Размещено на http://www.allbest.ru/

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

ТАВРІЙСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ІМ. В.І. ВЕРНАДСЬКОГО

УДК 612.822.3:612.828:615.214.547.78

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук

НЕЙРО - ТА ПСИХОФІЗІОЛОГІЧНИЙ АНАЛІЗ СТАНУ ТРИВОЖНОСТІ У ЛЮДИНИ

03.00.13 - фізіологія людини і тварин

Чорний Сергій Васильович

Сімферополь ? 2007

Дисертація є рукописом

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

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

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

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

Захист відбудеться 25 жовтня 2007 р. о 10-00 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради К 52.051.04 при Таврійському національному університеті ім. В.І. Вернадського за адресою: пр. Ак. Вернадського, 4, Сімферополь, 95007.

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

Автореферат розісланий 24 жовтня 2007 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради Хусаінов Д.Р.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність проблеми. У теперішній час проблема тривожності набуває все більшої актуальності, що пов'язано зі змінами соціальної сфери, напруженим ритмом життя і іншими чинниками. Тривожність є як рисою особистості (особистісна тривожність), так і ситуативною характеристикою, що виникає у відповідь на дію стресогенних чинників (Вознесенська, Сінячкін, 1997; Калуєв, 1998). Тривожність як риса особистості пов'язана з генетично детермінованими властивостями мозку людини, що обумовлюють підвищений рівень емоційного збудження. Особистісна тривожність, взаємодіючи з підвищеною ситуативною тривожністю, що викликається різними стресорами, призводить до посилення стресу, розвитку дистресу і різних психосоматичних захворювань (Афтанас та ін., 1998; Спилбергер, 1983). Тривожність невіддільна від самого поняття життя людини, незаперечна її организуюча роль як чинника інтеграції психічних процесів, але також не викликає сумніву її дестабілізуюча роль - в цьому випадку стан людини визначають як невроз і психоемоційне напруження (Абрамов, 1973; Сороко та ін., 1995).

Є дані про біохімічні і психофізіологічні особливості людей з підвищеною тривожністю (Bruder et al., 1997; Мєдвєдєв, 1998; Angrilli et al., 1999; Graeff et al., 2001; Blackhart et al., 2006), про зв'язок параметрів поточної ЕЕГ, компонентів викликаних і пов'язаних з подією потенціалів (ВП і ППП) з рівнем тривожності у людини (Timsit-Berthier, 1997; Metzger et al., 1997; Boudarene, Bruder et al., 2002; Gray et al., 2003; Bekker et al., 2005). Однак ці дані часто суперечать один одному, що пов'язано як з різними підходами у вивченні тривожності, так і з відсутністю єдиних методологічних підходів. Таким чином, єдиний погляд на дану проблему відсутній.

Тривожність у людини пов'язана з оборотною дисфункцією мозкових зв'язків, що визначають стан тривожності на поведінковому та фізіологічному рівнях. Дана робота покликана виявити особливості поточної і викликаної ЕЕГ-активності головного мозку здорових випробуваних в залежності від їх рівня тривожності, що дозволить найбільш ефективно використати функціональні методи корекції тривожності, в тому числі із застосуванням зворотнього зв'язку за ЕЕГ.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дослідження проводилися відповідно до планів науково-дослідної роботи кафедри фізіології людини та тварин і біофізики Таврійського національного університету ім. В.І. Вернадського за програмою: “Використання біологічного зворотнього зв'язку для корекції несприятливих психофізіологічних станів людини”. Мета і завдання дослідження. Мета роботи - вивчення характеристик ЕЕГ-активності, ВП і ППП, а також особливостей вегетативної регуляції в їх зв'язку з рівнем тривожності у здорової людини.

Для досягнення вказаної мети були поставлені наступні завдання:

1. Вивчити зв'язок рівня тривожності і пов'язаних з нею характеристик особистості з характеристиками поточної ЕЕГ-активності;

2. Вивчити зв'язок рівня тривожності і пов'язаних з нею характеристик особистості з характеристиками ЕЕГ при функціональній пробі з відкритими очима;

3. Вивчити зв'язок рівня тривожності і пов'язаних з нею характеристик особистості з характеристиками ЕЕГ в процесі уявлення найбільш тривожної життєвої ситуації, пов'язаної з особистим досвідом;

4. Вивчити зв'язок особливостей вегетативної регуляції з рівнем тривожності у людини;

5. Вивчити зв'язок рівня тривожності з характеристиками ВП і ППП при виконанні цілісного поведінкового акту з моторним компонентом;

6. Вивчити зв'язок рівня тривожності і пов'язаних з нею характеристик особистості з особливостями зміни показників ВП при подачі слухових стимулів різної інтенсивності.

Об'єктом дослідження дисертаційної роботи є нейро- і психофізіологічний статус людей з різним рівнем тривожності.

Предмет дослідження - компоненти поточної ЕЕГ, патерни ВП і ППП, вегетативний статус випробуваних в зв'язку з рівнем тривожності і пов'язаних з нею характеристик особистості.

Методи дослідження - в роботі використали реєстрацію і аналіз ВП і ППП, аналіз ЕЕГ в стані відносного спокою і при різних функціональних пробах, реєстрацію електрокардіограми (ЕКГ) з подальшим розрахунком індексу напруження за Баєвським. Використали психологічні тести, що відображають рівень тривожності, а також тести, які відображають особливості особистості, що мають різні за спрямованістю зв'язки з тривожністю. Дані опрацьовували з використанням стандартних методів варіаційної статистики. Деталі методики викладено у відповідних розділах.

Наукова новизна отриманих результатів. Отримані дані показують особливості характеристик поточної ЕЕГ при різному рівні тривожності, їх зв'язок з деякими характеристиками особистості, позитивно або негативно пов'язані з тривожністю. Показано топографію розподілу компонентів ЕЕГ в корі мозку при різному рівні тривожності. Показано взаємозв'язок параметрів ВП і ППП з різним рівнем тривожності випробуваних.

