Відмірювання часових інтервалів: аналіз ЕЕГ і викликаних потенціалів мозку

Размещено на http://www.allbest.ru/

Міністерство освіти і науки України

Таврійський національний університет ім. В.І. Вернадського

УДК 612.822 : 547.918

Відмірювання часових інтервалів: аналіз ЕЕГ і викликаних потенціалів мозку

03.00.13 - фізіологія людини і тварин

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук

Махін Сергій Анатолійович

Сімферополь 2003

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Таврійському національному університеті ім. В.І.Вернадського

Міністерства освіти і науки України

Науковий керівник: кандидат біологічних наук, старший науковий співробітник, Павленко Володимир Борисович, доцент кафедри фізіології людини і тварин і біофізики Таврійського національного університету ім. В.І. Вернадського

Офіційні опоненти: доктор біологічних наук Василенко Дмитро Артурович,

провідний науковий співробітник Інституту фізіології ім. О.О. Богомольця НАН України;

доктор медичних наук, професор Євстафьєва Олена Володимирівна, Кримський державний медичний університет ім. С.І. Георгієвського, зав. кафедри нормальної фізіології

Провідна установа: Київський національний університет імені Тараса Шевченка МОН України (кафедра фізіології)

Захист відбудеться 13.01.2004 року о 14 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради К 52.051.04 у Таврійському національному університеті ім. В.І.Вернадського за адресою: 95007, м. Сімферополь, вул. Ялтинська, 4.

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

Автореферат розісланий 12.12. 2003 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради К 52.051.04 В.С. Мартинюк

часовий нейродинаміка електроенцефалографія

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Не потребує доказу той факт, що психіка людини існує в пережитому часі, і всі психічні процеси містять у собі його метричні і топологічні властивості. Виходячи з даного положення, вивчення часових властивостей людини представляє із себе надзвичайно важливе завдання як на психічному, так і на фізіологічному рівнях. Дані, накопичені на цей час в даному аспекті, носять дуже спорадичний характер і не мають міцної підстави в плані методології, яка забезпечувала б систематичне рішення поставленого завдання. Результати, представлені в сучасній науковій літературі, найчастіше суперечливі і цінні лише з феноменологічної точки зору, тому що не містять у повному змісті цього слова пояснювального потенціалу.

Електрофізіологія, на наш погляд, пропонує на даному етапі найбільш повний і надійний методологічний інструментарій, який дозволив би розкрити ті стійкі закономірності, що лежать в основі часової складової функціонування живих організмів, зокрема людини. Як об'єктивний корелят психічних процесів та функціонування базисних нейрофізіологічних механізмів поведінки, усе більшому дослідженню піддаються такі електроенцефалографічні феномени, як поточна ЕЕГ і викликані потенціали головного мозку.

Багато авторів указують на те, що в основі сприйняття часових тривалостей може лежати ритмічна активність ЕЕГ, найбільше часто відводячи дану роль активності в діапазоні альфа-частот (8-13 Гц) [Stroud J.M., 1955; Уткіна Т.В., 1981; Лісенкова В.П., 1981; Джебраїлова Т.Д., 1995]. Проте дані, що стосуються ступеня участі ритмічної ЕЕГ-активності в процесах оцінки і продукування часових інтервалів, мають дуже суперечливий характер і мало співвідносяться один до одного [Уткіна Т.В., 1981; Джебраїлова Т.Д., 1987].

Крім того, робилися спроби співвіднести різні компоненти пов'язаних з подією потенціалів (ППП) зі швидкістю ходу і точністю “внутрішнього годинника” людини [McAdam D.M., Rubin E.H., 1971; Месарош І. та ін., 1976; Ruchkin D.S. et al., 1977; Gaillard A.K., 1977; Дорошенко В.А. та ін., 1978; Macar F., Vitton N., 1980]. Показано кореляції ефективності часової продукції з умовною негативною хвилею і потенціалом Р300. Однак дані, що стосуються часової компоненти поведінки, носили швидше побічний характер, ніж вивчалися цілеспрямовано. Використовувалися різні експериментальні парадигми, і, як результат, виявлені закономірності знову ж таки носили винятково описовий характер. До того ж, у науковій літературі в ході вивчення процесів часової продукції практично не згадується роль такого компонента ППП, як потенціал готовності.

У зв'язку з усім згаданим вище, ми вирішили, що є доцільним провести власне дослідження процесів відмірювання часових інтервалів і зіставити отримані результати з характеристиками нейродинаміки як інтегративної складової активності мозку, а також показниками основних ритмів ЕЕГ та ППП у парадигмі відмірювання часових інтервалів.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дослідження проводилися відповідно до планів проблемної лабораторії вищої нервової діяльності кафедри фізіології людини і тварин і біофізики Таврійського національного університету ім. В.І.Вернадського за темою “Новітні біотехнології, діагностика і методи лікування найпоширеніших захворювань”. Цей напрямок є складовим міжгалузевої комплексної програми “Здоров'я нації” на 2002-2011 рр.

