2. ВП И ССП КАК ОБЪЕКТЫ ГЕНЕТИЧЕСКОГО ИССЛЕДОВАНИЯ - Психогенетика - Равич-Щербо. В.

СЕНСОРНЫЕ ВЫЗВАННЫЕ ПОТЕНЦИАЛЫ

Первые генетические исследования ВП появились в 60-х годах, с тех пор их было проведено в общей сложности около 20 [см.: 132,431). В подавляющем большинстве они выполнены методом близнецов, и для них характерны те же особенности, которые отличают генетичес­кие исследования ЭЭГ, т.е. относительно небольшое количество пар и большой возрастной диапазон испытуемых, а также разные условия регистрации ЭЭГ и стимуляции.

В то же время в ряде работ используются сходные принципы по­становки исследования и последующей обработки данных. Так, в не­скольких случаях оценка внутрипарного сходства в парах МЗ и ДЗ близ­нецов проводилась по волновой форме ВП, т.е. по цифровому ряду, описывающему конфигурацию ВП с шагом дискретизации в несколько миллисекунд. Полученные цифровые ряды или их фрагменты в каж­дой паре близнецов подвергали корреляционному сопоставлению. Для получения усредненных по группам значений коэффициентов корре­ляции использовались z-преобразования индивидуальных коэффици­ентов с последующим усреднением их. Оценка достоверности разли­чий между усредненными значениями z может проводиться с помо­щью Т-критерия Стьюдента, применяется также однофакторный дисперсионный анализ и некоторые другие варианты анализа. Сопос­тавление волновых форм дает наиболее общую оценку сходства по­тенциалов, однако не учитывает, за счет каких именно компонентов возникает сходство. Необходимо также иметь в виду, что при доста­точно сходной форме двух ВП небольшой сдвиг латентных периодов может значительно снизить коэффициенты внутрипарного сходства.

В связи с функциональной неоднородностью ВП особое значение имеет генетический анализ отдельных компонентов ВП и их парамет­ров.   Использование   некоторых   формальных   критериев   позволяет   выя-

вить наиболее характерную для данных условий последовательность компонентов ВП. При этом латентные периоды вычисляются от мо­мента подачи стимула до пика соответствующего компонента. Оценка амплитуд может проводиться как от средней линии, так и от пика до пика. Возможно также использование более сложных алгоритмов вы­числения амплитудных параметров ВП [244, 316], а также топографи­ческое картирование параметров ВП [338].

Генетический анализ ВП целесообразно начинать с оценки пар­ной конкордантности МЗ и ДЗ близнецов по компонентной структу­ре ВП, а уже затем в парах конкордатных близнецов устанавливать меру генотипической обусловленности амплитудно-временных пара­метров ВП. В большинстве работ оценка сходства проводилась с по­мощью коэффициентов корреляции соответствующих показателей. В некоторых исследованиях наследуемость отдельных параметров оце­нивалась с помощью методов биометрической генетики с разложе­нием фенотипической дисперсии на компоненты и подбором моде­лей [132,346].

Анализ гено- и паратонической обусловленности ВП и ССП це­лесообразно проводить отдельно в трех ракурсах в зависимости от: 1) особенностей стимула (модальности, интенсивности, качествен­ных характеристик); 2) особенностей экспериментальной ситуации; 3) анализируемого компонента (его параметров и места в общей струк­туре ВП) и области его регистрации. Рассмотрим указанные направ­ления анализа.

ВЛИЯНИЕ ОСОБЕННОСТЕЙ СТИМУЛА

Наиболее существенной характеристикой стимула является его модальность, т.е. принадлежность к определенной сенсорной системе. По этому признаку выделяются зрительные, слуховые и соматосен-сорные ВП. Закономерно возникает вопрос: какое влияние оказывают факторы генотипа на формирование межиндивидуальной изменчиво­сти ВП в каждой модальности?

Роль факторов генотипа и среды наиболее изучена для зритель­ных, слуховых и, в меньшей степени, соматосенсорных ВП. Влияния генотипа неоднократно выявлялись в изменчивости ВП на вспышки умеренной интенсивности и звуковые тоны и щелчки в основном в диапазоне 60—80 дБ. Наиболее полное исследование было проведено Э. Льюисом с соавторами [316]. В нем принимали участие 44 пары МЗ, 44 пары ДЗ близнецов и 46 пар HP от 4 до 40 лет и фактически впер­вые было показано, что генотип вносит свой вклад в изменчивость волновой формы и амплитудных параметров ВП на зрительные и слу­ховые стимулы (рис. 14.2).

В этой работе анализировались также соматосенсорные ВП на элек­трокожное   раздражение   правого   указательного   пальца   с   интенсивно-

Рис. 14.2. Усредненные коэффициенты корреляции, полученные при срав­нении волновой формы ВП.

В каждой из трех групп (МЗ, ДЗ, HP) волновую форму попарно коррелировали, а затем усредняли (М6|. П - МЗ; Q- ДЗ; ■ - HP; • - р > 0,05; •• - р > 0,01.