Теоретичне і практичне значення роботи. Проведене дослідження містить фундаментальні і прикладні аспекти, оскільки направлене на розкриття нейрофізіологічних особливостей тривожності у людини. Результати роботи можуть представляти інтерес для фахівців в зонах нейрофізіології, психофізіології і фізіології трудової діяльності. Матеріали роботи можуть бути використані в лекційних курсах “Фізіологія вищої нервової діяльності”, “Психофізіологія”, “Валеологія” і “Фізіологія центральної нервової системи”, що викладаються в ВУЗах.

Особистий внесок здобувача є достатнім. У працях. Написаних у співавторстві, дисертантові належать теоретичні та експериментальні висновки щодо даної проблеми. Методика, схема експериментів і основні принципи аналізу отриманих даних розроблені спільно з науковим керівником. Самостійно було проведено аналіз даних літератури і виконано експериментальні дослідження нейрофізіологічних феноменів і психофізіологічного статусу випробуваних, обговорено особливості зв'язків тривожності з електрофізіологічними показниками. У дисертації не використано ідеї та розробки, які належать співавторам опублікованих робіт.

Апробація результатів дослідження. Основні положення і результати проведеного дослідження були представлені на III конференції Українського товариства нейронаук (Донецьк, 2005), XVII з'їзді Українського фізіологічного товаріиства (Чернівці, 2006), III Всеукраїнській науковій конференції “Психофізіологічні та вісцеральні функції в нормі та патології” (Київ, 2006), V Міжнародному симпозіумі “Актуальні проблеми біофізичної медицини” (Київ, 2007), наукових конференціях Таврійського національного університету ім. В.І. Вернадського (2003-2007).

Матеріали дисертаційної роботи були використані при підготовці і проведенні лекцій, практичних і семинарських занять на кафедрі фізіології людини та тварин і кафедрі загальної психології Таврійського національного університету ім. В.І. Вернадського.

Публікації. За матеріалами дисертаційної роботи опубліковано 7 статей у фахових виданнях, затверджених ВАК України, і 4 публікації в матеріалах конференцій.

Структура і обсяг дисертації. Дисертація викладена на 175 сторінках машинописного тексту, складається зі вступу, чотирьох розділів, висновків, використаних джерел, що містить 290 найменувань. Робота ілюстрована 12 рисунками і 54 таблицями.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

тривожність біоелектричний мозок психофізіологічний

У першому розділі “Огляд літературних даних” проведено аналіз даних літератури, що стосується особливостей формування і вияву тривожності у людини, а також характеристик зміни біоелектричної активності головного мозку при тривожних станах.

Матеріали і методи дослідження Всього в дослідженнях брали участь 142 практично здорових випробуваних обох статей, правшів, у віці 18-28 років. У рамках дисертаційного дослідження було проведено дві серії експериментів.

У першій серії експериментів брали участь 86 випробуваних. Дослідження проводилося за наступною схемою:

1. Реєстрація поточної ЕЕГ в центральному відведенні в стані спокою (спокійного пильнування) із закритими і відкритими очима і запис ЕКГ для аналізу динаміки кардіоінтервалів;

2. Реєстрація слухових ВП і ППП (умовної негативної хвилі - УНХ, Р300) в парадигмі визначення швидкості простої сенсомоторної реакції з попередженням;

3. Психологічне тестування (тест госпітальної тривожності та депресії HADS, тест на визначення рівня тривожності Спілбергера - Ханіна, 16-ти факторний особистісний опитувальник Кеттелла, опитувальник Клонінгера).

У другій серії експериментів брали участь 56 випробуваних. Дослідження проводилося за наступною схемою:

1. Реєстрація поточної ЕЕГ в 21 стандартному відведенні в стані спокою і при уявленні життєвої ситуації, що суб'єктивно є для випробуваного найбільш тривожною;

2. Реєстрація ППП у парадигмі Go/No-Go, а також ВП при подачі тонових посилок гучністю 45 і 90 дБ;

3. Психологічне тестування, як і в першій серії.

Особливості реєстрації психофізіологічних показників.

У першій серії експериментів відведення і аналіз ЕЕГ і ППП здійснювали з використанням автоматизованого комплексу, що складається з електроенцефалографа ЕЕГ-16S (“Medicor”, Угорщина), лабораторного інтерфейсу і комп'ютера IBM PC. Для реєстрації ЕЕГ була вибрана стандартна смуга частот підсилювального тракту (верхній кордон частотного діапазону 70 Гц, постійна часу, що визначає нижній кордон - 0,3 с). Сигнали обробляли з використанням перетворення Фур'є, отримуючи для аналізу спектри потужності ЕЕГ (програма “Polygraph", програміст О.В. Сухінін).

Реєстрацію ЕКГ у I стандартному відведенні проводили за допомогою підсилювача ЕЕГ-16S за загальноприйнятою методикою. За допомогою програми “Polygraph" аналізували динаміку RR інтервалів і розраховували індекс напруженості (ІН) вегетативної нервової системи за Р.М. Баєвським (Баєвський, 1972).

Для реєстрації ППП в задачі на визначення часу простої сенсомоторної реакції з попередженням використовували програму “ERP" (програміст О.В. Сухінін), що забезпечує автоматизоване пред'явлення пар звукових стимулів (попереджального та імперативного) з вимогою реалізації моторної реакції (натиснення на кнопку правою рукою) з максимально можливою швидкістю після другого стимулу в парі. Про успішність виконання задачі випробуваний дізнавався з сигналів зворотнього зв'язку, що пред'являються на розташованому перед ним світлодіодному табло. Два канали ЕЕГ-16S піддали модифікації, що забезпечило постійну часу 10 с. Поточну ЕЕГ і ППП реєстрували в двох відведеннях (С3 і С4) за стандартною системою “10-20”. Референтні електроди розміщували над сосцевидною кісткою черепа.