Мета і задачі дослідження. Мета дослідження - виявлення взаємозв'язків між точністю і тенденцією відмірювання людиною часових тривалостей, з одного боку, і пластичністю психічних процесів, ритмічною ЕЕГ-активністю і параметрами таких компонентів ППП, як ПГ, УНХ, ПСН і Р300, з другого.

Для досягнення поставленої мети були сформульовані наступні задачі:

1. Установити кореляційні зв'язки між точністю і тенденцією відмірювання, з одного боку, і показниками тета-, альфа- і бета-ритмів в умовах наявності і відсутності інформативного зворотного зв'язку, з другого.

2. Оцінити інтраіндивідуальну динаміку таких компонентів ППП, як ПГ, УНХ, ПСН і Р300 у ході реалізації задачі на внутрішній відлік часу.

3. Визначити розходження в сприйнятті часових інтервалів між пацієнтами з психіатричними розладами різних нозологічних груп і психічно здоровими людьми.

4. Проаналізувати можливий зв'язок між пластичністю нервових процесів і характером відмірювання часових інтервалів на прикладі здорових і психічно хворих випробуваних.

Об'єктом дослідження у дисертаційній роботі є показники пластичності нервових процесів, частотні й амплітудні складові ритмічної активності ЕЕГ, а також параметри компонентів ППП у ході виконання задачі на відмірювання часових інтервалів.

Предмет дослідження. Зв'язок між точністю і тенденцією відмірювання людиною тривалостей, з одного боку, і пластичністю нервових процесів, частотними компонентами ЕЕГ і параметрами ППП, з іншого боку.

Методи дослідження. Реєстрацію й аналіз ППП і поточної ЕЕГ здійснювали за допомогою програмно-апаратного комп'ютеризованого комплексу. Психологічне тестування випробуваних проводили з використанням “коректурної проби” Бурдона і таблиць Шульте-Горбова. Математичний апарат дослідження представлений описовою статистикою (вибіркове середнє, стандартне відхилення), кореляційним аналізом (коефіцієнт рангової кореляції Спірмена) і U-критерієм Манна-Уітні (визначення вірогідності розходжень).

Наукова новизна отриманих результатів. Уперше вивчені розходження в сприйнятті часу здоровими і психічно хворими різної нозології через аналіз пластичності нервових процесів. Уперше аналіз і реєстрація ЕЕГ і ППП проведені і співвіднесені в експериментальних парадигмах відмірювання тривалостей з наявним й відсутнім інформативним зворотним зв'язком про успішність виконання задачі. Показано відмінність електрофізіологічних корелятів зі швидкістю ходу внутрішнього годинника людини, що мають місце в умовах наявності зовнішнього достовірного часового орієнтира і при використанні винятково ендогенних орієнтирів, на які покладався випробуваний при відмірюванні заданих тривалостей. Продемонстровано роль ритмічної активності в діапазонах альфа- і бета-частот у процесах часової продукції. Показано динаміку компонентів ППП (ПГ, УНХ, ПСН і Р300) у ході багаторазового відмірювання 20-секундного інтервалу.

Теоретичне і практичне значення роботи. Виявлені величини значень відмірюваних в експерименті інтервалів і розходження в сприйнятті часу здоровими і психічно хворими різної нозології можуть бути використані в якості нормативних даних при діагностиці психічних розладів. Виявлені кореляційні відносини між параметрами ЕЕГ, ППП і характером відмірювання часових тривалостей можуть знайти застосування в діагностичних цілях при рішенні задач профорієнтації і профдобору, зокрема для операторської діяльності.

Також, дані про функціональну роль ритмічної активності і викликаних потенціалів головного мозку в експериментальних задачах, зв'язаних із продукуванням часових інтервалів, дозволяють поглибити знання про нейрофізіологічний субстрат різних видів поведінкової діяльності людини.

Особистий внесок здобувача. Дисертаційна робота є завершеним науковим дослідженням. Робота виконана на кафедрі фізіології людини і тварин і біофізики Таврійського національного університету ім. В.І. Вернадського.

Самостійно проведено теоретичний і методологічний аналіз досліджуваної проблеми. Методика і схема експериментів розроблені разом з науковим керівником. Самостійно й у повному обсязі проведені експериментальні дослідження в серіях з відведенням ЕЕГ і ППП, статистична обробка отриманих результатів, аналіз й інтерпретація, сформульовані основні висновки роботи. Матеріали, що відбивають основні положення експериментального дослідження, підготовлені до публікації разом з науковим керівником.