стью, в 2 раза превышающей субъективный порог. По волновой форме соматосенсорных ВП статистически достоверных различий между МЗ и ДЗ получено не было. Изучение амплитудных показателей позволило выявить генетические влияния в изменчивости соматосенсорных ВП, но они все равно оказались меньше, чем в зрительных и слуховых ВП.

Следующей характеристикой стимула является его интенсивность. В каждой модальности стимулы могут быть слабыми, умеренными и сильными, соответственно амплитуда ВП изменяется в зависимости от интенсивности стимула. Если стимулы (вспышка, звуковой тон) слабые, то ВП имеют небольшую амплитуду. При усилении стимула амплитуда компонентов ВП возрастает, но только до определенного предела, различного у разных индивидов. По данному признаку они делятся на «уменьшителен» и «увеличителей»: у первых этот предел наступает раньше, чем у вторых.

Закономерно возникает вопрос: зависят ли проявления генетичес­кого контроля ВП от силы раздражителя? Судя по некоторым дан­ным,    генетическая    обусловленность    амплитуды    проявляется    по-раз-

ному в ответах на стимулы различной силы [ 132, гл. IV]. В слуховых ВП увеличение интенсивности раздражителя приводит к более отчетли­вому проявлению генотипического контроля амплитуд. Различия в фак­торах, формирующих изменчивость ВП на тоны 80 дБ и 105 дБ, ана­лизировались Б.И. Кочубеем [84]. Влияние генотипа отчетливо сказы­валось в амплитудах компонентов N1 Р2 (интервал 100-200 мс): показатели наследуемости составили 0,46 и 0,79 в реакции на тон 80 дБ и 0,58 и 0,81 в реакции на тон 105 дБ.

Эта проблема исследовалась также применительно к зрительным и слуховым ВП в связи с изучением генетического контроля феноме­на «увеличения—уменьшения» [217, 218]. Изучение внутрипарного сходства динамики ВП при изменении интенсивности стимулов (вспышки) у 33 пар МЗ и 34 пар ДЗ близнецов дало внутриклассовые корреляции, свидетельствующие об увеличении наследуемости амп­литуды ВП на световые стимулы по мере возрастания яркости стиму­ла. В табл. 14.1 приведены данные для амплитудных показателей, вы­численных в интервале 76-112 мс. Из этих данных следует, что по

Таблица 14.1

Наследуемость амплитудных параметров зрительных ВП

Примечание. Таблица составлена по данным М. Бухсбаума [217]. Уровни интенсивности стимула даны по возрастающей; наследуемость оценива­лась по Хольцингеру (именно этот коэффициент использовал М. Бухсбаум).

Рис. 14.3. Зрительные ВП двух пар МЗ близнецов в ответ на четыре уровня световой интенсивности.

В каждой паре ВП одного близнеца представлен сплошной линией, второго — пунктирной. Отметьте сходство латентностей пиков, волновой формы и измене­ний по мере роста интенсивности стимула. В паре 1 — слева — компонент Р100 N140 заметно возрастает по мере роста интенсивности стимула (augmenting), в паре 2 тот же компонент уменьшается (reducing) [217].

мере возрастания интенсивности влияние генотипа в амплитуде зри­тельных ВП проявляется все более отчетливо.

Как подчеркивает автор, на втором или третьем уровне интенсив­ности происходило деление испытуемых на «увеличителей» и «умень-шителей», т.е. сохраняющих или изменяющих тип реагирования на усиление интенсивности стимула (рис. 14.3). Внутрипарное сопостав­ление наклона прямой, отражающей зависимость амплитуды ВП от силы раздражителя, выявило существенно большее сходство МЗ близ­нецов по сравнению с ДЗ. Таким образом, установлено, что крутизна наклона прямой, отражающей зависимость амплитуды ВП от силы раздражителя, в значительной степени контролируется генотипом.

Генетическая детерминация индивидуальных различий по фено­мену «увеличения—уменьшения» подтвердилась и в семейных иссле­дованиях. Было установлено, что межиндивидуальные различия по данному признаку на 51-68% объясняются генетическими влияния­ми. Кроме того, по этому признаку наблюдается ассортативность в подборе супружеских пар, корреляции между супругами составляют 0,32 [218].

Психофизиологическая сущность феномена «увеличения—уменьшения» не совсем ясна и требует более глубокого изучения. Не исключено, что в его

основе лежат некоторые общебиологические механизмы, отражающие «про­пускную способность» нервной системы при обработке информации. По-ви­димому, такие механизмы ограничивают способность человека и животных адекватно реагировать на стимулы при слишком значительном увеличении их интенсивности. Ограничения в «пропускной способности» сенсорных ка­налов ЦНС, накладываемые указанными механизмами, индивидуально вариа­тивны, и в их межиндивидуальную вариативность вносят существенный вклад генетические факторы.

Так или иначе, но в изменчивости и зрительных, и слуховых ВП усиление интенсивности стимула приводит к более отчетливому про­явлению генетической обусловленности амплитудных параметров.

