БИОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ ФИЗИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ

Abstract

PECULIARITIES OF SUMMARY ELECTRICAL BRAIN ACTIVITY AT YOUNG ATHLETES

G.A. Kuraev, L.N. Ivanitskaya, V.I. Bondin, S.Y. Pockul

Educational Research Institute of Valeology of Rostov State University.

Key words: electroencephalografy (EEG), alfa-rhythm, rolandic-rhythm, hyperventilation, EEG-reaction, correlation of indexes.

There was held a complex investigation of 71 athletes aged 17 to 21 years. They included the EEG recording, psychological and psychometrical testing, functional interhemispheric asymmetry estimation. the EEG was recorded in the background state and under hyperventilation (HV). the Authors have shown the group peculiarities of the EEG in test group. the Power of alfa-rhythm was shown to correlate with rolandic-rhythm.the Power of the EEG-reaction to HV was shown to be in reciprocal correlation with the pulmonary volume.

ОСОБЕННОСТИ СУММАРНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ МОЗГА ЗДОРОВЫХ ЮНОШЕЙ, РЕГУЛЯРНО ЗАНИМАЮЩИХСЯ ФИЗИЧЕСКОЙ КУЛЬТУРОЙ

Заслуженный деятель науки, доктор биологических наук, профессор Г.А. Кураев
Кандидат биологических наук Л.Н. Иваницкая
УНИИ валеологии Ростовского государственного университе та, Ростов

Доктор педагогических наук, профессор В.И. Бондин
Ростовский государственный педагогический университет, Ростов

Аспирант С.Ю. Покуль
Росcийский государственный университет, Ростов

Ключевые слова: ЭЭГ, альфа-ритм, роландический ритм, гипервентиляция, ЭЭГ-реакция, корреляция показателей.

Несмотря на достаточно большое число научных публикаций о характеристиках электроэнцефалограмм (ЭЭГ) здорового взрослого человека, эта проблема остается до конца не изученной и нуждается в дальнейших исследованиях. Один из ведущих отечественных специалистов в области клинической электроэнцефалографии Л.Р. Зенков, говоря о возрастной эволюции и дефинитивных характеристиках ЭЭГ, признает, что они "требуют дополнительной корректировки в плане индивидуальных, групповых и профессиональных особенностей, проявляющихся у клинико-анамнестически нормальных испытуемых" (Зенков, 1996).

В связи с достаточно большой вариабельностью ЭЭГ особый интерес представляют исследования, проведенные на однородных по полу, возрасту и образу жизни людях. Целью нашего исследования было изучение характера суммарной электрической активности мозга здоровых юношей, регулярно занимающихся физической культурой.

Методика и контингент обследованных. В исследовании приняли участие здоровые юноши 17-21 года - студенты 1-го курса Института физической культуры Ростовского государственного педагогического университета (n=71), регулярно занимающиеся спортом, но не являющиеся представителями спорта больших достижений. Все они прошли комплексное валеологическое обследование на базе Межвузовского валеологического центра РГУ-РГПУ.

ЭЭГ регистрировалась с помощью компьютерного комплекса "Энцефалан 4.3.М" (Медиком ЛТД, Таганрог) - 19 отведений по системе 10-20 (референтные электроды на мочках ушей) в состоянии спокойного бодрствования с закрытыми и открытыми глазами и при функциональных нагрузках: ритмическая фотостимуляция (3-24 Гц) и гипервентиляция. Гипервентиляция проводилась в конце обследования, пациенту предлагали глубоко ритмично дышать (16-20 вдохов в минуту) в течение 2 мин. Анализ безартефактных отрезков ЭЭГ проводился с помощью базового пакета обработки комплекса "Энцефалан" (спектральный анализ, индивидуальное и групповое картирование, сравнение групп с проверкой статистических гипотез).

