Размещено на http://www.allbest.ru/

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

ТАВРІЙСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

ІМ. В.І. ВЕРНАДСЬКОГО

УДК 612.822.3.08; 612.821.2

ЕЛЕКТРОФІЗІОЛОГІЧНИЙ АНАЛІЗ РОЗВИТКУ УВАГИ У ДІТЕЙ ЗА ДОПОМОГОЮ БІОЛОГІЧНОГО ЗВОРОТНОГО ЗВ'ЯЗКУ ПО ЕЛЕКТРОЕНЦЕФАЛОГРАМІ

03.00.13 - фізіологія людини і тварин

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата біологічних наук

ЛУЦЮК МИКОЛА ВІТАЛІЙОВИЧ

Сімферополь - 2007

Дисертацією є рукопис

Роботу виконано на кафедрі фізіології людини і тварин та біофізики у Таврійському національному університеті ім. В.І. Вернадського Міністерства освіти і науки України.

Науковій керівник: доктор біологічних наук, професор Павленко Володимир Борисович професор кафедри фізіології людини і тварин та біофізики Таврійського національного університету ім. В.І. Вернадського;

Офіційні опоненти: доктор біологічних наук, Дмитро Артурович Василенко, провідний науковий співробітник Інституту фізіології НАН України ім. О.О. Богомольця;

доктор медичних наук, професор Євстафьєва Олена Володимирівна, завідувач кафедри нормальної фізіології Кримського державного медичного університету ім. С.І. Георгієвського Міністерства охорони здоров'я України.

Захист відбудеться 14 червня 2007 р. о 14.00 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради К 52.051.04 у Таврійському національному університеті ім. В.І. Вернадського за адресою: пр. Вернадського, 4, Сімферополь, 95007.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Таврійського національного університету ім. В.І. Вернадського за адресою: пр. Вернадського, 4, Сімферополь, 95007.

Автореферат розісланий “____” травня 2007 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради К 52.051.04 Д.Р. Хусаінов

паттерн підліток увага електроенцефалограма

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Реєстрація викликаних потенціалів. Реєстрація ВП у парадигмі визначення часу простої сенсо-моторной реакції з попередженням здійснювалася за загальноприйнятою методикою за допомогою автоматизованого комплексу, що складається з електроенцефалографу EEG-16S, інтерфейсу і комп'ютера IBM PC. Біопотенціали відводили монополярно, у відведеннях С3, С4; з'єднані референтні електроди розташовували над соскоподібними відростками черепа. Частота оцифровки сигналу становила 100 Гц.

Відповідно до умов завдання випробуваному пред'являли через динаміки два акустичних сигнали - попереджуючий і виконавчий (імперативний). Інтервал між подачею пар сигналів варіювався експериментатором випадково у межах 5-15 с. У якості першого (попереджуючого) стимулу використали тональну посилку тривалістю 100 мс із частотою заповнення 2000 Гц. Другий (імперативний) стимул являв собою посилку із частотою 1000 Гц. Він пред'являвся через 2 с. після попереджувального стимулу й припинявся реалізацією сенсо-моторной реакції, коли випробуваний натискав на кнопку.

Про успішність виконання завдання випробуваний дізнавався з візуальних сигналів ЗЗ, що відображалися на світодіодному табло. Ці сигнали (тривалість 100 мс) включалися через 1 с. після подачі імперативного сигналу. Вертикальна риса свідчила про успішне виконання завдання (час реакції у дітей п'яти-семи років не перевищувало 250 мс, а у дітей старшого віку - 180 мс); горизонтальна риса вказувала на більші значення часу реакції і, отже, незадовільне виконання.

Підчас реєстрації ВП в умовах go/no-go парадигми біопотенціали відводили монополярно, у відведеннях F3, F4, С3, С4, P3, P4, T3, T4, O1, O2, відповідно до системи 10-20. Частота оцифровки сигналу становила 500 Гц.

Учасникам дослідження пред'являли пари (30 пар) слухових стимулів різної тональності (висока-висока, висока-низька, низька-низька, низька-висока) з інтервалами по 2 с усередині пари і по 4 с між парами. Тривалість низького та високого сигналів становила 200 мс. Частота низького тону становила 400 Гц, високого - 1000 Гц. Пари тонів пред'являлися у випадковому порядку з однаковою ймовірністю (що наближається до 50%) появи як низького, так і високого тону. Завдання випробуваних полягало в тому, щоб нажати на кнопку правою рукою з часом реакції не більше 380 мс у відповідь на пред'явлення пари з високими тонами або з низькими тонами. Усього значимих пар стимулів, що вимагають натискання, було 13-17 з 30.