Кроме модальности и интенсивности, стимулы могут различаться и другими особенностями — качественными и количественными. На­пример, зрительные стимулы могут иметь одинаковые физические параметры (освещенность), но разный рисунок и/или содержание. В частности, зрительные стимулы в виде шахматных полей, имея оди­наковую общую освещенность, будут иметь разный вид, определяе­мый размером ячейки. При этом ВП на шахматные паттерны с ячей­ками разных размеров также будут существенно различаться [134].

Изучение генетической обусловленности параметров ВП на сме­няющие друг друга шахматные поля с разными ячейками (обращае­мый шахматный паттерн) было проведено К.Б. Булаевой с соавтора­ми [219] в семейном исследовании. При анализе сходства между роди­телями и детьми, а также между сиблингами была установлена наследуемость амплитуд и латентностей ранних компонентов (интер­вал 0-100 мс) зрительных ВП на обращаемый шахматный паттерн. Показатели наследуемости для разных компонентов ВП варьирует от 0,28 до 0,88.

Вызванные потенциалы изменяют свои параметры при предъяв­лении стимулов не только разной формы, но и разного содержания. Влияние содержательных особенностей стимула на генотип-средовые соотношения в изменчивости ВП исследовали Т.М. Марютина и Т.Г. Ивошина [109] у взрослых близнецов применительно к 7 вариан­там стимулов (рис. 14.4).

По порядку предъявления это были: вспышка; симметричная геометри­ческая фигура, не имеющая названия; комбинация букв ДМО; хаотический набор элементов, из которых складывалось изображение дома; слово ДОМ; рисунок дома; шахматное поле с ячейкой 20 минут. ВП регистрировались монополярно из 6 зон (02, C2, T5, Т6, F3, F4 по системе «10-20»). В зависимости от особенностей стимула менялись амплитуды и латентности компонентов ВП. Оценка внутрипарного сходства проводилась по волновой форме, латен-тностям и амплитудам всех компонентов ВП.

По совокупности полученных данных было подсчитано 336 коэф­фициентов   наследуемости,   для   сравнения   ВП   на  разные   стимулы   ис-

пользовалась обобщенная ха­рактеристика — процент тех позиций, по которым внутри-парное сходство МЗ и ДЗ близ­нецов различалось статисти­чески достоверно. Такой при­ем         позволил         выявить интересный факт: максимум генетических влияний был ус­тановлен для параметров ВП на вспышку и шахматное поле (60 и 62% соответственно), ми­нимум — для ответов на се­мантические стимулы (рису­нок дома и слово ДОМ — 31 и 29%). Стимулы 2, 3, 4 полу­чили по 48, 50 и 45% соответ­ственно.

Разложение     фенотипичес-кой дисперсии латентных пе­риодов ВП обнаружило значи­тельную    долю    генетической изменчивости    в    ответах    на вспышку   и   шахматное   поле. В   ответах   на   семантические стимулы,   напротив,   отчетли­во выступает влияние система­тической   среды   (табл.   14.2). Таким    образом,    роль    гене­тической и средовой изменчи­вости в формировании инди­видуальных особенностей зрительных ВП существенно зависит от со­держания стимула. Предполагается, что в основе этих различий лежит разное физиологическое обеспечение элементарных сенсорных про­цессов и перцептивной деятельности, формирующейся в ходе освое­ния социального опыта.

Итак, степень генетической обусловленности ВП проявляется по-разному в зависимости от модальности стимула, его интенсивности, графических и семантических особенностей. Иначе говоря, даже в психофизиологическом феномене — ВП, принадлежащем, условно говоря, к «индивидному» биологическому уровню в структуре инди­видуальности, соотношение генетических и средовых влияний зави­сит от особенностей переработки информации, т.е. от когнитивного уровня.

Рис. 14.4. Зрительные ВП затылочной области в парах МЗ и ДЗ близнецов. Толстой линией обозначены ВП од­ного близнеца, тонкой — ВП другого близнеца. Числа — коэффициенты кор­реляции, иллюстрирующие динамику внутрипарного сходства ВП по волно­вой форме в целом (0—512 мс) в зави­симости от вида стимула [132, гл. IV].

Таблица 14.2

Коэффициенты внутриклассовой корреляции и разложение (в %)

фенотипической дисперсии латентных периодов компонентов ВП

затылочной области при предъявлении разных стимулов [132, гл. IV]

Примечание. * —р < 0,05; ** —р < 0,01; полужирным шрифтом выделены те rМЗ, которые статистически значимо отличаются от rДЗ.

ВЛИЯНИЕ ОСОБЕННОСТЕЙ ЗАДАЧИ

Известно, что субъективное отношение испытуемого к стимулу, например сосредоточение внимания и отвлечение внимания, меняет рисунок и параметры ВП. Возникает вопрос: как влияет этот субъек­тивный фактор на природу межиндивидуальной вариативности ВП? Коль скоро важную роль в формировании механизмов произвольной регуляции играет жизненный опыт индивида, то есть основания пред­полагать определенное влияние средовых факторов на параметры ВП, полученные в подобных условиях.