Апробація результатів дослідження. Основні положення і результати проведеного дослідження доповідалися на наукових конференціях професорсько-викладацького складу ТНУ (1998-2003); Всеукраїнській науковій конференції “Психофізіологічні та вісцеральні функції у нормі та патології” (Київ, 2002); Міжнародній науковій конференції “Космос і біосфера” (Партеніт, 2003).

Матеріали дисертаційної роботи використовуються при проведенні практичних занять зі студентами відділення психології по дисциплінах “Психофізіологія”, “Експериментальна психологія”, “Фізіологія ВНД”, “Диференціальна психофізіологія”.

Публікації. За матеріалами дисертаційної роботи опубліковано чотири статті в наукових виданнях і троє тез доповідей конференцій.

Структура й обсяг дисертації. Дисертація викладена на 123 сторінках машинописного тексту і складається з вступу, трьох розділів, висновків, а також списку використаної літератури, що містить 248 найменувань, з них 50 на російській мові і 198 іноземних публікацій. Робота ілюстрована 12 малюнками і 6 таблицями.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ ДИСЕРТАЦІЇ

У “Вступі” обґрунтовується актуальність теми дослідження, викладається зв'язок напрямку досліджень з науковою темою, формулюється мета і задачі роботи, відзначаються наукова новизна і практичне значення одержаних результатів. Зазначається особистий внесок здобувача, а також внесок співавторів, разом з якими були опубліковані наукові праці. Вказується, на яких наукових з'їздах і конференціях оприлюднено результати досліджень та кількість публікацій за темою дисертації.

У розділі “Огляд літератури”, що містить у собі чотири підрозділи, викладений теоретичний і методологічний аналіз досліджуваної проблеми. Приведені дані сучасної наукової літератури щодо генезу й функціонального значення основних ритмів ЕЕГ, пов'язаних з подією викликаних потенціалів мозку та психофізіології сприйняття часу людиною.

Далі, у розділі “Методика дослідження” дана загальна характеристика експерименту, описані методи аналізу й обробки результатів дослідження.

У дослідженні взяло участь 359 випробуваних у віці від 18 до 47 років, обох статей. Перший напрямок досліджень проводився за схемою, відповідно до якої реєструвалися такі когнітивні ППП, як ПГ, УНХ, ПСН і Р300 у парадигмі відліку часових інтервалів. Крім того, у даній же експериментальній парадигмі було проведено спектральний аналіз ритмічної ЕЕГ-активності з виділенням модальної частоти і потужності трьох основних ритмів: тета-, альфа- і бета-.

Другий напрямок досліджень припускав аналіз особливостей відбитку часу людиною через аналіз відмірювання часових інтервалів тривалістю 15, 30 і 60 секунд, а також визначення “власної одиниці часу” у зв'язку з рядом психіатричних захворювань (I група - здорові; II група - пацієнти з діагнозом шизофренія, параноїдна форма з апато-абулічним дефектом; III група - епілепсія з психічними порушеннями; IV група - біполярний афективний психоз з гіпоманіакальним епізодом; V група - біполярний афективний психоз з поточним депресивним епізодом; VI група - пацієнти з діагнозом алкоголізм) і такою комплексною характеристикою особистості, як пластичність нервових процесів. Досліджені хворі знаходилися на лікуванні у Кримській республіканській психіатричній лікарні №5 і протягом тривалого періоду не вживали психотропних препаратів.

На першому етапі дослідження вивчалася масова електрична активність головного мозку в ході відмірювання часових інтервалів заданої тривалості. Реєстрацію й аналіз ЕЕГ здійснювали з застосуванням загальноприйнятих методик, використовуючи комп'ютеризований комплекс для дослідження ЕЕГ-активності. ЕЕГ-потенціали відводили монополярно, у точках С3 і С4 згідно з міжнародною системою “10-20”. Випробуваний знаходився в затемненій екранованій камері в м'якому кріслі. На відстані 1,5 м перед очима розташовувався спеціальний дисплей, на який, відповідно до інструкції, було потрібно постійно дивитися. Експериментальна задача полягала в багаторазовому (порядку 30 разів) відмірюванні 20-секундного інтервалу натисканням на кнопку великим пальцем правої руки. Випробуваному повідомляли, що про успішність виконання задачі він може дізнатися із сигналів зворотного зв'язку, які пред'являлися на дисплеї.

У вихідній парадигмі відмірювання часових інтервалів (76 чоловік) випробуваному було потрібно виконати наступне завдання (задача “А”). Він повинний був у довільний момент часу натиснути на кнопку і після цього почати внутрішній відлік часового інтервалу, точне значення якого йому не було відоме; повідомлялося тільки, що цей інтервал лежить у діапазоні 20 ± 3 с. Крім того, при одержанні сигналу зворотного зв'язку про успішність влучення в заданий проміжок було необхідно додаткове натискання на кнопку.