Проведення сеансів ЕЕГ-ЗЗ. Для проведення сеансів акустичної нейроЗЗ використовували автоматизований комплекс, що складається з електроенцефалографа EEG-16S, лабораторного інтерфейсу та комп'ютера. ЕЕГ відводили монополярно в крапках С3 і С4 за системою 10-20. Частота оцифровки сигналу становила 100 c-¹.

Дитині через навушники пред'являли одночасно музичний фон й звуковий шум. Керованим параметром була інтенсивність “білого шуму”, що мінялася залежно від відношення амплітуди бета₁-ритм до амплітуди тета-ритму: чим більше було значення даного співвідношення, тим меншу гучність мав “білий шум”, тобто залежність між інтенсивністю “білого шуму” і величиною відносини амплітуд керованих ритмів була обернено пропорційною. Ізолінія відношення амплітуд керованих ритмів могла мінятися експериментатором у ході сеансу залежно від вихідних параметрів і успішності регуляції стану випробуваним.

У подальшому при проведенні сеансів нейроЗЗ із застосуванням візуального сигналу ЗЗ використався 16-канальний електроенцефалограф. ЕЕГ-потенціали відводили монополярно відповідно до міжнародної системи 10-20 у 16-ти стандартних відведеннях. Частота оцифровки сигналу становила 200 c-¹.

Під час сеансів візуальної ЕЕГ-ЗЗ випробуваний розташовувався в зручному кріслі на відстані 1 метра від монітора, на якому пред'являвся сигнал ЗЗ - кольоровий прямокутник, висота якого залежала від значення відносини амплітуд керованих ритмів. Під стовпчиком виводилося поточне значення сигналу ЗЗ, виражене у відсотках. За 100 % приймалося вихідне значення співвідношення амплітуди СМР до амплітуди тета-ритму.

Програма візуальної нейроЗЗ мала модуль для проведення сеансів ігрового біоуправління. Дитині пропонувалася спеціально розроблена гра “перегони жуків”, у якій швидкість руху або сила головного ігрового персонажа змінювалася залежно від поточних значень амплітуд керованих ритмів ЕЕГ. Таким чином, виграти або домогтися позитивного розвитку сюжету дитина могла тільки після того, як їй вдавалося міняти величину співвідношення ритмів ЕЕГ у потрібному напрямку.

При проведенні тренінгу використалися два протоколи. Всі діти, що брали участь у сеансах акустичної нейроЗЗ (n=12), проходили курс відповідно бета_1-протоколу. Суть протоколу полягала в підвищенні амплітуди бета₁-ритму (частота 16-20 Гц) і зменшенні амплітуди тета-ритму (частота 4-8 Гц). Із двома дітьми, що брали участь у сеансах візуальної нейроЗЗ та ігрового біоуправління, використався сенсомоторний протокол, завдання якого складалося в підвищенні амплітуди СМР (частотою 12-15 Гц) і зменшенні амплітуди тета-ритму (частота 4-8 Гц).

Для сеансів ЕЕГ-ЗЗ використали ЕЕГ, що реєстрували від сенсомоторної зони (С4) праві півкулі. Тривалість заняття (реєстрація ЕЕГ із пред'явленням сигналу ЗЗ) протягом одного дня становила 10-15 хв. Такий сеанс містив у собі декілька (п'ять-сім) епізодів записів, що чергувалися з короткими періодами відпочинку.

Випробуваному пропонували намагатися запам'ятати свій стан у той момент, коли значення амплітуди бета₁-ритма або СМР були б вище встановлених для них порогів, а значення амплітуди тета-ритму - нижче встановленого порога. Граничні значення для керованих ритмів визначалися в процесі кожного сеансу як середні значення амплітуд у ході запису ЕЕГ у період до тренінгу. Таким чином, кожні 10 мс програмно зіставлялися поточні значення амплітуд керованих ритмів із їхніми граничними значеннями, і на основі цього обчислювалося значення сигналу ЗЗ. Поточне значення даного сигналу рівнялося 100 % у тому випадку, коли величини амплітуд керованих ритмів були рівні до своїх граничних значень. Значення сигналу ЗЗ менше 100 % відповідали негативній оцінці виконання завдання, а рівні даної величині або більші, ніж вона, - позитивній оцінці виконання завдання. Для контролю складності виконання завдання в програмі використовувалась автоматична система регулювання складності керування ритмами ЕЕГ. Така система в процесі запису ЕЕГ у реальному часі міняла встановлені значення порогів у тому випадку, якщо за останні 4 с кількість сигналів, що інформують про позитивну або негативну оцінку виконання завдання, перевищувало 80 %.

Психологічне тестування проводили за допомогою методики "Таблиці Шульте" (Кулєшова Л.Н., 2000), “Знайди та викресли” (Немов Р.С., 1994), буквеного варіанту корректурної проби Бурдона (Рогов Е.І., 1995), двохстимульного go/no-go тесту з використанням пар слухових стимулів.