В первых исследованиях внимания методом ВП использовались простые поведенческие модели, например счет стимулов. При этом было установлено, что произвольное привлечение внимания испыту­емых к стимулу сопровождается увеличением амплитуды компонен­тов ВП и сокращением их латентностей. Аналогичные изменения па­раметров ВП характерны и для ориентировочной реакции (непроиз­вольного привлечения внимания к стимулу). Напротив, по мере привыкания испытуемого к стимулу наблюдается снижение амплитуд и увеличение латентностей ВП.

Исследование ВП у близнецов 8—12 лет в ситуации ориентировоч­ной реакции и при счете вспышек, предъявляемых с частотой 1 раз в 5 с, показало, что при привлечении внимания испытуемых к стимулу по сравнению с ситуацией привыкания к стимулу имеет место значитель­ное увеличение генотипического контроля в вариативности амплитуд и латентностей большинства компонентов ВП [132, гл. IV]. В ситуации при­выкания только 17% показателей обнаружили зависимость от генотипа, при счете вспышек генетический контроль обнаруживался в 43% случа­ев, в условиях ориентировочной реакции — в 69%. Генетико-дисперси-онный анализ показал, что при привлечении внимания испытуемых к стимулу наряду с генетическими влияниями присутствуют влияния систе­матической среды преимущественно в латентностях поздних компонентов (в интервале 200—300 мс). При пассивном отвлечении внимания от сти­мула в показателях ВП увеличивается доля влияний случайной среды.

Сходные результаты были получены при изучении слуховых ВП на тоны 1000 Гц интенсивностью 80 дБ в условиях ориентировочной реакции [80]. В амплитудах ранних компонентов ВП N1, Р2 (в интерва­ле 100-200 мс) отчетливо выступает влияние генотипа, в амплитудах более поздних компонентов ВП N2, Р3 (в интервале 200—350 мс) — влияние факторов систематической среды.

Предполагается, что изменение параметров ВП при привлечении внимания к стимулу в условиях ритмической стимуляции происходит за счет общего усиления неспецифической подкорковой активации. Это позволяет предположить, что более жесткий генотипический кон­троль параметров ВП в ситуации внимания связан с модифицирую­щим действием восходящей подкорковой активации.

В онтогенезе формирование механизмов произвольной регуляции пер­цептивной деятельности, в том числе внимания, происходит постепенно и определяется совершенствованием механизмов управляемой корковой ак­тивации, механизмы которой в общих чертах складываются только к 9-10 го­дам [143]. При таком длительном периоде созревания логично ожидать оп­ределенного вклада средовых воздействий в изменчивость механизмов, обес­печивающих процессы управляемой корковой активации. Последнее отчасти объясняет, почему ВП в ситуациях привлечения внимания к стимулам, отра­жая особенности активации в этих условиях, обнаруживают, с одной стороны, возросшую степень генетической обусловленности, а с другой — отчетливую зависимость от влияний систематической среды.

Таблица 14.3

Наследуемость параметров слуховых ВП в ситуации равновероятного представления стимулов (oddball paradigm) [no: 431]

Начиная с 60-х годов для изучения тонких нейрофизиологических механизмов избирательного внимания широко используют особый вариант эксперимента (oddball paradigm), в котором проводится срав­нение ВП на два вида звуковых стимулов, различающихся по частоте тона и вероятности появления стимула [72, 134, 288]. Звуковые тоны поступают через наушники в левое или правое ухо, а испытуемому предлагается реагировать (нажимать на кнопку) на редко встречаю­щиеся   (целевые)   стимулы   и   игнорировать   часто   встречающиеся   (нередко стицелевые).       В       ответах      на встречающиеся           (целевые)

мулы возрастает амплитуда ран­него компонента N1 (в интерва­ле 80-180 мс) и существенно возрастает          позднее           позитивное

колебание — волна Р3 или Р300 (в интервале 250-600 мс). По современным                    представлениям,

эти компоненты отражают про­цессы           переработки           сенсорной информации и принятия реше­ния при мобилизации селектив­ного внимания (см. рис. 14.1). Причем, их амплитуды и латен-тности индивидуально           специ­фичны и достаточно стабильны.

Известны          четыре          генетичес-   Рис. 14.5. Распределение по коре боль-

ких       исследования       слуховых       ВП   ших полушарий статистически значи-при       выполнении        подобного        за-   мо наследуемых показателей ВП. дания      (табл.       14.3).      Они      не      рав-   Локализация   круга   указывает   отведения, v                   в                         -        для которых :rМЗ отличалась от 0 с вероят-

ноценны        по        составу        испытуе-   ностью Р < 0,003; rМЗМЗ> rДЗ с вероятностью мых     и     способах     оценки     сходства   Р < 0,01

близнецов,        и        это        надо        учиты-   Диаметр   круга   пропорционален   коэффи-вать         при        сопоставлении        резуль-   циенту   наследуемости   Н2.    Масштаб   —

татов.     Тем

той       или

тельствуют

на       параметры

регистрируемых

левые стимулы.

Наиболее из        них О'Коннера

не    менее    все    они

в

в   центре   рисунка.    Аддитивный   компо-

нент—   пустой   круг,   доминантный   ком-

иной        степени        свиде-   понент — заполненный круг.   Круг, наме-о         влиянии        генотипа   ченный   пунктиром,   указывает   отведение компонентов        ВП,   Р&         исключенное         из         анализа

в       ответ       на       це-   а — Д™ компонента N1 в ответах на не­сигнальные стимулы; б — для компонента

Р3 в ответах на сигнальные стимулы представительным

является        исследование с        соавторами        [346].