Надалі, з метою вивчення природної схильності випробуваних в оцінці часових тривалостей була розроблена модифікована експериментальна парадигма, що містила в собі дві серії. При цьому тривалість відмірюваного інтервалу була відома заздалегідь і складала 20 с. У рамках даного дослідження взяло участь 65 випробуваних.

У першій серії (задача “Б”) випробуваному пропонувалося багаторазово (від 30 до 35 реалізацій) відмірювати часовий інтервал заданої тривалості. Але на табло зворотного зв'язку після вторинного натискання завжди висвітлювався знак вертикальної риси, який не треба було підтверджувати додатковим натисканням, тобто зворотний зв'язок у даній експериментальній серії був неінформативним. Таким чином, людина, знаходячись в ізольованій камері, не мала інформації про точність відмірювання і могла орієнтуватися тільки на якісь ендогенні орієнтири при визначенні успішності виконання задачі. Іншими словами, досліджувалася природна схильність недо- або перевідмірювати часові тривалості.

Друга серія (задача “В”) була аналогічна вихідній експериментальній парадигмі, тобто з інформативним зворотним зв'язком, але, на відміну від неї, більш не було потрібно підтверджуючого натискання у випадку влучення в заданий проміжок допуску, й згідно з інструкцією відмірюваний інтервал складав 20 с. Інакше кажучи, досліджувалася здатність цілеспрямовано контролювати швидкість ходу внутрішніх годин на підставі достовірної інформації ззовні.

ЕЕГ реєструвалася в період відмірювання випробуваними часового інтервалу. У ході аналізу ЕЕГ ми розраховували потужність і максимальну пікову частоту наступних діапазонів ЕЕГ: 4-8 Гц (тета-ритм), 8-14 Гц (альфа-ритм) та 14-30 Гц (бета-ритм). В експерименті визначали такі характеристики часового інтервалу, як середнє значення по всіх відмірюваних тривалостях, коефіцієнт варіації у відповідях випробуваних і відносну кількість (%) влучень у заданий інтервал для задачі “В”.

В умовах реалізації задачі на відмірювання перед фінішним натисканням на кнопку (як і перед стартовим) реєструвався ПГ, перед сигналом зворотного зв'язку - ПСН, а після сигналу зворотного зв'язку - потенціал Р300. Для аналізу використовували усереднене інтегральне значення амплітуд потенціалів, що розраховували як середнє арифметичне поточних амплітуд, обмірюваних через кожні 10 мс.

Дані електрофізіологічного дослідження кількісно оброблялися з використанням стандартних методів варіаційної статистики. Для розрахунку кореляцій використовували коефіцієнт рангової кореляції Спірмена.

Для визначення індивідуального сприйняття часових інтервалів випробуваними була використана методика “відмірювання”, запропонована Лисенковою [1969]. Випробуваним пропонувалося самим відміряти часовий інтервал, тривалість якого визначалася експериментатором. Часовий інтервал не сприймався випробуваними безпосередньо перед експериментом. Були запропоновані інтервали наступної тривалості: 15, 30 і 60 секунд. У ході проведення експерименту за допомогою секундоміра робилися виміри вищевказаних часових інтервалів для визначення середнього значення відмірюваних тривалостей.

Для виявлення особливостей пластичності нервових процесів були використані такі методики, спрямовані на визначення гнучкості психічних процесів, як “Коректурна проба” Бурдона і таблиці Шульте-Горбова.

У ході обробки результатів були отримані наступні показники:

середнє значення часових інтервалів зі стандартним відхиленням і вірогідність розходжень з еталоном;

середнє значення гнучкості нервових процесів зі стандартним відхиленням і вірогідність розходжень;

середнє значення власної одиниці часу зі стандартним відхиленням і вірогідність розходжень;

коефіцієнт рангової лінійної кореляції r для значень і показників гнучкості нервових процесів.

Третій розділ “Результати та їх обговорення” включає два підрозділи. У першому, “Частотні компоненти ЕЕГ і викликані потенціали мозку в процесі відмірювання тривалостей людиною”, проводиться аналіз динаміки показників ЕЕГ і ВП у ході відмірювання заданих тривалостей.

Кореляційний аналіз дозволив знайти (задача “А”) достовірні негативні кореляції між частотою альфа-ритму в обох півкулях (ліва півкуля: r = -0,251; права півкуля: r = -0,162), а також позитивну кореляцію з бета-ритмом (r = 0,169) у лівій півкулі, і величиною відмірюваного інтервалу.

У випадку модифікованої експериментальної парадигми була знайдена значима негативна кореляція (r = -0,244) між частотою бета-ритму в центральному регіоні кори лівої півкулі і середнім значенням відтворених часових інтервалів (задача “Б”), а також між частотою альфа-ритму (r = -0,204) і величиною тривалостей, що продукувалися (задача “В”).