Результати досліджень оброблялися за допомогою методів варіаційної статистики. Для показників, які були розподілені за нормальним законом, застосовували параметричні критерії. Для перевірки, чи належать показники до розподілених за нормальном законом використали критерій Колмогорова-Смирнова. У випадку, якщо досліджувана сукупність параметрів не була розподілена за нормальним законом, застосовували непараметричні критерії.

РЕЗУЛЬТАТИ ДОСЛІДЖЕНЬ ТА ЇХ ОБГОВОРЕННЯ

Зв'язок характеристик ЕЕГ-потенціалів з рівнем розвитку показників уваги у дітей 12-13 років. Для показника, що характеризує імпульсивність, були виявлені негативні кореляції зі значеннями відношення СП альфа-ритму до СП тета-ритму в потиличних областях при закритих очах (для O1 r = -0.40, P < 0.05, а для O2 r = -0.43, P < 0.05), із частотою альфа-ритму в потиличній області лівої півкулі (для O1 r = -0.38, P < 0.05) при відкритих очах, а також з величиною відношення СП низькочастотного бета-ритму до СП тета-ритму (для P4 r = -0.38, P < 0.05, а для O1 r = -0.42, P < 0.05) і із частотою альфа-ритму (для P4 r = -0.46, P < 0.05, для O1 r = -0.39, P < 0.05, а для O2 r = -0.4, P < 0.05) в умовах вирішення арифметичного завдання. Таким чином, отримані результати свідчать про те, що діти, що мають відносно низьку частоту альфа-ритму в потиличних областях і низькі значення відносини СП низькочастотного бета-ритму до СП тета-ритму в тім'яній області правої півкулі і потиличної області лівої півкулі, характеризуються, як правило, підвищеною імпульсивністю.

Показник “ефективність роботи” був негативно пов'язаний з відношенням СП низькочастотного бета-ритму до СП тета-ритму. Варто врахувати, що чим менше величина згаданого показника, тим більше розвиненою є увага. Результати аналізу взаємозв'язку показника “ефективність роботи” з величиною відношення СП низькочастотного бета-ритму до СП тета-ритму представлені на рис. 1.

Показник “точність уваги” позитивно корелював з величиною відношення СП низькочастотного бета-ритму до СП тета-ритму при записі ЕЕГ із закритими очами (для F3 r = 0.4, P < 0.05, для F4 r = 0.43, P < 0.05, для C3 r = 0.38, P < 0.05, а для C4 r = 0.46, P < 0.05) і при вирішенні арифметичного завдання (для P4 r = 0.43, P < 0.05). Крім того, показник “точність уваги” був також позитивно пов'язаний зі СП низькочастотного бета-ритму (для F4 r = 0.38, P < 0.05, а для С4 r = 0.39, P < 0.05). Таким чином, виявлені взаємозв'язки вказують на те, що діти з максимальними значеннями даного співвідношення здатні досить точно виконувати поставлене завдання і для них характерна хороша швидкість когнітивних процесів.

Значення СП бета₁-ритму були позитивно пов'язані з показником “продуктивність уваги” при записі ЕЕГ з відкритими очами (для С4 r = 0.41, P < 0.05, а для P3 r = 0.42, P < 0.05) і при записі ЕЕГ під час виконання арифметичного завдання (для P3 r = 0.39, P < 0.05). Вважають, що СП бета-активності пов'язана з інтенсивністю когнітивних процесів (Gomez C.M. et al., 1998; Jensen O. et al., 2005).

Результати аналізу взаємозв'язку відношення СП бета₁-ритму до СП тета-ритму зі стійкістю уваги представлені на рис. 2. Були також виявлені позитивні кореляції даного відношення з таким показником, як “продуктивність уваги”, при запису ЕЕГ з відкритими очами (для F3 r = 0.37, P < 0.05, для С4 r = 0.39, P < 0.05, а для Р3 r = 0.38, P < 0.05).

У нашій роботі було встановлено, що СП тета-ритму була позитивно пов'язана з показником “ефективність роботи” під час запису ЕЕГ із закритими очами (для С3 r = 0.37, P < 0.05), під час запису ЕЕГ з відкритими очами (для С3 r = 0.43, P < 0.05, для С4 r = 0.39, P < 0.05, а для T4 r = 0.41, P < 0.05) і під час запису ЕЕГ під час вирішення арифметичного завдання (для С3 r = 0.38, P < 0.05, для С4 r = 0.39, P < 0.05, а для T4 r = 0.39, P < 0.05). Отримані результати свідчать про те, що низькі значення СП тета-діапазону, переважно в центральних відведеннях, пов'язані зі здатністю індивідуума точно виконувати поставлене завдання.