Оно было проведено с привлечением большой выборки близнецов, авторы использовали при анализе ВП современный метод картиро­вания и генетический метод подбора моделей. При анализе ВП на нецелевые стимулы была установлена генотипическая обусловлен­ность латентного периода экзогенного компонента N1, в лобно-ви-сочных отделах левого полушария (рис. 14.5). Оценки наследуемости находятся в пределах 0,43-0,63 и обнаруживают вклад как аддитив­ных, так и доминантных компонентов. Оценка наследуемости ампли­туды N1 на эти же стимулы была близка к уровню достоверности и достигала его в отведении Cz (H = 0,60). Таким образом, изменчи­вость    амплитудно-временных   параметров    экзогенного    компонента   N1

в ответах на нецелевые (часто встречающиеся) стимулы в значитель­ной степени формируется под влиянием генотипа.

При оценке параметров эндогенного компонента Р300 в ответах на целевые (редко встречающиеся) стимулы были получены отчетливые доказательства наследственной обусловленности амплитуд этого ком­понента преимущественно в задних отделах коры больших полушарий. Генетический анализ показал, что наследуемость колеблется в преде­лах от 0,41 до 0,60. При этом влияния наследственных факторов на латентный период Р300 установлено не было (рис. 14.5).

Таким образом, природа межиндивидуальной вариативности ам­плитудных и временных параметров ВП на сенсорные стимулы (вспыш­ки и тоны) меняется не только от интенсивности или содержатель­ных особенностей стимула, но и в зависимости от условий задачи. Сосредоточение внимания" на стимуле и необходимость принятия ре­шения (при выделении целевых стимулов) в целом приводят к увели­чению доли генетической дисперсии в параметрах ВП.

ГЕНОТИПИЧЕСКАЯ ОБУСЛОВЛЕННОСТЬ ОТДЕЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ И КОМПОНЕНТОВ ВП

Есть основания считать, что индивидуальная изменчивость обшей конфигурации ВП, как и рисунка ЭЭГ в целом, в значительной сте­пени определяется генетическими влияниями. Неоднократно было показано, что изменчивость волновой формы зрительных и слуховых ВП зависит от генотипа, причем наследуемость колеблется в доволь­но широких пределах, в среднем составляя 0,5 [132, 316]. Латентные периоды отдельных компонентов сенсорных ВП на простые стимулы (вспышки и тоны) также, по-видимому, в значительной степени де­терминируются факторами генотипа.

Что можно сказать об источниках изменчивости амплитудных па­раметров ВП? По одним данным амплитуды контролируются гено­типом в меньшей степени, чем латентности [108], по другим, напро­тив, влияние факторов генотипа более отчетливо выступает именно в амплитудах ВП. Например, в исследовании Дж. Раста [384] оценка наследуемости составляла 80-880% для амплитуд всех компонентов слухового ВП. Для латентностей оценка наследуемости была ниже — 0,35-81%. В то же время, по данным Б.И. Кочубея [84], существуют различия в наследуемости амплитуд ранних и поздних компонентов слуховых ВП: для первых коэффициент генетической детерминации составляет 73-83%, для вторых — 36%. Относительно высокий уро­вень генетического контроля был обнаружен в показателях динами­ки амплитудных параметров ВП при изменении интенсивности сти­мула в процессе изучения феномена «увеличения-уменьшения» [217]. В целом больше данных говорит в пользу генетической обусловлен­ности амплитудных параметров ВП.

Таким образом, почти все изученные показатели ВП — волновая форма, отражающая пространственно-временное распределение актив­ных генераторов электрической активности, латентные периоды, ха­рактеризующие временной режим распространения возбуждения в ЦНС, и амплитуды, представляющие число активно работающих генераторов и меру их согласованности, — в той или иной степени контролируют­ся генотипом. С позиций информационного подхода эти данные по­зволяют сделать вывод: межиндивидуальная вариативность скорост­ных и энергетических аспектов приема и переработки элементарной сенсорной информации зависит от генотипической вариативности.

Однако компоненты ВП и ССП различаются по своему проис­хождению и функциональному значению. В связи с этим возникает вопрос: какова роль генотипа в изменчивости отдельных компонен­тов, в первую очередь экзогенных и эндогенных? Считается, что пер­вые определяются внешними факторами — параметрами стимула, тогда как вторые — преимущественно внутренними, такими, как инструк­ция, мотивация, уровень бодрствования и т.д.

Известно, что сенсорная стимуляция поступает в проекционные зоны коры по коротким путям с минимальным числом, переключений. Однозначно предопределенный характер этих связей говорит в пользу их генотипической обусловленности и дает основания ожидать высо­кий уровень генетического контроля в параметрах компонентов ВП, отражающих активность этих структур. В то же время передача возбуж­дения в неспецифических системах мозга может быть высоко вариа­тивной и меняться в зависимости от внесенсорных факторов. В связи с этим есть основания полагать, что роль факторов генотипа в межин­дивидуальной изменчивости эндогенных (поздних, неспецифических) компонентов ВП может оказаться ниже, чем в экзогенных (ранних, специфических).