Відносна кількість влучень у заданий часовий проміжок також вірогідно корелювала (r = 0,275) з частотою альфа-ритму в лівій півкулі, тобто найбільш точно відмірювали задану тривалість ті випробувані, частота альфа-ритму для котрих була вище.

Крім того, слід зазначити, що величина розкиду у відповідях випробуваних виявилася в зворотній залежності від потужності бета-ритму в обох півкулях головного мозку. Кореляція склала -0,250 для лівої півкулі і -0,231 для правого. Таким чином, найбільш стандартні відповіді давали ті випробувані, потужність бета-активності для котрих була вище.

Також був проведений аналіз матриць відповідності відтворених інтервалів і частотних і амплітудних характеристик ЕЕГ для кожного випробуваного окремо. Таким чином, досліджувалася взаємозалежність між показниками ЕЕГ-активності і динамікою відмірювання тривалостей для ситуацій з наявністю і відсутністю інформативного зворотного зв'язку.

Усупереч чеканням, результати вийшли досить різнорідними. У деяких випробуваних взагалі не було виявлено достовірних залежностей, в інших мали місце різнонаправлені кореляції. Загальна картина, що відбиває кількість позитивних і негативних кореляцій між ритмами ЕЕГ і відмірюваними інтервалами для першої і другої серії, представлена на мал. 1 а і б, відповідно.

Незважаючи на відзначену різнорідність взаємозв'язків, чітко видно, що в першій серії досліджень найбільш часто виявляються зворотні кореляції між відтвореною тривалістю й потужністю. Інакше кажучи, ріст потужності досліджених ритмів ЕЕГ приводив до прискорення ходу внутрішнього годинника людини, тобто укорочував відмірюваний інтервал. При цьому в окремих випробуваних показники потужності різних ритмів ЕЕГ у різному ступені корелювали з величиною відмірюваного часового інтервалу.

У випадку задачі “В” спостерігалася близька картина для лівої півкулі, де найчастіше зустрічалася зворотна залежність між відтвореною тривалістю й амплітудою бета-ритму. Крім цього, для правої півкулі виявилися виражена позитивна кореляція з частотою бета-ритму і негативна - з частотою альфа-ритму.

Крім аналізу спектра ЕЕГ, для серії з інформативним зворотним зв'язком було також проведено аналіз декількох ендогенних ППП. Перед натисканням на кнопку реєструвався ПГ, перед сигналом зворотного зв'язку - ПСН, а після сигналу зворотного зв'язку - потенціал Р300.

У випадку задачі “Б” аналіз результатів припускав порівняння показників ПГ, ПСН і Р300 для декількох груп випробуваних відповідно до їх тенденції відмірювання. У першу групу віднесено випробуваних, для яких середні значення відтворених тривалостей складали менш 20 с, у другу - від 20 до 24 с и в третю - більш 24 с.

Усереднені показники по кожній із груп відбиті в порівняльній діаграмі на мал. 2.

Як видно з діаграми, картина ПСН далека від класичної і зміщена в бік позитивних значень. Інакше кажучи, більш низькі позитивні показники повинні інтерпретуватися як ріст ПСН.

Таким чином, є очевидною тенденція до зростання показників ППП відповідно до росту значень відмірюваних інтервалів. Іншими словами, для групи з показниками, що лежать вище оцінки в 24 с, характерні найбільш виражені ПГ, ПСН і Р300. Деяке виключення складає лише ПГ у лівій півкулі. А групі з тривалістю відмірюваних інтервалів до 20 с відповідають найменш виражені показники ППП. Для серії з інформативним зворотним зв'язком такої однозначної картини отримано не було.

Крім того, були проаналізовані показники інтраіндивідуальної динаміки ПГ для окремих випробуваних за результатами обох серій. І, хоча отримані дані були досить різнорідні і не знайшли достовірних кореляцій між ПГ і тривалістю часового інтервалу, що продукувався, найчастіше для ПГ у лівій півкулі залежності (отримані в результаті експонентного згладжування) являли собою нормальну параболу для результатів першої серії (без інформативного зворотного зв'язку) і перевернену параболу для другої серії (з інформативним зворотним зв'язком).

Виходячи з отриманих даних, можна говорити про тенденцію, відповідно до якої середні показники ПГ (амплітуда в діапазоні від -2 до -8 мкВ) є оптимальними для успішної реалізації задачі на відмірювання часових інтервалів. Однак занадто низька (що заходить у бік позитивних значень) і, навпаки, занадто висока амплітуда ПГ супроводжується викривленням суб'єктивної тривалості у бік збільшення для серії без інформативного зворотного зв'язку і зменшення - для серії з інформативним зворотним зв'язком. Що знову-таки підтверджує тезу про відмінні механізми реалізації часового продукування для двох експериментальних серій.