У другій серії експериментів відведення і аналіз ЕЕГ здійснювався з використанням автоматизованого комплексу, що складається з електроенцефалографа “TREDEX Експерт ТМ” (м. Харків) і комп'ютера IBM PC. ЕЕГ реєстрували у 21 відведенні за стандартній системою “10-20”. Для дослідження зв'язку напівкульної представленості ритмів ЕЕГ з психологічними характеристиками був розрахований індекс міжпівкульної асиметрії за формулою (S-D/S+D)*100%, де D - потужність певного ритму в зоні кори правої півкулі, S - те ж, в лівій півкулі. Для дослідження зв'язку десинхронізації ЕЕГ з психологічними характеристиками, що вивчаються, розраховували коефіцієнт десинхронізації за формулою

(А/В)*100%,

де А - потужність ритмів ЕЕГ під час фонового запису, В - потужність ритмів під час реєстрації ЕЕГ при увленні тривожної ситуації.

Для реєстрації ППП в даній серії експериментів була розроблена модифікація Go/No-Go парадигми (Пономарьов та ін., 2000). Учасникам дослідження пред'являли пари (30 пар) слухових стимулів різної тональності (висока-висока, висока-низька, низька-низька, низька-висока) з інтервалами по 2 с всередині пари і по 4 с між парами. Тривалість низького і високого сигналів становила 200 мс. Частота низького тону становила 400 Гц, високого - 1000 Гц. Пари тонів пред'являлися у випадковому порядку з однаковою ймовірністю (що наближається до 50%) появи як низького, так і високого тону. Задача випробуваних полягала в тому, щоб натиснути на кнопку правою рукою з часом реакції не більше за 380 мс у відповідь на пред'явлення пари з високими тонами або з низькими тонами. Усього значущих пар стимулів, що вимагають натиснення, було 13-17 з 30. Звукові сигнали подавали бінаурально на двох рівнях гучності (45 і 90 дБ).

Дані електрофізіологічного дослідження і показники психологічного тестування кількісно оброблялися з використанням стандартних методів варіаційної статистики. Для розрахунку кореляцій використовували коефіцієнт рангової кореляції Спірмена. Для дослідження відмінностей пов'язаних вибірок використовували критерій Вілкоксона. Нормальність розподілу оцінювали за допомогою критерію Колмогорова-Смірнова. Статистично значущими при кореляційному аналізі та статистичних порівняннях вважали показники з р?0,05. Розрахунок і графічне оформлення даних проводилося з використанням програмного пакету “STATISTICA 6.0”.

Результати дослідження та їх обговорення. Зв'язок компонентів поточної ЕЕГ-активності центральних зон кори з рівнем тривожності

У першій серії експериментів випробувані були розділені на дві групи за критерієм вираженості бета1 і бета2 - ритмів по відношенню до альфа-ритму. Даний критерій розподілу був обґрунтований ідеєю про те, що саме ці ритми найбільш тісно пов'язані з рівнем тривожності у людини (Жирмунська та ін., 1982; Сороко та ін., 1995; Стрелець та ін., 1997; Porjesz et al., 2002). У групі з більшою вираженістю бета-1 ритму (n=32) виявлено достовірні зв'язки між бета-1 ритмом в обох півкулях при закритих і відкритих очах з рівнем ситуаційної та особистісної тривожності. У іншій групі (n=49) виявлено достовірні зв'язки між бета-2 ритмом правої півкулі при закритих і відкритих очах з рівнем ситуаційної тривожності. Оскільки бета1-ритм розглядають як маркер психологічного напруження, (Жирмунська та ін., 1982), а також об'єму короткострокової пам'яті, (Golding, Richards, 1985), то можна передбачити посилення мнестичної діяльності у випробуваних з підвищеною тривожністю. Підвищення потужності бета2-ритму пов'язують з фізіологічним стресом, розвитком різних вегетативних зсувів (Alcarrasco et al., 2000; Porjesz et al., 2002).

Паралельно з реєстрацією ЕЕГ при закритих очах розраховували індекс напруження за Баєвським. позитивний зв'язок величини даного індексу з рівнем ситуативної (r=0.63, р=0.007) і особистісної (r=0.56, р=0.019) тривожності. Подібний зв'язок дозволяє говорити про підвищений тонус симпато-адреналової системи у високотривожних випробуваних.

Зв'язки потужності частотних компонентів фонової ЕЕГ з індивідуально психологічними характеристиками особистості при багатоканальному відведенні

Реєстрація ЕЕГ при закритих очах у випробуваних виявила значущі негативні зв'язки показника “ситуаційна тривожність” тесту Спілбергера - Ханіна з нормованою потужністю дельта-ритму в лобовій корі правої півкулі (відведення F4, r=-0,36, р<0,05) і центральних зонах кори (відведення C4, r=-0,38, р<0,05; Cz', r=-0,58, р<0,001). Показник за шкалою “особистісна тривожність” також негативно корелював з дельта-ритмом в центральній зоні кори правої півкулі (відведення C4, r=-0,35, р<0,05). Виявлено негативні зв'язки потужності тета-ритму в центральних зонах кори обох півкуль (відведення C3, r=_-0,36, р<0,05; C4, r=-0,45, р<0,01) з показниками за шкалою “ситуативна тривожність”. Виявлено негативні зв'язки потужності альфа-ритму в центральній зоні правої півкулі (відведенні C4, r=-0,44, р<0,01) з показниками за шкалою “ситуаційна тривожність”. Відзначено негативні зв'язки потужності бета1-ритму в центральній зоні правої півкулі (відведенні C4, r=-0,4, р<0,05) з показниками “ситуативна тривожність”. Також виявлено негативні зв'язки потужності бета2- ритму в центральній області кори правої півкулі (відведенні C4, r=-0,34, р<0,05) з показниками за шкалою “ситуаційна тривожність”.