Результаты и их обсуждение. У подавляющего большинства обследованных на ЭЭГ, зарегистрированных в состоянии спокойного бодрствования с закрытыми глазами (ЗГ), доминировал альфа-ритм, амплитуда его была максимальна в затылочных отделах. Полученные электрограммы в основном соответствовали описанным в литературе ЭЭГ взрослого здорового человека. Основные характеристики суммарной электрической активности мозга обследованных молодых людей приведены в табл. 1.

Таблица 1. Некоторые характеристики суммарной электрической активности мозга молодых здоровых людей : состоянии спокойного бодрствования с закрытыми глазами

Практически у всех испытуемых при открывании глаз наблюдалось исчезновение или значительное ослабление альфа-активности: в спектре мощности доминантный пик в области альфа-частот заменялся равномерным распределением мощности по всем основным частотам, т.е. наблюдалась реакция десинхронизации ("реакция активации").

У некоторых испытуемых в центральных отведениях регистрировался ритм, визуально похожий на альфа-ритм, но отличающийся от него по физиологическим свойствам и топографии - так называемый "роландический", или "сенсомоторный", ритм. Этот ритм активируется при открывании глаз, когда наблюдается депрессия затылочного альфа-ритма. По данным литературы, этот ритм встречается у 5-15% здоровых людей, у молодых чаще, чем у пожилых [7, 4, 5 и др.}. Существует мнение, что у спортсменов этот ритм встречается чаще, чем у неспортсменов [8]. Результаты наших исследований подтверждают это мнение: в обследованной группе спортсменов роландический ритм регистровался у 31 человека (43,7%, табл. 3). Частота роландического ритма в большинстве случаев была больше частоты затылочного альфа-ритма (в среднем по группе 10,9 Гц), а амплитуда значительно меньше. По нашим данным, роландический ритм чаще регистрируется у испытуемых с более высокой мощностью альфа-активности (r=0,22, р<0,05).

Общая суммарная мощность электрической активности мозга у различных испытуемых колебалась от 39 до 1230 мкв? и составила в среднем по группе 268 мкв?. У трех испытуемых были зарегистрированы низкоамплитудные паттерны ЭЭГ малой суммарной мощности с низким альфа-индексом, так называемые "плоские" кривые (см. рисунок). По данным литературы [7, 4, 6], такие ЭЭГ встречаются у 10-15% здоровых людей. В обследованной нами выборке они составили 4,2% (см. табл. 3). У 8 испытуемых были зарегистрированы кривые высокой суммарной мощности, по всем отведениям доминировал альфа-ритм с высоким индексом - так называемый "гиперсинхронный вариант ЭЭГ в альфа-диапазоне" (рис. 2). Такие паттерны встречаются в норме у здоровых взрослых людей [7, 4, 6], в обследованной нами выборке они составили 11,3%.

Рис. 1. Плоский вариант ЭЭГ

Рис. 2. Гиперсинхронный вариант ЭЭГ

Рис. 3. ЭЭГ-реакция на гипервентиляцию у здорового юноши 17 лет

Функциональная нагрузка с двухминутной гипервентиляцией вызвала различные ответы суммарной электрической активности мозга. У 46 испытуемых никаких существенных изменений не регистрировалось. У 10 человек наблюдалось незначительное замедление доминирующей активности, появлялась или усиливалась нерегулярность альфа-ритма, незначительно увеличивалась амплитуда. У 16 человек наблюдалось выраженное замедление и увеличение амплитуды электрической активности, синхронизация и увеличение общей суммарной мощности активности более чем на 50% по сравнению с фоном.