Однако генотип-средовые соотношения в изменчивости отдель­ных компонентов ВП и их параметров изучены мало, а имеющиеся данные противоречивы. Сравнительный анализ ранних и поздних фраг­ментов волновой формы сенсорных ВП в одних случаях не выявил существенных различий в их генетической обусловленности, в дру­гих, вопреки ожиданиям, был установлен относительно больший ге­нетический вклад в дисперсию поздних компонентов ВП.

При анализе вариативности амплитуд и латентностей ВП отчет­ливых различий между ранними и поздними компонентами также не выявлено. По одним данным генетические влияния сильнее выраже­ны в поздней части ответа, по другим — равно обнаруживаются в изменчивости всех компонентов ВП, по третьим — генетические вли­яния преобладают в параметрах! ранних компонентов ВП [84, 132, 244, 316]. Сравнительный анализ наследуемости экзогенных и эндо­генных компонентов ВП проводился в исследованиях, выполненных с   применением   oddball   paradigm.   Однако   ожидаемых  различий  в   факторах,   формирующих   изменчивость   ранних  экзогенных   и   поздних  эн­догенных компонентов слуховых ВП, обнаружено не было.

Таким образом, несмотря на теоретически прогнозируемые раз­личия в наследуемости экзогенных и эндогенных компонентов ВП, экспериментальные данные говорят о том, что генотип-средовые со­отношения в вариативности амплитуд но-временных параметров экзо­генных (ранних специфических) и эндогенных (поздних, неспецифи­ческих) компонентов ВП и ССП приблизительно одинаковы.

ВЛИЯНИЕ ГЕНОТИПА НА ПАРАМЕТРЫ ВП

В РАЗНЫХ ЗОНАХ КОРЫ БОЛЬШИХ ПОЛУШАРИЙ

При любых условиях ВП и ССП, зарегистрированные в разных зонах коры больших полушарий, имеют свои особенности. Например, в проекционных зонах лучше выражены ранние, экзогенные компо­ненты, в ассоциативных, напротив, преобладают поздние, эндоген­ные компоненты. Эта особенность делает ВП и ССП незаменимым инструментом при оценке генетического вклада в изменчивость функ­циональной активности отдельных зон коры мозга.

Однако данных о региональных особенностях генетической детер­минации ВП пока очень мало. В исследовании Э. Льюиса с соавторами генетическая детерминация зрительных, слуховых и соматосенсорных ВП обнаруживалась приблизительно одинаково по всей коре больших полушарий, независимо от зоны [316]. Но наряду с этим, как и при изучении наследуемости параметров ЭЭГ, получены факты, свиде­тельствующие о существенных межзональных различиях в проявле­нии генетической обусловленности отдельных компонентов ВП и их параметров. Например, выявлены межзональные различия в генети­ческой обусловленности зрительных ВП на вспышки, регистрируе­мые из трех зон. Установлено, что генетический контроль обнаружи­вается в 43, 52 и 20% показателей при регистрации ответов из трех зон: соответственно затылочной, вертекса и лобной области левого по­лушария [132, гл. IV]. В другом исследовании были установлены межпо-лушарные различия в наследуемости параметров зрительных ВП на сти­мулы разного типа: в целом параметры ВП в левом полушарии меньше зависят от генотипа по сравнению с аналогичными ответами правого, причем наиболее четко это обнаруживается при сравнении ответов ви­сочных зон левого и правого полушарий [132, гл. IV]. Убедительные до­казательства топографических различий наследуемости амплитудно-вре­менных параметров ВП представлены в работе О'Коннера с соавторами (см. рис. 14.5), причем показано, что «фокус наследуемости» амплитуды Р3 локализован в задних отделах коры больших полушарий.

Чем можно объяснить тот факт, что дисперсия фенотипически сходных показателей ВП в разных зонах коры мозга имеет разную структуру?     Из     нейрофизиологических     исследований     известно,     что

компоненты ВП в разных зонах коры больших полушарий могут иметь различающиеся источники. Иными словами, они, во-первых, могут формироваться за счет действия различных генераторов и, во-вторых, испытывать на себе разные влияния со стороны неспецифических систем мозга. Можно предположить, что нейрофизиологические ме­ханизмы, отвечающие за компоненты ВП разных зон, по-разному зависят от генотипа, и благодаря этому возникают межзональные раз­личия в генетической обусловленности ВП.

Есть некоторые основания полагать, что доля генетической из­менчивости в параметрах ВП разных зон варьирует в определенной зависимости от эволюционного возраста структуры и времени ее со­зревания в онтогенезе. Так, ВП в эволюционно более молодых пере­дних отделах коры (височные и фронтальные области), по-видимому, в меньшей степени зависят от генетической изменчивости. Однако эти предположения требуют дальнейшего изучения.