Показник тривожності, що визначається опитувальником Кеттела, і комплекс характеристик, позитивно пов'язаних з ним (“фрустрація”, “напруженість”,) статистично значуще негативно корелювали з потужністю дельта- тета- і альфа-ритмів скроневих і тім'яних зон кори лівої півкулі (r від -0,34 до -0,40).

На рисунку представлені шкали тестів та опитувальників, цифрами показано коефіцієнти кореляції за критерієм Спірмена.

Примітка: 16 PF - 16-ти факторний особистісний опитувальник Кеттелла, TPQ - опитувальник Клонінгера, HADS - госпитальна шкала тривоги і депресії.

З потужністю бета-ритмів центральних і скроневих зон правої півкулі ці показники пов'язані позитивно (r від 0,32 до 0,43). Аналіз зв'язків потужностей ритмів ЕЕГ з комплексом особистісних характеристик, негативно пов'язаних з рівнем тривожності (“товариськість”, “високий самоконтроль поведінки”, “емоційна стійкість”), виявив, що показники за цими шкалами негативно корелюють з потужністю альфа-ритму і бета-ритмів в лобових, центральних і тім'яних зонах кори обох півкуль. Тіснота вказаних зв'язків посилюється в передньо-задньому напрямі (r від -0,34 до -0,48).

Кореляційні зв'язки між досліджуваними психологічними характеристиками і характеристиками міжпівкульної асиметрії були наступними. Так, рівень депресії за тестом Цунга позитивно пов'язаний з переважанням дельта- і тета-ритмів в лівій півкулі (відведення Т3-Т4);. Даний показник позитивно корелює також з лівостороннім переважанням альфа-ритму в лобових відділах (відведення F3-F4). Показники депресії за тестом HADS, ситуативної та особистісної тривожності достовірно пов'язані з лівосторонніи переважанням бета-ритмів в центральних зонах кори (відведення С3-С4). Показники за шкалою “уникнення шкоди” опитувальника Клонінгера позитивно пов'язані з правостороннім переважанням бета-ритмів в центральних зонах кори.

Показники опитувальника Кеттела, позитивно пов'язані з тривожністю, відбиваються в посиленні альфа- і бета-ритмів в скроневих і тім'яних зонах кори лівої півкулі. Показники, негативно пов'язані з тривожністю, відбиваються в правопівкульному переважанні альфа- і бета1-ритмів в лобових, скроневих і тім'яних зонах.

Зв'язки потужності частотних компонентів ЕЕГ, зареєстрованої при функціональній пробі відкривання очей, з характеристиками особистості

Характеристики особистості, що відображають тривожність (шкали тесту Спілбергера-Ханіна і тесту HADS), негативно корелювали з потужністю низькочастотних (дельта- і тета-) ритмів ЕЕГ, зареєстрованої при відкритих очах випробуваних, в лобових і скроневих зонах лівої півкулі (r від -0,37 до -0,42).)( Показники депресії за шкалою Цунга негативно пов'язані з потужністю всіх ритмів, що досліджуються в лобових і скроневих зонах кори лівої півкулі.

Така риса особистості, як “тривожність” (опитувальник Кеттела), негативно пов'язана з потужністю низькочастотних (дельта- і тета-) ритмів в лобових і скроневих зонах кори (r від -0,36 до -0,44). Також виявлено негативні кореляції потужності альфа-ритму в скроневих зонах (r від -0,35 до -0,39) з показниками за даною шкалою. Більшість негативно пов'язаних із тривожністю особистісних характеристик мають позитивні зв'язки з потужністю дельта-ритму практично по всій поверхні кори (r від 0,35 до 0,48). Зв'язки тієї ж спрямованості виявлено для вказаних характеристик особистості з потужністю тета-ритму в лобових і центральних зонах кори (r від 0,37 до 0,50).

Потужність альфа-ритму була значуще і позитивно пов'язана з показниками за шкалою “емоційна стійкість” опитувальника Кеттелла (табл. 1). У той же час, інші характеристики особистості, негативно пов'язані з тривожністю, мали слабі, статистично незначущі негативні кореляції з потужністю вказаного ритму. Виходячи з цих даних, можна передбачити, що навіть схожі риси особистості зумовлені особливими нейрофізіологічними передумовами.

Таблиця 1 Зв'язки потужності альфа-ритму ЕЕГ при відкритих очах з шкалами тесту Кеттела, негативно пов'язаними з тривожністю

Примітки: А - шкала “товариськість”, С - “емоційна стійкість”, F - “безтурботність”, Q3 - “самоконтроль”, Fэ “екстраверсія”.

* р<0,05, ** р<0,01, *** р<0,001. Кореляційні зв'язки достовірні за критерієм Спірмена.

Виявлено також позитивні кореляції показника “емоційна стійкість” з потужністю бета1- і бета2-ритмів, практично по всій поверхні кори. Особливо тісними ці зв'язки були для лобових областей кори (r від 0,37 до 0,44). Однак інші риси особистості, негативно пов'язані з тривожністю, негативно корелюють з потужністю бета2-ритму в латеральній області лобової зони кори лівої півкулі.

Для характеристик самопочуття, активності і настроїв тесту САН виявлено позитивні зв'язки з потужністю низькочастотних ритмів ЕЕГ в лобових зонах правої півкулі (r від 0,37 до 0,42).

Зв'язок потужності частотних компонентів ЕЕГ під час уявлення тривожної ситуації з досліджуваними індивідуально-психологічними характеристиками особистості.