Наши данные позволяют подтвердить и уточнить существующие в научной литературе представления. Эффект гипервентиляции связан с церебральной гипоксией, развивающейся вследствие рефлекторного спазма артериол и уменьшения мозгового кровотока в ответ на снижение СО₂ в крови [12], у детей моложе 12-15 лет гипервентиляция вызывает закономерную реакцию синхронизации, повышения амплитуды и уменьшения частоты электрической активности мозга [7]. У взрослых такой реакции чаще не наблюдается, но многие исследователи признают, что у здорового взрослого человека может быть реакция на гипервентиляцию [3]. Признанных количественных данных о выраженности реакции на гипервентиляцию у людей разного возраста в литературе нет. По нашим данным, у 22,5% здоровых 18-летних юношей регистрируется выраженная реакция на гипервентиляцию. Возможно, это является электроэнцефалографическим проявлением "незрелости мозговых структур" и к 20-21 году (время окончательного формирования ЭЭГ) у этих испытуемых характер реакции изменится. Не исключено, что это - признак сниженного порога судорожной готовности мозговых структур, хотя до времени обследования ни у кого из испытуемых судорожных эпизодов не зафиксировано. Испытуемые с выраженной реакцией на гипервентиляцию в среднем по группе отличаются более низкой мощностью альфа-активности, более низким альфа-индексом, чем испытуемые, у которых такой реакции нет (см. табл. 3).

Необходимо отметить, что характеристики ЭЭГ большинства обследованных соответствовали возрастной норме, лишь у 6 юношей (8,5%) ЭЭГ не могли быть оценены как "норма". В литературе по клинической ЭЭГ признается тот факт, что не всегда у здорового взрослого человека регистрируется "нормальная ЭЭГ". Частота встречаемости патологических знаков на ЭЭГ здоровых людей, по данным разных авторов, составляет до 20% [6, 7, 9]. Исследователи объясняют этот факт нозологической неспецифичностью ЭЭГ или наличием у обследованных стертой резидуально-органической патологии. В настоящее время в связи с развитием новой для клинической ЭЭГ науки - валеологии можно объяснить наличие патологических знаков на ЭЭГ "здоровых" людей нечеткой трактовкой понятия "здоровье". Зачастую с медицинской точки зрения "здоровье" означает отсутствие острых или хронических заболеваний. В наших предыдущих обследованиях показано, что среди взрослых условно здоровых студентов и сотрудников РГУ, образ жизни которых может быть оценен как гиподинамия и большинство из которых предъявляет жалобы на синдром хронической усталости, "нормальные" ЭЭГ регистрируются только в 60% случаев. В настоящем исследовании "нормальные" ЭЭГ зарегистрированы почти у 90% испытуемых. Таким образом, характер суммарной электрической активности мозга коррелирует с качеством здоровья индивида.

Для подтверждения выявленных закономерностей мы провели корреляционный анализ параметров ЭЭГ и некоторых показателей, характеризующих здоровье индивида. Были выявлены некоторые достоверные корреляции. Так, мощность реакции на гипервентиляцию находится в обратной связи с жизненной емкостью легких (ЖЕЛ), а частота доминирующего ритма реакции на гипервентиляцию прямо коррелирует с ЖЕЛ. Следовательно, чем больше ЖЕЛ, чем более тренированна дыхательная система, тем, соответственно, и более тренированны сосудистые реакции и сформирована адекватная возбудимость ЦНС при усиленном дыхании.

Регулярность альфа-ритма достоверно коррелирует с показателями артериального давления (АД): у испытуемых с регулярным альфа-ритмом АД несколько ниже, чем у испытуемых с нерегулярным. Такая взаимосвязь, вероятно, подтверждает мнение Е.А. Жирмунской об участии неспецифических регуляторных систем мозга в формировании нерегулярности альфа-ритма. Сосудодвигательный центр ствола головного мозга имеет тесную связь с РФ ствола, взаимосвязь этих регулирующих структур и объясняет выявленную корреляцию.

Таблица 2. Выраженность некоторых электроэнцефалографических феноменов в группе молодых здоровых людей (п=71)

В заключение можно отметить, что представленные данные позволяют проследить взаимосвязь "созревания" суммарной электрической активности мозга и образа жизни. Обследованные нами юноши во время обучения в школе регулярно занимались спортом. Адекватный для здоровых мальчиков двигательный режим способствовал как общему развитию, так и формированию функциональных резервов центральной нервной, дыхательной, кровеносной систем и формированию достаточно высокого уровня здоровья. Подавляющее большинство обследованных юношей не имели никаких хронических заболеваний и не предъявляли никаких жалоб. Выявленный высокий уровень здоровья коррелирует с высоким уровнем "нормальных ЭЭГ" в обследованной выборке.