Результати психологічного тестування зіставлялися з відповідними нормативними віковими даними (Касатікова Е.В. та ін., 1999). У результаті цього всі випробувані були розділені на дві підгрупи залежно від того, чи були показники уваги вище або нижче середніх нормативних значень. Підгрупу I (n = 29) склали випробувані з відносно низькими показниками уваги, а підгрупу II (n = 31) - випробувані із кращими показниками уваги. Рис. 3. ілюструє середні значення відношення СП низькочастотного бета-ритму до СП тета-ритму (рис. 3, А) і відношення СП бета₁-ритму до СП тета-ритму (рис. 3, Б) у підгрупах I і II. Розходження між підгрупами за даними індексами були більшою мірою виражені у фронтальних, центральних і тім'яних областях головного мозку.

Особливості патерну ВП у дітей та підлітків та його зв'язок з характеристиками довільної уваги. У результаті проведенних досліджень встановлено, що показники довільної уваги корелюють з основними параметрами ВП у дітей всіх вікових групп. Виявлено, що значний приріст амплітуди Р2 спостерігається між п'ятма-сімью та 10-12 роками. Як наслідок, вертекс-потенціал був максимально виражений у дітей 10-12 і 15-16 років. Згідно з даними літератури (Oades K.D., 1998), компонент Р2 відображає процес гальмування іррелевантних каналів інформації, що “змагаються” за ресурси уваги й подальшу переробку. Тому, можна припустити, що в даний віковий період відбувається інтенсивний розвиток ефективних механізмів переробки інформації. Потенціал N2 був максимально виражений у дітей п'яти-семи років. Ми думаємо, що поступове зменшення амплітуди компонента N2 у міру дорослішання обумовлено розвитком механізмів селективної уваги. Подібної точки зору дотримуються С. Джонстон та інші дослідники (Barry R.J. et al., 2003; Johnstone S.J. et al., 2001). Амплітуда умовної негативної хвилі (УНХ) та потенціала Р300 збільшується у підлітковому віці і досягає максимуму у 15-16-літніх учнів.

Зв'язок характеристик викликаних потенціалів, зареєстрованих в умовах go/no-go парадигми з показниками уваги у дітей 12-13 років. Результати кореляційного аналізу взаємозв'язків латентних періодів ВП із показником “помилки пропуску значимих стимулів” представлені в табл. 1. Позитивні кореляції свідчать про те, що для випробуваних з недостатньою концентрацією уваги характерні найбільші значення латентних періодів хвиль P1, N1, Р2. Значення латентних періодів хвилі Р300 у лобових областях обох півкуль, а також у центральній області лівої півкулі негативно корелювали із зазначеним вище показником. Таким чином, результати кореляційного аналізу свідчать про те, що для випробуваних із хорошою концентрацією уваги загалом характерні малі значення латентних періодів комплексу хвиль P1-N2 і збільшені значення латентного періоду потенціалу Р300.

Таблиця 1 Значення коефіцієнтів кореляції показника “помилки пропуску значимих стимулів” з величиною латентних періодів ВП у 30 дітей 12-13 років

Зірочками відзначені випадки значимості кореляційної залежності: *Р < 0.05; ** P < 0.01.

Треба зазначити, що при реєстрації ВП із застосуванням odd-ball-парадигми деякими дослідниками були отримані протилежні результати (Polich J. et al., 1995; Barry R.J., 2003): з високим рівнем розвитку когнітивних процесів були пов'язані малі значення латентного періоду потенціалу Р300, що розвивається у відповідь на пред'явлення цільового стимулу. Як відомо, ключовим елементом зазначеної парадигми є реєстрація так званих ендогенних компонентів ВП, що розвиваються у відповідь на рідкі цільові сигнали, пред'явлені на фоні відносно частого сприйняття нецільових сигналів. Треба, однак, урахувати, що в рамках класичної odd-ball-парадигми хвиля Р300 відбиває процес оцінки сигналу, що приводить до ухвалення рішення - виконувати або не виконувати моторну дію. Таким чином, відносно малі значення латентного періоду потенціалу Р300 вказують на здатність індивідуума швидко обробляти інформацію. У нашій же експериментальній парадигмі потенціал Р300 розвивався у відповідь на пред'явлення сигналу ЗЗ. Тому латентний період потенціала Р300 характеризував час, необхідний для усвідомлення, оцінки результатів тесту.

При відведенні від центральної області лівої півкулі амплітуда компонента Р2, пов'язаного зі сприйняттям попереджувального сигналу, негативно корелювала з показником “ефективність роботи” і, отже, була позитивно пов'язана з рівнем довільної уваги (рис. 4).

Кращі показники стійкості уваги (найменша “психічна стійкість”) виявлялися у випробуваних із мінімальним латентним періодом компонента N1 у центральних відведеннях від лівої й правої півкуль (r = 0.43, P < 0.05; r = 0.47, P < 0.05 відповідно).

