучшим ВП-показателем по отношению к нарушениям внимания, по-видимому, является Г1П, вызываемый редкими сенсорными стимулами большой продолжительности. Ярвилехто с соавторами [8] предположили, что этот медленный негативный сдвиг отражает нейрональные процессы, связанные с ориентировочным рефлексом и, вероятно, идентичен О-волпе (ориеп-
Рис. 3. ВП на стандартные, несчи - таемые нестандартные и считаемые нестандартные тоны
Регистрация в отведении Р в пятой экспериментальной ситуации. Эпоха анализа 600 мс. Момент предъявления стимула отмечен вертикальной чертой. Компонент ПЗ отчетливо виден ТОЛЬКО в ВП при счете. Число усреднений: 348 стандартных стимулов, 49 несчитаемых и 39 считаемых нестандартных стимулов
Таровочнои волне; лавлесса п Санфорда [10]. Медленная корковая негативность, следующая' за неспаренными стимулами, исследованная Рорбо ж др. [14], возможно, тоже отражает эти же процессы. Имеется несколько интересных данных в пользу гипотезы о такой ориентировочной природе ПП. ПП, по-видимому, не зависит от модальности стимуляции [8]. Он подвержен быстрому привыканию при высоких ритмах стимуляции [8, 14]. Во время ПП можно наблюдать сенсорное облегчение [9]. ПП максимальны по амплитуде в лобных долях [8, 14].
В данной работе получено, что амплитуда ПП отрицательно коррелирует с успешностью выполнения задачи больным, т. е. чем больше амплитуда, тем хуже выполнение. Попытка объяснения этой взаимосвязи состоит в следующем. У больного с большим ПП ориентировочная реакция на побочные отвлекающие стимулы, вероятно, патологически усилена. Он не способен концентрировать внимание на тестовой задаче и отвлекается на окружающие предметы. Интересным свидетельством в пользу гипотезы об ориенти-' ровочной природе ПП является то, что он не коррелировал с произвольным воспроизведением, но зато коррелировал с непроизвольным непосредственным запоминанием, т. е. этот вид памяти нарушался у больных с большими амплитудами ПП.
Особый интерес этот компонент ВП представляет для диагностических целей, поскольку он не коррелирует с вербальным /() и, следовательно, не требует речевого контакта с больным. Так, например, могут исследоваться больные с тяжелыми афазиями.
Максимальный по амплитуде компонент ПЗ ВП связан для больного с необходимостью приложения определенных усилий по выполнению инструкции. Отличие стимула от фоновых стандартных стимулов само по себе еще недостаточно для инициации ПЗ, но данный нестандартный стимул также должен быть замечен [4]. Согласно Хильярду с соавторами [7], компонент ПЗ может отражать избирательность ответа [2], т. е. довольно сложный анализ характеристик стимула. Такое понимание природы компонента ПЗ, по-видимому, хорошо объясняет результаты данной работы. Если больной был способен успешно различить нестан
Дартные тоны и посчитать их, то в отведении Рг регистрировался большой по амплитуде компонент ПЗ. Чем хуже была успешность выполнения, тем меньше была амплитуда ПЗ. Можно предположить, что больные с тяжелыми нарушениями внимания не способны достаточно долго концентрироваться на задаче (общая продолжительность предъявления ООО стимулов составляла 10 минут). Важно отметить, что низкую успешность выполнения больным задачи счета можно, по крайней мере частично, объяснить отвлечением внимания, вызванным стандартными и песчитаемы - ми нестандартными тонами — дезорганизацией ориентировочной реакции, как это видно из корреляции между компонентом ПП и счетом нестандартных топов (г——0,577).
По-видимому, можно предложить два потенциально полезных нейрофизиологических критерия для оценки у больных успешности выполнения задач, требующих внимания: компонент ПП, связанный с ориентировочной реакцией, и компонент ПЗ, связанный с произвольным вниманием, тогда как дезорганизация фоновой ЭЭГ сама по себе не объясняла каких-либо из полученных корреляций. Особый интерес, по-видимому, представляет то, что данные компоненты ВП могут использоваться для дифференциации степени нарушений внимания. Обычно при применении метода ВП в клинике в лучшем случае удается отнести субъекта к группе больных или здоровых. Полученные результаты, конечно, необходимо в дальнейшей работе верифицировать на более обширном материале.
1. Benton A. L. The Revised Visual Retention Test.— In: Clinical and experimental applications. The Psychological Corporation. N. Y., 1963.
2. Broadbent D. E. Decision and Stress. L.; N. Y.: Acad, press, 4971.
3. Callaway E., Jones R. Т., Donchin E. Auditory evoked potential variability in schizophrenia.— EEG and Clin. Neurophysiol., 1970, vol. 29, p. 421—428.
4. Courchesne E., Courchesne R. Y., Hilhjard S. A. The effect of stimulus deviation on P3 waves' to easily recognized stimuli.— Neuropsychologia, 1978, vol. 16, p. 189—199.
5. Hari R., Sams М., Jarvilehto T. Auditory evoked transient and sustained potentials in the hyman EEG. I. Effects of expectation of stimuli.— Psychiat. Res., 1979, vol. 1, p. 297—306.
6. Hari R., Sams M„ Jarvilehto T. Auditory evoked transient and sustained potentials in the human EEG. II. Effects of small doses of ethanol.— Psychiat. Res., 1979, vol. 1, p, 307—312.
7. Hilhjard S. A., Picton T. W., Regan D. Sensation, perception and attention: Analysis using ERPs.— In: Event-Related Brain Potentials in Man / Ed.
E. Callaway et al. N. Y.: Acad, press, 1978, p. 223—321.
8. Jarvilehto T.,' Hari R., Sams M. Effect of stimulus repetition on negative sustained potentials elicited by auditory and visual stimuli in the human EEG.— Biol. Psychol., 1978, vol. 7, p. 1—12.
9. Loveless N. E. The effect of warning interval on signal detection and event-related slow potentials of the brain —Percept. Psychophys., 1975, vol. 17, p. 565—570.
10. Loveless N. E., Sanford A. J. The CNV baseline: Considerations of internal consistency data.—EEG and Clin. Neurophysiol., 1973, Suppl. 33, p. 10—23.
11. Martineau J. et al. Event-related potentials evoked by sensory stimulation
In normal, mentally retarded and autistic children.— EEG and Clin physiol., 1980, vol. 48, p. 140—153.
12. Niiatanen R. Selective attention and evoked potentials in humans____________ a critical review.— Biol. Psychol., 1975, vol. 2, p. 237—307.
13. Niiatanen R., Michie P. T. Early selective-atlention effects on the evoked potential: A critical review and reinterprelation.—Biol. Psychol 1Q7Q vol. 8, p. 81-136. ” a’
14. Rohrbciugh J. W., Syndullco K., Lindsley D. B, Cortical slow negative waves following non-paired stimuli: Effects of modality, intensity and rate of stimulation — EEG and Clin. Neuropliysiol, 1979, vol. 46, p. 416—427.
15. Stockard J. E.} Stockard J. /, Westmoreland B. F., Corfits J. L. Brainstem auditory-evoked responses: Normal variation as a function of stimulus and subject characteristics.— Arch. Neurol, 1979, vol. 36, p. 823—831.
16. Vaughan II. G. Toward a neuropsychology of schizophrenia.—J. Psvchiat. Res, 1978, vol. 14, p. 129—154.
17. Wechsler D. Manual for the Wechsler Adult Intelligence Scale. The Psychological Corporation. N. Y, 1955.