При уявленні випробуваним суб'єктивно турбуючої ситуації відбувалися статистично достовірні зміни в рисунку поточної ЕЕГ в порівнянні з фоновим записом. Так, в діапазоні дельта-ритму спостерігалося посилення його нормованої потужності в латеральній лобовій області кори лівої півкулі (відведення F7) з 0,89 мкВ2/Гц до 1,46 мкВ2/Гц, в передньо-скроневих зонах кори правої півкулі (відведення Т4) з 1,089 мкВ2/Гц до 1,59 мкВ2/Гц, а також в парієтальних зонах кори лівої півкулі (відведення Р3) з 1,39 мкВ2/Гц до 2,17 мкВ2/Гц (р<0,05). Крім того, було відзначено зниження нормованої потужності альфа-ритму в медіальній лобовій області кори лівої півкулі (відведення F3) з 2,25 мкВ2/Гц до 1,96 мкВ2/Гц, в латеральній лобовій області кори лівої півкулі (відведення F7) з 1,98 мкВ2/Гц до 1,72 мкВ2/Гц, і в задньо-скроневих зонах кори лівої півкулі (відведення Т5) з 2,93 мкВ2/Гц до 2,53 мкВ2/Гц (р<0,05). Аналіз зв'язків досліджуваних психологічних характеристик з коефіцієнтом десинхронізації ЕЕГ при уявному стані тривожності зі значеннями фонової ЕЕГ показав наступне. Так, риси особистості, пов'язані з тривожністю, корелюють зі зниженням нормованої потужності дельта- і тета-ритмів в латеральних лобових, центральних і тім'яних зонах лівої півкулі. У свою чергу, риси особистості, зворотньо пов'язані з тривожністю, корелюють з процесами зниження потужності бета-ритмів в центральних і парієтальних зонах обох півкуль.

При уявленні випробуваними тривожної ситуації виявляються негативні кореляції між потужністю всіх досліджених ритмів ЕЕГ і показниками тривожності. Найбільш значущими були вказані кореляції для потужності дельта- і тета-ритмів, зареєстрованих в лобових і центральних зонах кори (r від -0,33 до -0,62). Для альфа- і бета-ритмів ці кореляції були найбільш значущі при відведенні в центральних і скроневих зонах кори (r від -0,36 до -0,45).

У вказаній ситуації також виявлено позитивні зв'язки рис особистості, негативно пов'язаних з тривожністю (“товариськість”, “безтурботність”, “екстраверсія”) з нормованою потужністю всіх досліджених ритмів ЕЕГ. Найбільш тісними були зв'язки між вказаними показниками в лобових, центральних і скроневих зонах обох півкуль (r від 0,33 до 0,46). Найбільших величин досягали коефіцієнти кореляції з бета1- і бета2-ритмами.

З досліджуваними психологічними характеристиками також були пов'язані особливості міжпівкульної асиметрії. Так, показники депресії за шкалою Цунга позитивно пов'язані з лівопівкульним домінуванням дельта-ритму (r=0,52, р<0.01) і тета-ритму (r=0,46, р<0.01) в передньо-скроневих зонах кори (відведення Т3-Т4). Показники за шкалою “емоційна стійкість” опитувальника Кеттела пов'язані з правопівкульним переважанням дельта- (r=0,55, р<0.01) і тета-ритмів (r=0,5, р<0.01) в задньо-скроневих зонах кори (відведення Т5-Т6), а також з правопівкульним домінуванням дельта- (r=0,6, р<0.001) і тета-ритмів (r=0,62, р<0.001) в парієтальних зонах кори (відведення Р3-Р4).

Таким чином, у всіх застосованих нами умовах реєстрації ЕЕГ, тривожність і риси особистості, пов'язані з нею, відбиваються в зниженні потужності всіх ритмів ЕЕГ переважно в лобових центральних і скроневих зонах кори лівої півкулі. У той же час, риси особистості, негативно пов'язані з тривожністю, позитивно корелюють з потужностями досліджених ритмів переважно в лобових, скроневих і тім'яних зонах кори правої півкулі.

Зв'язок компонентів викликаних і пов'язаних з подією ЕЕГ-потенціалів центрального відведення з характеристиками особистості. При реєстрації ВП (у відповідь на попереджувальний стимул) і ППП в експериментальній парадигмі на визначення швидкості сенсомоторної реакції з попередженням виявлено наступні кореляції параметрів даних ЕЕГ-потенціалів і психологічних характеристик (табл. 2). У цій експериментальній ситуації також показано позитивний зв'язок (r=0.23, р=0.03) швидкості аудіомоторної реакції з показниками за шкалою “особистісна тривожність”.

Таблиця 2 Зв'язок характеристик викликаних і пов'язаних з подією ЕЕГ-потенціалів з показниками рівня тривожності тестів HADS і Спілбергера - Ханіна

Примітка: Кореляційні зв'язки достовірні за критерієм рангової кореляції Спірмена

Таким чином, для більш тривожних випробуваних в даній експериментальній ситуації характерний більш ранній початок обробки інформації, але сам процес обробки займає більше часу.

При аналізі показників ВП (у відповідь на попереджувальний стимул) і ППП в парадигмі Go/No-Go було виявлено наступні взаємозв'язки. Для показників, що відображають тривожність, виявлено позитивні кореляційні зв'язки показників за шкалою “ситуаційна тривожність” тесту Спілбергера-Ханіна з амплітудою компонента N1 правої півкулі (r= 0,41, р=0,01), а також латентним періодом компонента Р1 правої півкулі (r= 0,46, р=0,003) і латентним періодом компонента N1 лівої півкулі (r= 0,33, р=0,041). З показниками за шкалою “особистісна тривожність” показано позитивні кореляційні зв'язки вказаної шкали з латентним періодом компонента Р1 правої півкулі (r= 0,38, р=0,018), а також з латентними періодами компонента N1 лівої (r= 0,32, р=0,04) і правої (r= 0,4, р=0,014) півкуль. Показники тривожності тесту HADS позитивно (r= 0,38, р=0,04) пов'язані з латентним періодом компонента N1 лівої півкулі; з латентним періодом цього компонента ВП також позитивно пов'язані (r= 0,42, р=0,03) показники за шкалою “депресія” тесту HADS. Показники шкали “депресія” шкали Цунга позитивно пов'язані з амплітудою компонента Р2 (r= 0,4, р=0,04) і компонента Р3 (r= 0,46, р=0,017) лівої півкулі.