У другому підрозділі “Оцінка часових інтервалів людьми з психічними патологіями”, обговорюються результати дослідження пластичності нервових процесів людей із психічними патологіями в їх зв'язку з особливостями оцінки часових тривалостей.

За результатами порівняння середніх значень часових інтервалів, що замірялися, ми можемо говорити про те, що:

1) досліджувані II групи вірогідно переоцінюють 15-секундний і 60-секундний часові інтервали;

2) досліджувані III групи вірогідно переоцінюють тривалості в 15, 30 і 60 с; при цьому відмірювані інтервали для даної групи відрізняються великою варіабельністю;

3) у IV групі досліджувані вірогідно недооцінюють 30-секундний інтервал; по інших часових інтервалах, що замірялися, спостерігається тенденція до недооцінки.

4) по V групі визначені достовірні розходження по усіх вимірюваних інтервалах; при цьому досліджувані вірогідно переоцінювали часові інтервали.

5) досліджувані VI групи показали тенденцію до переоцінки часових інтервалів; при порівнянні хвилинного інтервалу розходження між даною групою і групою здорових людей виявилися достовірними.

Власна нормована одиниця часу для групи здорових людей (I група) виявилася рівною 0,9670,014. При порівнянні здорових людей і психічно хворих достовірні розходження були отримані для наступних груп:

1) між першою групою (здорові) і другою групою (хворі на шизофренію, параноїдну форму з апато-абулічним дефектом); у другій групі дорівнювала 1,0060,039, р0,05;

2) між першою групою і третьою групою (хворі на епілепсією з психічними порушеннями); у третій групі складав 1,1560,072, р0,001;

3) між першою і п'ятою групою (хворі біполярним афективним розладом з поточним депресивним епізодом); у п'ятій групі дорівнював 1,2660,053, р0,001;

4) між першою і шостою групами (хворі психічними поведінковими розладами унаслідок вживання алкоголю); у шостій групі дорівнював 1,0440,024, р0,01.

Далі визначалася залежність між особливостями пластичності нервових процесів і тенденцією оцінки часу. У якості перемінних були узяті показники власної одиниці часу і коефіцієнт гнучкості. Для статистичного аналізу використовувався метод рангової кореляції Спірмена. Коефіцієнт кореляції склав 0,43 з вірогідністю р < 0,001. Таким чином, було підтверджено гіпотезу про зв'язок між сприйняттям часу і такою системною характеристикою всіх рівнів психіки, якою є пластичність нервово-психічних процесів.

ВИСНОВКИ

У дисертації наведене теоретичне узагальнення і нове вирішення наукової проблеми, що виявляється у пошуку електрофізіологічної складової процесів, що забезпечують функціонування “внутрішнього годинника” людини. Продемонстровано динаміку частотних компонентів ЕЕГ і таких викликаних потенціалів головного мозку, як ПГ, УНХ, ПСН і Р300, в продовж реалізації завдання на відлік часових інтервалів, а також проведено аналіз особливостей сприйняття часу пацієнтами у зв'язку з порушенням пластичності нервових процесів, яке спостерігалося у пацієнтів з різними психічними патологіями. Отримані дані можуть бути використані у діагностичних цілях. На основі отриманих результатів були зроблені наступні висновки:

1. У ситуації часової саморегуляції з інформативним зворотним зв'язком має місце негативна кореляція між частотою альфа-ритму у центральних відведеннях переважно лівої півкулі і тривалістю відмірюваного часового інтервалу (r = -0,24, p < 0,05). Інакше кажучи, ріст модальної частоти альфа-ритму є одним з факторів, що забезпечують підвищення швидкості ходу “внутрішнього годинника” людини.

2. У ситуації продукування часових інтервалів з неінформативним зворотним зв'язком величина відмірюваного інтервалу корелює з модальною частотою бета-ритму, що реєструється у центральному відведенні лівої півкулі (r = -0,20, p < 0,05). Тобто контролюючий механізм зміщується в бік більш високих частот ЕЕГ.

3. Інтраіндивідуальна динаміка ритмів ЕЕГ протягом продукування часових тривалостей винятково варіативна з переважним домінуванням негативних кореляцій між величиною відмірюваного інтервалу й амплітудними значеннями тета-, альфа- і бета-ритмів.

4. Людям, схильним “перевідмірювати” часові інтервалу порядку 20 секунд, відповідають більш високі амплітудні показники потенціалу готовності, предстимульної негативності і потенціалу Р300. Відповідно, у тих, хто “недовідмірює”, амплітуда компонентів пов'язаних з подією потенціалів нижча.

5. Встановлено, що для людей з тенденцією “недовідмірювання” у ситуації невизначеності при відліку інтервалів часу зміщення амплітуди умовної негативної хвилі в обох півкулях з області негативних убік позитивних значень супроводжується більш точним продукуванням часових тривалостей.