Для латентного періоду компонента Р2, відведенного від правої півкулі в центральній і скроневій областях, був характерний позитивний взаємозв'язок із показником “психічна стійкість” (C4: r = 0.4, P < 0.05; T4: r = 0.48, P < 0.05). Амплітуда вертекс-потенціала, зареєстрованного в скроневій області правої півкулі, негативно корелювала з показником “психічна стійкість” (r = -0.44, P < 0.05), тобто більші значення амплітуди вертекс-потенціала були пов'язані з високими характеристиками працездатності. Поліш та інші дослідники розглядають даний потенціал як прямий показник ефективності роботи випробуваних по переробці різних видів інформації (Polich J. et al., 1997).

Для амплітуди хвилі N2 у лобовій і центральній областях правої півкулі, а також у тім'яній області лівої півкулі були отримані негативні кореляції з таким показником, як “точність уваги” (F4: r = -0.44, P < 0.05; C4: r = -0.51, P < 0.01; P3: r = -0.45, P < 0.05). Вважається, що розвиток хвилі N2 пов'язан з активністю механізмів селекції інформації. Чим більше розвинена селективна увага, тим менше амплітуда даної хвилі (Barry R.J. et al., 2003; Johnstone S.J. et al., 2001).

З оптимальними характеристиками уваги були пов'язані також більші значення амплітуд хвилі Р300, УНХ_и й УНХ_т у центральних відведеннях лівої й правої півкуль, а також більші значення амплітуди хвилі Р300 у тім'яній області лівої півкулі (P3: r = -0.43, P < 0.05). Для ВП, зареєстрованих у цих відведеннях, були характерні негативні кореляції зазначених вище компонентів з показником “ефективність роботи” (рис. 4). Відомо, що найбільша амплітуда хвилі Р300 спостерігається в тих випробуваних, які краще справляються із завданням і мають більшу когнітивну зрілість (Johnstone S.J. et al., 1996).

Треба зазначити, що виявлені кореляції параметрів УНХ і хвилі Р300 з характеристиками уваги досягали рівня статистичної значимості. Це відрізняє отримані дані від результатів дослідження в якому ВП реєстрували при визначенні часу простої сенсомоторної реакції. Зазначений факт може пояснюватися тим, що в рамках go/no-go парадигми випробуваному необхідно вибірково реагувати на пропоновані пари сигналів: в одних випадках бути готовим до моторного акту (натисканню на кнопку), а в інших - активно подавляти вже підготовлену відповідну дію. Таке завдання вимагає більшої участі процесів довільної уваги. На відміну від даного підходу реєстрація ВП під час визначення часу простої сенсо-моторной реакції не дозволяє повною мірою діагностувати особливості виборчої уваги випробуваного, більшою мірою оцінюючи лише швидкість когнітивних процесів.

Модуляція уваги у здорових дітей за допомогою курсу сеансів біологічного зворотного зв'язка по електроенцефалограмі. Сеанси нейроЗЗ в експериментальній групі привели до значного поліпшення величин деяких показників довільної уваги. Середні значення показників довільної уваги у дітей експериментальної і контрольної груп до та після курсу нейротерапіі представлені в табл. 2. Дітям контрольної групи не вдалося досягти значного поліпшення показників уваги за даними тесту таблиць Шульте і коректурної проби Бурдона, у той час як у дітей експериментальної групи було виявлено достовірне збільшення величини показника “продуктивність уваги” і зменшення величини показника “ефективність роботи” (чим менше величина даного показника, тим більше розвиненою є увага дитини) після проходження курсу нейротерапіі.

Щоб врахувати міжіндивідуальну мінливість спектрів і виявити зміни СП ритмів ЕЕГ до та після сеансів ЕЕГ-ЗЗ, ми використали нормовані величини, що характеризують СП ритмів ЕЕГ. За 100 % були прийняті вихідні (до проведення курсу нейротерапії) потужності ритмів ЕЕГ.

У результаті проведення курсу нейроЗЗ у дітей експериментальної групи СП частотних компонентів ЕЕГ змінювалися в порівнянні з аналогічними показниками до сеансів. Статистично достовірні розходження були виявлені в центральній області лівої (С3) і правої (С4) півкуль головного мозку для СП тета-ритму (С3: Р < 0.05; С4: Р < 0.05), а також для відношення СП бета₁-ритму до СП тета-ритму (С3: Р < 0.05; С4: Р < 0.01) під час запису ЕЕГ з відкритими очами. Середні значення СП даних ритмів, а також величини відносин СП бета₁-ритму до СП тета-ритму представлені на рис. 5, Б. Підвищення значення зазначеного вище відношення досягалося більшою мірою за рахунок зниження потужності тета-ритму. Загалом можна сказати, що СП тета-ритму досить добре піддається контролю в рамках використовуваної парадигми.