Для шкал опитувальника Кеттела, позитивно пов'язаних з тривожністю, є позитивні кореляції амплітуди компонента Р1 (r= 0,41, р=0,011) і компонента Р3 (r= 0,33, р=0,041) лівої півкулі з показниками за шкалою “тривожність”. Також показано позитивні кореляційні зв'язки показників за шкалою “напруженість” з амплітудою компонента N1 лівої півкулі (r= 0,38, р=0,018) і латентним періодом компонента Р1 правої півкулі (r= 0,4, р=0,013).

Для шкал опитувальника Кеттелла, негативно пов'язаними із тривожністю, показано, що латентний компонент потенціалу N1 правої півкулі негативно пов'язаний (r= -0,34, р=0,037) з показниками за шкалою “товариськість” і шкалою “безтурботність” (r= -0,37, р=0,025), і позитивно (r= 0,39, р=0,015) з показниками за шкалою “емоційна стійкість”; також цей показник негативно (r= -0,33, р=0,043) корелював з амплітудою початкового компонента УНХ лівої півкулі.

Показники за шкалою “самопочуття” тесту САН позитивно пов'язані з амплітудою компонента Р2 лівої (r= 0,42, р=0,02) і правої (r= 0,49, р=0,012) півкуль, а також амплітудою компонента N2 лівої півкулі (r= 0,37, р=0,039). Також швидкість аудіомоторної реакції негативно (r= -0,38, р=0,034) пов'язана з показниками розглядуваої шкали. Показники за шкалою “активність” тесту САН позитивно пов'язані з амплітудою компонента N2 лівої (r= 0,47, р=0,008) і правої (r= 0,4, р=0,025) півкуль, і негативно з швидкістю аудіомоторної реакції (r= -0,37, р=0,038). Показники за шкалою “настрій” позитивно пов'язані з амплітудою компонента Р2 лівої (r= 0,45, р=0,012) і правої (r= 0,48, р=0,006) півкуль і негативно - з швидкістю реалізації аудіомоторної реакції (r= -0,4, р=0,027). Аналізуючи ВП при подачі стимулів різної інтенсивності розраховували відсоток змін амплітуд і латентностей компонентів викликаних ЕЕГ-потенціалів. Так, при посиленні гучності тонових посилок спостерігається збільшення амплітуди компонента Р1 лівої півкулі на 108, 5% (р<0,01, відмінності достовірні за критерієм Вілкоксона), амплітуди компонента Р2 лівої півкулі на 41% (р<0,05), правої півкулі на 29,17% (р<0,015). Також спостерігається зниження латентного періоду компонента Р2 на 2% (р<0,05). Крім того, відзначено збільшення амплітуди комплексу компонентів N1-P2 в лівій півкулі на 14%, в правій півкулі - на 12,42% при рівні статистичної значущості відмінностей р<0,05; вказані відмінності також достовірні за критерієм Вілкоксона. Виявлено взаємозв'язки змін характеристик ВП при збільшенні гучності звукового сигналу з психологічними характеристиками. Так, було показано, що відсоток збільшення амплітуди комплексу компонентів N1-P2 (вертекс-потенціал) при посиленні гучності сигналу негативно пов'язаний (r=-0,81) з шкалою “висока самооцінка” 16-ти факторного опитувальника Кеттелла. Крім того, виявлено позитивні зв'язки приросту амплітуд вказаних компонентів ВП з шкалами “несміливість” (r=0,73), “стомлюваність і астенія” (r=0,68), “уникнення шкоди” (r=0,73), і негативний зв'язок - з шкалою “винахідливість” (r=-0,80) опитувальника Клонінгера (табл. 3).

Таблиця 3 Зв'язок змін параметрів комплексу N1-P2 при дії тонових посилок різної інтенсивності з характеристиками особистості у 35 випробуваних

Таким чином, дані, отримані в цій експериментальній ситуації, свідчать про більш швидке сприйняття стимулів у більш тривожних випробуваних, однак менш тривожні випробувані швидше пізнають, диференціюють стимули і ухвалюють адекватне рішення. Збільшення амплітуди вертекс-поненціалу (N1-P2) при посиленні гучності слухового стимулу сильніше виражене у більш тривожних людей.

ВИСНОВКИ

1. У роботі показано, що стан тривожності, що характеризується комплексом різних особистісних характеристик, відбивається в патернах ЕЕГ, а також в характеристиках викликаних і пов'язаних з подією потенціалів.

Аналіз поточної ЕЕГ, зареєстрованої при закритих очах, показав, що з рівнем ситуаційної та особистісної тривожності позитивно пов'язана потужність бета-1 ритму в центральних локусах обох півкуль, з рівнем ситуаційної тривожності - потужність бета-2 ритму правої півкулі. Показники опитувальника Кеттела, позитивно пов'язані із тривожністю, відображаються в посиленні альфа- і бета-ритмів в скроневих і тім'яних зонах кори лівої півкулі. Показники, негативно пов'язані з тривожністю, відбиваються в правопівкульному переважанні альфа- і бета1-ритмів в лобових, скроневих і тім'яних зонах.