Выводы

1. В обследованной группе юношей, регулярно занимающихся спортом, роландический ритм регистрируется чаще, чем это описано в литературе для обычного контингента молодых людей.

2. Выявлены достоверные корреляции между выраженностью альфа-ритма у испытуемого (по показателям спектральной мощности и индекса) и некоторыми другими характеристиками ЭЭГ:

- чем больше альфа-ритма, тем он более регулярный;

- чем больше альфа-ритма, тем чаще регистрируется роландический ритм;

- чем больше альфа-ритма, тем реже регистрируется выраженная реакция на гипервентиляцию.

3. Выявлены достоверные корреляции между некоторыми параметрами ЭЭГ и показателями, характеризующими здоровье индивида:

- обнаружена корреляционная связь между регулярностью альфа-ритма и показателями АД, что подтверждает участие неспецифических регуляторных систем ствола мозга в формировании регулярности альфа-ритма;

- обнаружена обратная корреляционная связь между наличием и мощностью ЭЭГ-реакции на гипервентиляцию и показателями ЖЕЛ: у спортсменов с тренированной дыхательной системой ниже вероятность реакции на гипервентиляцию;

- обнаружена прямая корреляционная связь между частотой основного ритма ЭЭГ-реакции на гипервентиляцию и ЖЕЛ, т.е. чем больше ЖЕЛ, тем ближе частота основного ритма ЭЭГ-реакции на гипервентиляцию к альфа-диапазону.

Использованная литература

1. Безруких М.М., Мачинская Р.И., Сугробова Г.А. Дифференцированное влияние функциональной зрелости коры и регуляторных структур мозга на показатели познавательной деятельности у детей 7-8 лет // Физиология человека. 1999, т. 25, № 5, с.14-21.

2. Безруких М.М., Фарбер Д.А. Физиология развития ребенка (теоретические и прикладные аспекты). - М.: "Образование от А до Я", 2000. - 500 с.

3. Благосклонова Н.К., Новикова Л.А. Детская клиническая электроэнцефалография. - М.: Медицина. 1994. - 124 с.

4. Гнездицкий В.В. Обратная задача ЭЭГ и клиническая электроэнцефалография. -Таганрог: изд-во Таганрогского государственного радиотехнического университета, 2000. - 636 с.

5. Егорова И.С. Электроэнцефалография. - М.: Медицина. 1973. - 296 с.

6. Жирмунская Е.А. Клиническая электроэнцефалография. - М.: изд-во "Мейби". 1991. - 77 с.

7. Зенков Л.Р. Клиническая электроэнцефалография с элементами эпилептологии. - Таганрог: изд-во ТРТУ. 1996. - 358 с.

8. Иванова М.П. Электрофизиологическое исследование произвольных движений у человека. - М.: Наука. 1978. - 167 с.

9. Кураев Г.А., Иваницкая Л.Н., Яковлева М.Г. Профиль функциональной межполушарной асимметрии и особенности ЭЭГ заикающихся детей // Физиология человека. 1995, т. 21, № 4, с. 36-45.

10. Мачинская Р.И., Крупская Е.В. ЭЭГ-анализ функционального состояния глубинных регуляторных структур мозга у гиперактивных детей 7-8 лет // Физиология человека. 2001, т. 27, № 3, с. 122-124.

11. Шеповальников А.Н., Цицерошин М.Н., Апанасионок В.С. Формирование биопотенциального поля мозга человека. - Л.: Наука, 1979. - 153 с.

12. Яруллин Х.Х. Клиническая реоэнцефалография. Л. 1967. - 93 с.

  На главную    В библиотеку    Обсудить в форуме 

При любом использовании данного материала ссылка на журнал обязательна!