Таблиця 2 Показники довільної уваги у дітей експериментальної групи (група-I) і контрольної групи (група-II) до та після сеансів нейроЗЗ

Примітка. Зазначені значення середніх ± помилка середнього по групі. Зірочками відзначені випадки значимих відмінностей значень показників уваги після проведення сеансів зі значеннями показників уваги до сеансів ЕЕГ-ЗЗ. * Р < 0.05; ** P < 0.01 (Критерій Вілкоксона).

У дітей контрольної групи не було зареєстровано значного зниження СП тета-діапазону і (або) підвищення величини відношення СП бета₁- і тета-ритмів.

У ході порівняння середніх значень СП ритмів ЕЕГ в експериментальній і контрольній групі були виявлені значимі розходження для відношення СП бета₁-ритму до СП тета-ритму в центральних відведеннях обох півкуль (рис. 5). Результати ряду досліджень показали, що величина відношення СП бета₁- і тета-ритмів є одним із основних ЕЕГ-маркеров при оцінці рівня розвитку когнітивних ресурсів мозку, а також діагностиці СДУГ (Barry R.J. et al., 2003). У дітей зі згаданими порушеннями звичайно висока потужність активності в діапазоні тета-ритму, і (або) зменшена потужність коливань у частотному діапазоні 12-21 Гц, переважно в лобово-центральних областях (Chabot R.J. et al., 1996; Janzen T. et al., 1995).

Таким чином, деяке підвищення рівня активності під час проведення сеансів ЕЕГ-ЗЗ, що відображалося в зниженні потужності повільнохвильової активності і збільшенні потужності більш високочастотних компонентів (у діапазоні бета₁-ритму), корелювало з посиленням уваги та підвищенням швидкості когнітивних процесів, що дозволило дітям експериментальної групи досягти кращих результатів за даними тестів на увагу.

Батьки повідомляли про те, що у дітей підвищилася увага. Вони стали менш відволікатися при виконанні домашніх завдань та на уроках.

Як вказують отримані дані, сеанси нейроЗЗ можуть приводити до об'єктивних змін, що відображаються в ЕЕГ, та супроводжується позитивними змінами величин показників уваги. При цьому відзначені зміни є наслідком тренінгу на основі ЕЕГ-ЗЗ, а не - “ефекту плацебо”.

Одним із завдань цього дослідження було вивчення топографії СП ЕЕГ до та після проведення курсу нейротерапії. Для реалізації цього завдання у двох дітей під час проведення таких сеансів відводили ЕЕГ в 16 локусах. На рис. 6 представлені топограмми значень відношення СП низькочастотного бета-ритму до СП тета-ритму в одного з дітей до та після проходження курсу нейроЗЗ.

Результати аналізу топографії СП ЕЕГ вказують на те, що відношення СП низькочастотного бета-ритму до СП тета-ритму збільшувалося практично у всіх відведеннях. Максимальні зміни величини даного відношення спостерігаються у фронтоцентральних і скроневих відділах кори головного мозку. Проведення психологічного тестування виявило поліпшення значення показника “концентрація уваги” (з 92 % до проведення тренінгу до 97 % після курсу нейротерапіі) у даної дитини. На рис. 7 представлені зміни топографії середніх СП ритмів ЕЕГ під час запису із закритими й відкритими очами в одного з дітей до та після проведення курсу нейроЗЗ.

Загалом після тренінгу спостерігається зменшення СП дельта- і тета-ритмів у станах як із закритими, так і з відкритими очами. Після курсу нейроЗЗ під час запису ЕЕГ із закритими очами відзначалося домінування альфа-ритму в потиличних областях. Під час запису ЕЕГ з відкритими очами амплітуда альфа-ритму значно зменшувалася, і в ЕЕГ домінувала високочастотна активність. Зміни бета₁-ритму були особливо представлені в передніх і центральних відділах.

При реєстрації ВП після проведення курсу сеансів ЕЕГ-ЗЗ у дітей було виявлено тенденцію до збільшення значень амплітуд хвиль N1, P2, УНХ у центральних відведеннях лівої і правої півкуль у порівнянні з аналогічними показниками до проведення курсу нейроЗЗ.

Таким чином, результати роботи підтверджують можливість зміни функціонального стану мозку як протягом сеансу ЕЕГ-ЗЗ, так і після курсу тренувань. Під час проведення тренінгу на основі ритмів ЕЕГ сенсомоторной зони (С4) правої півкулі головного мозку відзначалися помітні зміни відношення СП бета₁-ритму до СП тета-ритму і СП низькочастотного бета-ритму до СП тета-ритму. Оскільки зареєстровані зміни СП ЕЕГ, викликані проходженням курсу нейротерапії, супроводжувалися поліпшенням деяких показників довільної уваги, то логічно зробити висновок про те, що тренінг на основі ЗЗ за характеристиками ЕЕГ здатний помітно впливати на церебральні механізми, що забезпечують функцію уваги.