ПОТЕНЦИАЛЫ МОЗГА, СВЯЗАННЫЕ С ДВИЖЕНИЕМ

Среди событийно-связанных потенциалов особое место занимают потенциалы мозга, связанные с движением (ПМСД). Изучение ПМСД позволяет выявить скрытую последовательность процессов, происхо­дящих в коре мозга при подготовке и выполнении движения, и хро­нометрировать эти процессы, т.е. установить временные границы их протекания [104, 237].

Впервые комплекс колебаний, отражающий процессы подготов­ки, выполнения и оценки движения, был зарегистрирован в 60-х го­дах. Оказалось, что движению предшествует медленное отрицатель­ное колебание — потенциал готовности (ПГ). Он начинает развивать­ся за 1,5-0,5 мс до начала движения. Этот компонент регистрируется преимущественно в центральных и лобно-центральных отведениях обоих полушарий. Принято считать, что ПГ возникает в моторной коре и связан с процессами планирования и подготовки движения. Он относится к классу медленных негативных колебаний потенциала мозга, возникновение которых объясняют активацией нейрональных элемен­тов соответствующих участков коры.

За 500-300 мс до начала движения ПГ становится асимметрич­ным — его максимальная амплитуда наблюдается в прецентральной области, контралатеральной движению. Примерно у половины взрос­лых испытуемых на фоне этого медленного отрицательного колеба­ния незадолго до начала движения регистрируется небольшой по ам­плитуде положительный компонент — Р1. Следующее по порядку бы­стро нарастающее по амплитуде отрицательное колебание N2, так называемый моторный потенциал (МП), начинает развиваться за 150 мс до начала движения и достигает максимальной амплитуды над областью,   в   которой   находятся   корковые   центры   управления   движу-

Рис. 14.6. Схема потенциалов, связанных с реализацией двигательного действия.

Одной вертикальной стрелкой обозначено начало движения, двумя — сигнал об­ратной связи. Компонент Рь обозначен пунктирной линией, поскольку выделяет­ся не у всех испытуемых. Одна стрелка — начало движения, две — сигнал обрат­ной связи [104]. ПГ — потенциал готовности; УНВ — условная негативная волна.

щейся конечностью. Примерно через 200 мс после начала движения возникает положительный компонент Р2. Завершается этот комплекс потенциалов появлением компонентов N3 иР3 (рис. 14.6).

Еще один электрофизиологический феномен по своей сути бли­зок потенциалу готовности. Речь идет об отрицательном колебании потенциала, регистрируемого в передних отделах коры мозга в период между действием предупреждающего и пускового (требующего реак­ции) сигналов. Это колебание имеет ряд названий: Е-волна, волна ожидания, условная негативная волна (УНВ). Е-волна возникает пос­ле предупредительного сигнала, ее длительность растет с увеличени­ем интервала между первым и вторым стимулами. Амплитуда Е-волны возрастает прямо пропорционально скорости двигательной реакции на пусковой стимул. Она увеличивается при напряжении внимания и повышении волевого усилия, что свидетельствует о связи этого элек­трофизиологического явления с механизмами произвольной регуля­ции двигательной активности и поведения в целом.

Обнаруживая индивидуальную специфичность и стабильность, эти потенциалы дают возможность оценить вклад генетических факторов в изменчивость биоэлектрических коррелятов индивидуальных осо­бенностей организации и построения движений.

Генетическое исследование ПМСД было проведено С.Б. Малыхом [104] на близнецах 18-30 лет (по 25 пар МЗ и ДЗ близнецов). Особен­ность этой работы — изучение генетической обусловленности ПМСД в трех психологически различающихся ситуациях: в первой требова­лось произвольно (без предварительного сигнала) нажимать на кноп­ку; во второй и третьей надо было прогнозировать появление звуко­вых стимулов, организованных в ряд с фиксированной последова­тельностью и разной вероятностью. Испытуемому сообщалось, что звуки  в  правом  и  левом  наушниках  организованы  в  блоки,  а именно:

звук слева может встречаться по 2 или 3 раза подряд, а справа — по 2 или 4 раза подряд. Надо было пред­сказать появление звука в правом или левом наушнике, сообщая о характере прогноза нажатием на одну из двух кнопок, расположен­ных справа. Описанная организация стимульного ряда позволяла полу­чать прогноз событий, наступающих с вероятностьюр = 1,0 ир = 0,5.

ПМСД получали усреднением ЭЭГ, зарегистрированной монопо-лярно в зонах F3, F4, C3, С4. Для каж­дого из четырех отведений у одного испытуемого было получено по три потенциала: при простых произ­вольных движениях без внешнего сигнала (1), при нажатии кнопки в

ситуации прогноза двух равноверо- Рис. 14.7. ПМСД, УНВ и Р300, ятных сигналов (2) и в ситуации зарегистрированные в отведении заведомо истинного прогноза (3).          С3 у пары МЗ близнецов в трех эк-

В ситуации (1) анализировались     спериментальных ситуациях [104]. потенциал    готовности    (ПГ),    ком-     Одной   стрелкой   отмечено   начало   дви-поненты   Рь   N2,   Р2,   N3,   Р3   отра-     жения,     двумя     —     сигнал     обратной жавшие   соответственно   процессы    связи. подготовки,   реализации   и   оценки

произведенного движения, В ситуациях (2) и (3) помимо указанных компонентов ПМСД регистрировалась условная негативная волна (УНВ), появлявшаяся между нажатием кнопки и ожидаемым сигна­лом обратной связи (т.е. звуком, который подтверждал или не под­тверждал прогноз), сменявшаяся после предъявления звука положи­тельным компонентом Р300 (рис. 14.7). Два последних компонента отра­жают процессы ожидания и оценки прогноза. Генетический анализ включал оценку внутрипарного сходства амплитуд и латентных пери­одов всех выделенных компонентов с помощью внутриклассовой кор­реляции.