6. Динаміка потенціалу готовності протягом відмірювання 20-секундного інтервалу різна для серій з інформативним і неінформативним зворотним зв'язком. Середнім показникам потенціалу готовності відповідає наближене до об'єктивного відмірювання часових інтервалів, у той час як крайнім значенням амплітуди потенціалу готовності відповідає “недовідмірювання” при наявності інформативного зворотного зв'язку і “перевідмірювання” - при його відсутності.

7. Індивідуальне сприйняття часових інтервалів психічно хворими різних нозологічних груп вірогідно відрізняється від сприйняття часових інтервалів здоровими людьми. При цьому хворі такими психічними захворюваннями, як епілепсія з психічними порушеннями, шизофренія, параноїдна форма з апато-абулічним дефектом, біполярний афективний розлад з поточним депресивним епізодом, психічні і поведінкові розлади унаслідок вживання алкоголю, статистично вірогідно запізнюються при відмірюванні часових інтервалів тривалістю 15, 30 і 60 секунд.

8. Спостерігається кореляційна залежність між пластичністю нервових процесів і тенденцією оцінки часових інтервалів (r = 0,43, p < 0,001). Як результат, при порушенні пластичності нервових процесів, що має місце в психічно хворих, відбуваються істотні зміни й у сприйнятті часових тривалостей.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Конарева И.Н., Махин С.А., Сухинин А.В., Павленко В.Б. Экспериментальное психофизиологическое исследование временной перцепции // Таврический журнал психиатрии. - 1998. - Т. 2, № 4(7). - С. 44-47. Особистий внесок автора: самостійно були проаналізовані дані, зроблені висновки.

2. Махин С.А. Основные тенденции в изучении феномена отражения времени человеком // Проблемы, достижения и перспективы развития медико-биологических наук и практического здравоохранения. - Симферополь: Издательский центр КГМУ, 2002. - Т. 138. - Ч. 1. - С. 133-135.

3. Грибанова С.В., Павленко В.Б., Махин С.А. Особенности восприятия времени больными различными психическими заболеваниями // Ученые записки Таврического национального университета им. В.И.Вернадского. Серия “Биология, химия”. - 2002. - Т. 15(54), № 1. - С. 36-40. Особистий внесок автора: розроблена експериментальна частина дослідження щодо відмірювання часових інтервалів і знаходження власної одиниці часу.

4. Махин С.А., Павленко В.Б. ЭЭГ-активность в процессе отмеривания временных интервалов человеком // Нейрофизиология/Neurophysiology. - 2003. - Т. 35, № 3. - С. 159-165. Особистий внесок автора: самостійно були оброблені та проаналізовані дані, зроблені висновки.

5. Павленко В.Б., Конарева И.Н., Трибрат А.Г., Махин С.А. Коррекция психофизиологического статуса человека при использовании биологической обратной связи по ЭЭГ // Психофізіологічні та вісцеральні функції у нормі та патології. Тези доповіді Всеукраїнської наукової конференції. - Київ: Український фітосоціологічний центр, 2002. - С. 89.

6. Трибрат А.Г., Махин С.А., Павленко В.Б. Эффекты биологической обратной связи по ЭЭГ на отмеривание временных интервалов человеком // Особливості формування та становлення психофізіологічних функцій в онтогенезі. Матеріали симпозіуму. - Черкаси, 2003. - С. 95.

7. Махин С.А. Восприятие времени в норме и патологии: динамика показателей электрической активности головного мозга // Космос и биосфера. Тезисы докладов Международной крымской конференции. - Партенит, 2003. - С. 171-172.

АНОТАЦІЇ

Махин С.А. Відмірювання часових інтервалів: аналіз ЕЕГ і викликаних потенціалів. Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук за фахом 03.00.13 - фізіологія людини і тварин і біофізики - Таврійський національний університет ім. В.І.Вернадського, Сімферополь, 2003.

Дисертацію присвячено вивченню взаємозв'язку між особливостями відображення часових тривалостей, показниками нейродинаміки здорових і психічно хворих, а також характером ритмічної активності ЕЕГ і викликаних потенціалів головного мозку людини.

Показано, що індивідуальне сприйняття часових інтервалів психічно хворими різних нозологічних груп вірогідно відрізняється від сприйняття часових інтервалів здоровими людьми. При порушенні пластичності нервових процесів, що ми маємо в психічно хворих, порушується і сприйняття часових тривалостей.

У ситуації часової саморегуляції спостерігаються негативні кореляції між частотою альфа та бета-ритмів переважно лівої півкулі і тривалістю відмірюваного часового інтервалу.

Людям, схильним перевідмірювати часові інтервали порядку 20 секунд, відповідають більш високі амплітудні показники ПГ, ПСН і Р300. Динаміка ПГ різна для серій з інформативним і неінформативним зворотним зв'язком.