ВИСНОВКИ

У дисертаціїній роботі виявлено взаємозв'язки між паттерном біопотенціалів головного мозку і показниками довільної уваги у здорових дітей. Показано, що зміна характеристик ЕЕГ-потенціалів у ході сеансів нейроЗЗ приводить до поліпшення показників довільної уваги.

1. З даних літератури відомо про наявність взаємозв'язку між просторово-часовими характеристиками біопотенціалів головного мозку та механізмами когнітивної діяльності, однак, залишається не досить вивченим питання про взаємозв'язок між показниками довільної уваги і характеристиками біопотенціалів головного мозку у здорових дітей. Для корекції порушень уваги в дітей зі СДУГ рекомендують проведення сеансів ЕЕГ-ЗЗ. У той же час у здорових дітей такі тренінги не проводилися і внаслідок цього її ефективність, а також топографічні зміни ритмів ЕЕГ у ході сеансів нейроЗЗ є невивченими.

2. Виявлено особливості паттерна ВП у дітей і підлітків при реєстрації ВП у парадигмі визначення часу простої сенсомоторної реакції. З віком значно збільшується амплітуда компонентів N1, P2, УНХ, зменшується амплітуда компонента N2, що супроводжується скороченням часу реакції. Під час реєстрації ВП в умовах go/no-go парадигми у віковій групі 12-13 років найкращі характеристики уваги були виявлені у дітей із максимальними амплітудами хвиль Р2, УНХ, Р300, мінімальною амплітудою компонента N2 і малими значеннями латентних періодів комплексу хвиль P1-N1-P2.

3. Реєстрація ВП в умовах go/no-go парадигми може бути досить ефективно використана для одержання об'єктивних показників, що характеризують процеси уваги у дітей та підлітків. Даний метод може бути застосований у сфері психофізіології, вікової фізіології, психіатрії, клінічної й когнітивної психології.

4. Після проведення сеансів ЕЕГ-ЗЗ у дітей експериментальної групи у порівнянні з дітьми із контрольної групи були виявлені достовірні розходження для величини відношення СП бета₁-ритму до СП тета-ритму в центральних відведеннях обох півкуль (в експериментальній групі величина приросту величини даного відношення у відведенні С3 склала 36%, у відведенні С4 - 52%; у контрольній групі величина приросту даного відношення у відведенні С3 склала 6%, у відведенні С4 - 8%).

5. Отримано дані, що підтверджують зміну функціонального стану мозку як протягом сеансу нейроЗЗ, так і після курсу тренувань: під час проведення тренінгу на основі ритмів ЕЕГ сенсомоторної зони (С4) правої півкулі головного мозку відзначалося збільшення відносини СП низькочастотного бета-ритму до СП тета-ритму практично по всій поверхні голови.

6. У ході курсу нейротерапії було виявлено значне поліпшення деяких показників довільної уваги у дітей експериментальної групи: “ефективність роботи” (до сеансів ЕЕГ-ЗЗ - 51,66 ± 3,47с; після сеансів ЕЕГ-ЗЗ - 44,02 ± 1,90с), “продуктивність уваги” (до сеансів ЕЕГ-ЗЗ - 740,07±34,25 знаків; після сеансів ЕЕГ-ЗЗ - 893,35 ±29,91 знаків).

7. Проведення курсу сеансів за допомогою методу ЕЕГ-ЗЗ може бути досить ефективним для розвитку параметрів довільної уваги у здорових дітей та підлітків.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ РОБІТ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Цикалова М.В., Павленко В.Б., Луцюк Н.В. Когнитивные вызванные потенциалы у детей 10-12 лет: связь с индивидуальными особенностями внимания // Таврический медико-биологический вестник. - 2002. - Т. 5, № 4. - С.89-92 (особистий внесок полягає в проведені експериментального дослідження, обробці результатів).

2. Павленко В.Б., Луцюк Н.В., Борисова М.В. Связь индивидуальных характеристик вызванных ЭЭГ-потенциалов у детей с индивидуальными характеристиками внимания // Нейрофизиология / Neurophysiology. - 2004. - Т. 36, № 4. - С. 326-333 (аналіз літературного і експериментального матеріалу належить здобувачу).

3. Луцюк Н.В., Павленко В.Б. Подходы к организации сеансов биологической обратной связи по ЭЭГ в коррекции нарушений внимания // Учёные записки ТНУ. - 2005. - Т. 18 (57), № 2. - С. 56-64 (проведення експериментальних досліджень, аналіз літературного і експериментального матеріалу та деякі висновки належать здобувачу).