Анализ влияний генотипа и среды на изменчивость потенциалов мозга, связанных с реализацией двигательного действия, дал доста­точно пеструю картину (табл. 14,4). Для того чтобы выделить наиболее общие тенденции, по каждому признаку был подсчитан процент тех позиций, в которых обнаруживался генетический контроль. Оказа­лось, что в амплитудных параметрах генетический контроль обнару­живается чаще (63,2% всех случаев), чем во временных (21%). Прав­да,     латентности    компонентов    ПМСД    измеряются    менее    надежно,

чем в сенсорных ВП, из-за отсутствия внешнего сигнала, от которого обычно ведется счет времени. Возможно, это и сказалось на оценке наследуемости.

Выявились также определенные межзональные различия: менее всего генетический контроль выступает в показателях ПМСД левой лобной области (26,3%), в остальных трех зонах он выше (от 44,7 до 50%).

Наиболее важным представляется тот факт, что вклад генетичес­кой и средовой составляющих существенно меняется в зависимости от характера деятельности испытуемого. Чаще всего влияние генотипа обнаруживается в ситуации прогноза равновероятных событий (53,6% всех исследованных признаков), реже всего (20%) — при простых произвольных движениях, и промежуточное положение (46,4%) за­нимает ситуация с заведомо истинным прогнозом. Таким образом, при осуществлении прогнозирования генетический контроль обнару­живается чаще, чем при простых произвольных движениях, не явля­ющихся ответом на внешний стимул и осуществляемых по субъектив­ной команде (см. табл. 14.4).

Закономерно возникает вопрос: почему ПМСД, сопровождающие по фенотипическому проявлению одно и то же движение, обнаружи­вают столь разную степень генетической обусловленности? Объясне­ние этого факта видится в разном функциональном значении данного движения в изучаемых ситуациях. При простом произвольном нажа­тии кнопки испытуемый сам инициирует движение. Иначе говоря, в соответствии с инструкцией цель действия — само нажатие на кнопку. Во второй ситуации целью является прогноз, а движение становится лишь средством достижения этой цели. Поскольку двигательные акты в первом и втором случаях различаются, прежде всего по степени произвольности и осознаваемости и, следовательно, по уровню ней­рофизиологического обеспечения, постольку изменение роли гено­типа в вариативности соответствующих ПМСД можно объяснить, по-видимому, отражением в их параметрах активности разных функцио­нальных систем.

Конфигурация ВП, а также их основные количественные пара­метры относятся к числу индивидуально устойчивых особенностей человека, что дает основания изучать роль генотипа и среды в проис­хождении межиндивидуальной вариативности по этим признакам.

В целом имеющиеся в литературе данные свидетельствуют о суще­ственном влиянии генотипа на межиндивидуальную вариативность вызванных и событийно-связанных потенциалов. Генетическую обус­ловленность обнаруживают сенсорные (зрительные и слуховые) ВП, а также потенциалы мозга, связанные с движением.

Таблица 14.4

Наличие генетической составляющей в вариативности амплитудно-временных характеристик компонентов

потенциала в трех экспериментальных ситуациях [104]

Примечание.      Прочерки      означают      отсутствие      компонента, которых влияют генотипические факторы.

 знаком

выделены      признаки,      на      межиндивидуальную      вариативность

Однако соотношение генетических и средовых детерминант в из­менчивости ВП может меняться в зависимости от модальности сти­мула, его интенсивности и семантических особенностей. Более отчет­ливо она проявляется при возрастании интенсивности стимула. В отве­тах на семантические стимулы влияние генотипа сказывается меньше, чем в ответах на элементарные сенсорные стимулы. Привлечение не­произвольного (ориентировочная реакция) и произвольного внима­ния к стимулу также способствует увеличению доли генетической со­ставляющей вариативности ранних компонентов ВП. Наряду с этим в параметрах поздних компонентов ВП при мобилизации внимания об­наруживается влияние систематической среды.

Степень генетической обусловленности ПМСД зависит от харак­тера деятельности испытуемого. Она меньше, когда движение являет­ся целью, и больше, когда оно выступает в качестве средства для достижения цели.

Все это означает, в свою очередь, что, во-первых, принадлеж­ность исследуемого признака к так называемому биологическому (в дан­ном случае нейрофизиологическому) уровню не означает его безус­ловной генетической детерминированности и, во-вторых, психоло­гические факторы, включаясь в реализацию такого признака, могут, существенно не меняя его фенотипического проявления, изменять детерминанты его фенотипической дисперсии,