Ключові слова: ЕЕГ, викликані потенціали, сприйняття часу, нейродинаміка.

Махин С.А. Отмеривание временных интервалов: анализ ЭЭГ и вызванных потенциалов. Рукопись.

Диссертация на соискание научной степени кандидата биологических наук по специальности 03.00.13 - физиология человека и животных и биофизики - Таврический национальный университет им. В.И.Вернадского, Симферополь, 2003.

Диссертация посвящена изучению взаимосвязи между особенностями отражения временных длительностей человеком, показателями нейродинамики здоровых и психически больных испытуемых, а также характером ритмической активности ЭЭГ и вызванных потенциалов головного мозга.

Первое направление исследования основывалось на отведении основных ритмов ЭЭГ и таких вызванных потенциалов, как потенциал готовности, предстимульная негативность и потенциал Р300, в ходе реализации задачи на многократное отмеривание 20-секундного интервала в условиях наличия информативной и неинформативной обратной связи об успешности выполнения экспериментальной задачи.

В ситуации временной саморегуляции на основе достоверного внешнего ориентира наблюдалась отрицательная корреляция между частотой альфа-ритма преимущественно левого полушария и длительностью отмериваемого временного интервала. Иначе говоря, изменение модальной частоты альфа-ритма является одним из факторов, обеспечивающих изменение скорости хода внутренних часов человека. В ситуации естественного продуцирования временных интервалов заданной длительности такого рода роль приобретает модальная частота бета-ритма. Процент попаданий в заданный временной промежуток также достоверно коррелировал с частотой альфа-ритма в левом полушарии. То есть, в условиях наличия информативной обратной связи наиболее точно отмеряли заданную длительность те испытуемые, частота альфа-ритма которых была выше.

Людям, склонным переотмеривать временные интервалы порядка 20 секунд, в целом соответствуют более высокие амплитудные показатели ПГ, ПСН и Р300. Соответственно, у “недоотмеривающих” амплитуда компонентов ССП ниже.

Динамика потенциала готовности (ПГ) различна для серий с информативной и неинформативной обратной связью. Средним показателям ПГ соответствует приближенное к объективному отмеривание временных интервалов, в то время как крайним значениям амплитуды ПГ соответствует “недоотмеривание” при наличии информативной обратной связи и “переотмеривание” - при ее отсутствии.

Второе направление предполагало анализ особенностей оценки человеком временных длительностей порядка 15, 30 и 60 секунд в условиях наличия психической патологии через изучение связи между пластичностью нервных процессов и точностью хода внутренних часов человека.

Показано, что индивидуальное восприятие временных интервалов психически больных разных нозологических групп достоверно отличается от восприятия временных интервалов здоровыми людьми. При этом больные такими психическими заболеваниями, как эпилепсия, шизофрения, параноидная форма с апато-абулическим дефектом, биполярное аффективное расстройство с текущим депрессивным эпизодом, психические и поведенческие расстройства вследствие употребления алкоголя, статистически достоверно запаздывают при отмеривании временных интервалов длительностью порядка 15, 30 и 60 секунд. При этом, имеет место корреляционная зависимость (коэффициент корреляции составил 0,43 при р0,001) между пластичностью психических процессов и тенденцией отмеривания временных интервалов, которая отражена в собственной единице времени, вычисляемой как отношение субъективно оцененной длительности к физическому значению длительности, измеряемой в секундах. Как результат, при нарушении пластичности психических процессов, которое наблюдается у больных различной психической нозологии, изменяется и восприятие временных длительностей.

Ключевые слова: ЭЭГ, вызванные потенциалы, восприятие времени, нейродинамика.



Makhin S.A. Time interval production: Analysis of EEG and evoked brain potentials. Manuscript.

Thesis for candidate's degree by speciality 03.00.13 - physiology of man and animals and biophysics - Taurida National V.I.Vernadsky University, Simferopol, 2003.

Thesis studies the interrelation between the qualities of time reflection by man, the indicators of neurodynamics by healthy and mentally ill subjects, and properties of rhythmical EEG activity and evoked brain potentials.

There is discovered that individual time interval perception by healthy subjects differs from that by mentally ill ones. A distortion of time perception takes place as a result of neural plasticity disorder, present in mentally ill subjects.

The situation of temporal self-regulation on the basis of authentic outer reference point provides negative correlation between alpha-frequency of mostly left hemisphere and duration of produced interval. The situation of “natural” time production (without referent points) gives such the role to beta-rhythm.

People, inclined to overestimate time durations of 20 seconds have larger amplitudes of RP, PSN and P300. Medium RP values corresponds to close to objective time measuring, while extreme RP values provides “underestimation” with informative feedback and “overestimation” without the one.

Key words: EEG, evoked potentials, timing, neurodynamics.

Размещено на Allbest.ru