2. Реєстрація поточної ЕЕГ при відкритих очах показала, що риси особистості, які характеризують підвищену тривожність, відображаються в зниженні амплітуди всіх досліджених ритмів ЕЕГ в лобових і скроневих зонах кори. Показники рис особистості, негативно пов'язані з тривожністю, позитивно корелюють з потужністю всіх частотних складових ЕЕГ практично по всій поверхні кори.

3. При уявленні випробуваними тривожної ситуації відбувається збільшення потужності дельта-ритму і зниження потужності альфа-ритму ЕЕГ в лобових і скроневих зонах кори переважно лівої півкулі. Аналіз зв'язків досліджуваних психологічних характеристик з коефіцієнтом десинхронізації ЕЕГ зі значеннями фонової ЕЕГ показав, що риси особистості, пов'язані з тривожністю, корелюють зі зниженням нормованої потужності дельта- і тета-ритмів в латеральних лобових, центральних і тім'яних зонах лівої півкулі. У свою чергу, риси особистості, зворотно пов'язані з тривожністю, корелюють з процесами зниження потужності бета-ритмів у центральних і парієтальних зонах обох півкуль.

4. При уявленні випробуваними тривожної ситуації виявляються негативні кореляції між потужністю всіх досліджених ритмів ЕЕГ і показниками тривожності. Найбільш значущими були вказані кореляції для потужності дельта- і тета-ритмів, зареєстрованих в лобових і центральних зонах кори (r від -0,33 до -0,62). Для альфа- і бета-ритмів ці кореляції були найбільш значущі при відведенні в центральних і скроневих зонах кори (r від -0,36 до -0,45).

5. Позитивний зв'язок між часом простої аудіомоторної реакції та показниками за шкалою “особистісна тривожність” говорить про більш тривалий процес обробки інформації випробуваними з більш високим рівнем тривожності. Наявність негативної кореляції між величиною латентного періоду потенціалу Р300 в центральних зонах правої півкулі у відповідь на пред'явлення сигналу про неуспішність дії і показниками особистісної тривожності, а також значеннями за шкалою “тривожність” тесту HADS говорить про більш виражену реакцію тривожних випробуваних на дані сигнали. Виявлено негативну кореляцію між латентним періодом компонента N2 в правій і лівій півкулях центральних зон кори і показниками за шкалою тривожності тесту HADS.

6. Зв'язок характеристик ВП і ППП, зареєстрованих в експериментальній парадигмі Go/No-Go, свідчать про більш швидке сприйняття стимулів у тривожних випробуваних, однак менш тривожні випробувані швидше пізнають, диференціюють стимули і ухвалюють адекватне рішення. Збільшення амплітуди вертекс-потенціалу (N1-P2) при посиленні гучності слухового стимулу сильніше виражене у більш тривожних людей.

7. Отримані дані можуть бути використані для об'єктивної оцінки рівня тривожності у людини, а також при проведенні сеансів з використанням зворотного зв'язку за ЕЕГ, направлених на зниження рівня тривожності.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ РОБІТ З ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Павленко В.Б., Конарева И.Н., Шутова Е.С., Черный С.В. Использование электроэнцефалографической биообратной связи для коррекции психофизиологического статуса человека // Таврический медико-биологический вестник. - 2001. -№4 (4). - C.68-71 (особистий внесок здобувача полягає у проведенні експериментів).

2. Черный С.В., Чуян Е.Н., Пономарева В.П., Павленко В.Б. Оценка эффектов электромагнитного излучения крайне высокой частоты с помощью регистрации биопотенциалов головного мозга человека //Ученые записки Таврического национального университета им. В.И. Вернадского, серия “Биология”, - Т. 16 (55). - 2003.- №2 - С. 208-214 (особистий внесок здобувача полягає у проведенні експериментів, обробці матеріалів).

3. Черный С.В., Павленко В.Б. Тревожность, ее ЭЭГ-корреляты и возможные механизмы //Ученые записки Таврического национального университета им. В.И. Вернадского, серия “Биология, химия”. - Т. 17 (56). - 2004. - №1, С. 89-98 (особистий внесок здобувача полягає в узагальненні літературних даних, узагальненні висновків).

4. Черный С.В,. Махин С.А.. Отражение тревожности в компонентах связанных с событием потенциалов //Ученые записки Таврического национального университета им. В.И. Вернадского, серия “Биология, химия”. - Т. 18 (57), №1. - 2005. - С. 154-161 (особистий внесок здобувача полягає у проведенні експериментів, узагальненні результатів та висновків).

5. Черный С.В., Махин С.А. ЭЭГ-корреляты уровня тревожности у человека // Нейронауки: теоретичні та клінічні аспекти - Т.1, №1. - 2005 (додаток). - С. 133

6. Черный С.В., Махин С.А. Связь характеристик текущей ЭЭГ-активности с чертами личности, определенным с помощью 16-ти факторного опросника Кеттелла // Ученые записки Таврического национального университета им. В.И. Вернадского, серия “Биология, химия” - Т. 18 (57), №2. - 2005. - С. 161-169 (особистий внесок здобувача полягає у проведенні експериментів, узагальненні результатів та висновків).

7. Черный С.В., Коваленко А.А. Отражение внутренних переживаний в характеристиках текущей ЭЭГ // Ученые записки Таврического национального университета им. В.И. Вернадского, серия “Биология, химия” - Т. 18 (57), №4. -2005. - С. 191-198 (особистий внесок здобувача полягає у формулюванні цілей і задач дослідження, узагальненні результатів та висновків).

