|
|
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, Категория: Библиотека » Психиатрия Другие новости по теме: --- Код для вставки на сайт или в блог: Код для вставки в форум (BBCode): Прямая ссылка на эту публикацию:
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||