4. Луцюк Н.В., Эйсмонт Е.В., Павленко В.Б. Связь характеристик вызванных ЭЭГ-потенциалов, зарегистрированных в условиях парадигмы GO/NO-GO, с показателями внимания у детей // Нейрофизиология / Neurophysiology. - 2005. - Т. 37, № 5/6. - С. 452-458 (особистий внесок полягає в проведені експериментального дослідження, аналізу літературного і експериментального матеріалу, обробці результатів, частковому узагальненню результатів та формулюванні висновків).

5. Луцюк Н.В., Эйсмонт Е.В., Павленко В.Б. Связь характеристик ЭЭГ-потенциалов с уровнем развития показателей внимания у детей 12-13 лет // Нейрофизиология / Neurophysiology. - 2006. - Т. 38, № 3. - С. 248-256 (особистий внесок полягає в проведені експериментального дослідження, аналізу літературного і експериментального матеріалу, обробці одержаних результатів, частковому узагальненню результатів).

6. Луцюк Н.В., Эйсмонт Е.В., Павленко В.Б. Модуляция внимания у здоровых детей с помощью курса сеансов биологической обратной связи по характеристикам ЭЭГ // Нейрофизиология / Neurophysiology. - 2006. - Т. 38, № 5/6. - С. 458-465 (особистий внесок полягає в проведені експериментального дослідження, аналізу літературного і експериментального матеріалу, обробці результатів, частковому узагальненню результатів та формулюванні висновків).

7. Арбатов В.В., Луцюк М.В., Павленко В.Б. Свідоцтво про реєстрацію авторського права на комп'ютерну програму для запису викликаних ЕЕГ-потенціалів у різних експериментальних парадигмах № 14178 від 21.09.05.

8. Зінченко Є.М., Луцюк М.В., Павленко В.Б. Свідоцтво про реєстрацію авторського права на комп'ютерну програму для запису та аналізу електроенцефалограми „EEG Mapping 2.0” № 14179 від 21.09.05.

9. Павленко В.Б., Луцюк М.В. Патент України на корисну модель № 18329 МПК (2006) С12N5/04 “Спосіб визначення індивідуальних особливостей уваги в школярів” // Опубл. 15.11.2006, Бюл. № 11, 2006 р (особистий внесок полягає в проведені експериментального дослідження, аналізу літературного і експериментального матеріалу, обробці результатів, частковому узагальненню результатів та формулюванні висновків).

10. Луцюк Н.В., Эйсмонт Е.В., Павленко В.Б. Взаимосвязь компонентов вызванных ЭЭГ-потенциалов с показателями внимания у детей 12 лет и его коррекция с помощью биологической обратной связи по ЭЭГ // Проблеми вікової фізіології (матеріали Всеукраїнської науково-практичної конференції, Луцьк-Шацькі озера, 29-30 вересня 2005 року). - Луцьк, 2005. - С. 79-81 (проведення експериментальних досліджень, аналіз літературного і експериментального матеріалу та деякі висновки належать здобувачу).

11. Луцюк Н.В., Эйсмонт Е.В., Павленко В.Б. ЭЭГ-корреляты внимания и модуляция его уровня с помощью ЭЭГ-обратной связи // Нейронауки: теоретичні та клінічні аспекти. - 2005. - Т. 1, №1 (додаток). - С.65-66 (проведення експериментальних досліджень, аналіз літературного і експериментального матеріалу та деякі висновки належать здобувачу).

12. Луцюк Н.В., Эйсмонт Е.В., Павленко В.Б. Психофизиологические корреляты внимания и его коррекция с помощью биологической обратной связи по ЭЭГ // Фізіологічний журнал. - 2006. - Т. 52, № 2. - с. 77 (Материалы XVII съезда Украинского физиологического общества с международным участием) (проведення експериментальних досліджень, аналіз літературного і експериментального матеріалу та деякі висновки належать здобувачу).

АННОТАЦИЯ

Луцюк Н.В. Электрофизиологический анализ развития внимания у детей с помощью биологической обратной связи по электроэнцефалограмме. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук по специальности 03.00.13 - физиология человека и животных. Таврический национальный университет им. В.И. Вернадского, Симферополь, 2007.

Диссертация посвящена выявлению взаимосвязей основных параметров ВП, спектральных характеристик ЭЭГ с показателями произвольного внимания у здоровых детей для выявления детей с низким уровнем развития внимания и его развития с помощью нейроОС.

В результате проведенного исследования были выявлены корреляционные зависимости между параметрами ВП и показателями произвольного внимания. Оптимальные характеристики внимания были обнаружены у детей с максимальными амплитудами волн Р2, Р300, условной негативной волны, минимальной амплитудой компонента N2 и малыми значениями латентных периодов комплекса волн P1-N1-P2 при регистрации ВП в условиях go/no-go парадигмы. С возрастом значимо увеличивается амплитуда компонентов N1, P2, УНВ, уменьшается амплитуда компонента N2, что сопровождается сокращением времени сенсомоторной реакции.