8. Черный С.В., Павленко В.Б., Калашник О.А., Махин С.А. Отражение некоторых особенностей личности в паттернах ЭЭГ-потенциалов: возможность коррекции с помощью ЭЭГ - обратной связи // Фізіологічний журнал, - Т. 52, №2. - 2006. - С. 66-67

9. Черный С.В., Коваленко А.А., Павленко В.Б. Особенности обработки эмоционально окрашенной информации у человека по данным вероятностной ЭЭГ - томографии // Ученые записки Таврического национального университета им. В.И. Вернадского, серия “Биология, химия” - Т. 19 (58), №4. - 2006. - С. 201-207 (особистий внесок здобувача полягає в узагальненні результатів та висновків)

10. Павленко О.М., Черный С.В., Коваленко А.А., Махин С.А. ЭЭГ - исследования личностных особенностей и эмоциональных реакций // III Всеукраїнська наукова конференція „Психофізіологічні та вісцеральні функції в нормі та патології” (тези доповідей) - Київ, „Знання України”. - 2006. - С. 99

АНОТАЦІЇ

Чорний С.В. “Нейро- та психофізіологічний аналіз стану тривожності у людини”. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук за спеціальністю 03.00.13 - фізіологія людини і тварин. Таврійський національний університет ім..В.І. Вернадського, Сімферополь, 2007.

Дисертація присвячена вивченню зв'язків електричної активності мозку з характеристиками тривожності в людини. Відмітною рисою дослідження є підхід, заснований на порівняльному аналізі ЕЕГ-потенціалів людини і різних психологічних характеристик, що відображають стан тривожності. У дослідженні механізмів зазначених психологічних характеристик було використано експериментальні парадигми, пов'язані із суб'єктивною реакцією на зовнішні і внутрішні подразники, а також включають самоініційовані довільні рухи та наділені низкою подібних рис: рухи були обмежені деякими часовими параметрами, а про успішність їхнього виконання інформували позитивні чи негативні сигнали зворотного зв'язку. Виявлено особливості зв'язків електричної активності мозку з рівнем тривожності й особливостями психологічних рис, пов'язаними з тривожністю. Показано, що риси особистості, що характеризують стан тривожності, пов'язані зі зниженням потужності частотних компонентів ЕЕГ. Ці особливості пов'язані з діяльністю лобових, скроневих, тім'яних і центральних зон кори головного мозку. Характеристики викликаних і пов'язаних із подією ЕЕГ-потенціалів свідчать про особливості реакції тривожних випробуваних: так, реакція в них починається раніш, однак аналіз інформації вимагає більшого часу.

Ключові слова: тривожність; риси особистості; електроенцефалограма; викликані потенціали; пов'язані з подією потенціали.

Черный С.В. “Нейро - и психофизиологический анализ состояния тревожности у человека”. - Рукопись. Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук по специальности 03.00.13 - физиология человека и животных. Таврический национальный университет им. В.И. Вернадского, Симферополь, 2007.

Диссертация посвящена изучению связей электрической активности мозга с характеристиками тревожности у человека. Отличительной чертой исследования является подход, основанный на сопоставительном анализе ЭЭГ-потенциалов человека и различных психологических характеристик, отражающих состояние тревожности. В исследовании механизмов указанных психологических характеристик были использованы экспериментальные парадигмы, связанные с субъективной реакцией на внешние и внутренние раздражители, а также включающие самоинициируемые произвольные движения и обладающие рядом сходных черт: движения были ограничены некоторыми временными параметрами, а об успешности их выполнения информировали позитивные или негативные сигналы обратной связи. Показано, что черты личности, характеризующие состояние тревожности, связаны со снижением мощности частотных компонентов ЭЭГ. Эти особенности связаны с деятельностью лобных, височных, теменных и центральных зон коры головного мозга и имеют наибольшее отражение в левом полушарии. Черты личности, отрицательно связанные с тревожностью, характеризуются, как правило, усилением мощности частотных компонентов ЭЭГ в лобных, височных и центральных зонах коры правого полушария головного мозга. Характеристики вызванных и связанных с событием ЭЭГ-потенциалов свидетельствуют об особенностях реакции тревожных испытуемых в зависимости от характера экспериментальной ситуации. Так, при регистрации указанных компонентов ЭЭГ-потенциалов в парадигме определения времени простой сенсомоторной реакции было выявлено, что реакция у них начинается раньше, однако анализ информации требует большего времени. При регистрации ЭЭГ-потенциалов в парадигме Go/No-Go было показано, что у испытуемых с высоким уровнем тревожности наблюдается отсроченный во времени анализ стимула, однако первичная реакция на стимул выражена сильнее. При подаче слуховых стимулов громкостью 45 и 90 дБ у более тревожных испытуемых происходит значительное увеличение амплитуды комплекса вызванных потенциалов N1-P2. Ключевые слова: тревожность; черты личности; электроэнцефалограмма; вызванные потенциалы; связанные с событием потенциалы.

Cherniy S.V. Neuro - and psychophysiological analysis of a condition of anxiety at the person. -Manuscript.

Thesis for candidate's degree of biological sciences in speciality 03.00.13 - physiology of man and animals - V/I/ Vernadsk's Taurida National University, Simferipol, 2007

The dissertation is devoted to studying of connections of electric activity of a brain with characteristics of anxiety at the person. Distinctive feature of research is the approach based on the comparative analysis of EEG-potentials of the person and various psychological characteristics, reflecting a condition of anxiety. In research of mechanisms of the specified psychological characteristics the experimental paradigms connected to subjective reaction on external and internal irritants, and also including self-initiated any movements and possessing have been used by a line of similar features: movements have been limited to some time parameters, and on success of their performance informed positive or negative signals of a feedback. Features of connections of electric activity of a brain with a level of anxiety and the features of psychological features connected to anxiety are found out. It is shown, that the features of the person describing a condition of anxiety, are connected to reduction in capacity of frequency components EEG. These features are connected to activity of frontal, temporal, parietal and central zones of a bark of a brain. Characteristics of the EEG-potentials caused and connected to event testify to features of reaction of disturbing examinees: so, reaction at them begins earlier, however the analysis of the information demands greater time.

Key words: anxiety; features of the person; electroencephalogram; the caused potentials connected to event potentials.

Размещено на Allbest.ru