Альфа-активность ЭЭГ (электроэнцефалографии)

Развитие депрессивных состояний сопровождается нарушениями структуры всех частотных диапазонов ЭЭГ. В большей степени эти изменения касаются основного ритма ЭЭГ — альфа-ритма [1, 5, 7, 10, 11, 18-20, 23].

Альфа-ритм — ритмические колебания с частотой 8-14 Гц и средней амплитудой 30-70 мкВ регистрируются преимущественно в затылочных областях при закрытых глазах в состоянии спокойного бодрствования и максимально возможном расслаблении мышц. Ритм блокируется световой стимуляцией, концентрацией внимания и умственными нагрузками [2, 6, 9, 14, 15]. Согласно современным представлениям, генерация альфа-ритма связана с реверберацией импульсной активности по интеркортикальным и таламо-кортикальными нейронным сетям, а выраженность его обуславливает синхронизацию функциональной активности различных мозговых систем и, в частности, определяет связь получаемой информации от афферентной системы организма к механизмам оперативной памяти, регулируя адаптационные процессы. Альфа-диапазон при депрессиях может значительно усиливаться или редуцироваться, меняется и пространственное распределение ритма [3, 4, 16, 17]. Изменения альфа-активности при депрессиях зависят от клинической картины заболевания. Так, повышение индекса альфа-ритма характерно для больных с «большой депрессией», а его снижение — при десинхронизированном типе ЭЭГ при дистимических расстройствах [24]. Ряд исследователей связывают особенности изменения альфа-активности с доминированием тоскливого, тревожного или апатического аффекта [8, 12, 13], подтверждая тем самым общепринятое положение о связи структуры ЭЭГ с функциональной активностью корковых зон. Поскольку клиническая картина при депрессии на протяжении дня меняется, то и характеристика альфа-ритма у больных не может оставаться неизменной. Однако этот вопрос требует уточнения.

Цель данной работы состояла в выявлении особенностей альфа-активности ЭЭГ в утренние и вечерние часы у больных эндогенными депрессиями.

Материал и методы

Обследовали 18 больных эндогенными депрессиями. Диагноз заболевания по МКБ-10 определялся рубриками F31.3, F31.4, F32.0, F32.1, F32.2, F33.0, F33.1 и F33.2. Среди пациентов было 9 женщин и 9 мужчин в возрасте от 24 до 52 лет (средний — 31,2±2,4 года). Длительность заболевания составляла от 2 до 10 лет (средняя 7,8±1,7 года).

У 9 пациентов тип течения заболевания квалифицировался как рекуррентный депрессивный, у 9 — как биполярный. Количество перенесенных аффективных фаз, включая последнюю, колебалось от 2 до 10 (в среднем 4,1±1,3).

В структуре депрессивного состояния в период обследования доминировали тоскливый, тревожный и, реже, апатический аффекты. В подавляющем большинстве случаев имело место сочетание основных элементарных аффектов с доминированием одного из них. Тяжесть депрессии по шкале Гамильтона (НАМ-D) составляла 19-23 балла [22].

Исследование проведено при поступлении больных в стационар в весенний период.

По опроснику латеральных признаков [21] в группу испытуемых отбирались правши.

ЭЭГ регистрировали с помощью аппаратно-программного комплекса для топографического картирования электрической активности мозга НЕЙРО-КМ (Россия) с полосой пропускания от 0 до 40 Гц и постоянной времени 0,3 с. Запись ЭЭГ осуществляли монополярно от симметричных лобных (F3, F4), центральных (C3, C4), теменных (P3, P4), затылочных (О1, O2), передневисочных (F7, F8), средневисочных (T3, T4) и задневисочных (Т5, Т6) корковых зон (схема 10-20%, четные каналы — отведения от корковых зон правого полушария, нечетные — левого). Референтным электродом служили объединенные ушные клипсы. Характеристики и топографическое распределение ритмов ЭЭГ определяли с помощью спектрального анализа ЭЭГ методом быстрого преобразования Фурье с усреднением не менее 30 эпох по 2 сек с последующим картированием по системе BRAINSYS (Россия). Проводили спектральный и когерентный анализы ЭЭГ. Величину когерентности (КОГ) по альфа-диапазону вычисляли между всеми 14 отведениями корковых областей. Определяли величину средней КОГ каждой области со всеми остальными корковыми зонами — показателя выбранной зоны в интегративной деятельности мозга. Регистрацию ЭЭГ проводили на свободном от медикаментозной терапии фоне — до начала терапии или спустя 5-7 сут после отмены психотропных средств при условии стабилизации болезненного состояния и исчезновения очевидных вегетативных и других проявлений «синдрома отмены».

Запись ЭЭГ каждому больному осуществляли в течение дня дважды: в утренние часы (с 8 до 10) и вечерние (с 17 до 19), а затем проводили попарный сравнительный анализ ЭЭГ этих записей.

Электроокулография

Достаточно информативен при шизофрении тест с антисаккадами, определяемый, исходя из появления горизонтальных саккад, при слежении за перемещением светового стимула от периферии к центру — в точку, симметричную мишени относительно центра зрительного поля.

Тест с антисаккадами можно регистрировать не только во время записи электроокулограммы (ЭОГ), но и с помощью инфракрасной окулометрии.

В норме глаза двигаются гладко и по синусоидальной орбите. При шизофрении, особенно у длительно страдающих этим психическим расстройством больных, и при некоторых хронически протекающих психозах — движения глаз прерываются частыми остановками, появляются «догоняющие саккады».

В процессе проведения исследования пациент должен следить глазами за световым раздражителем на маятнике, при этом маятник раскачивается сначала медленно, затем быстрее. Переход от последовательных движений глаз к саккадическим — скачкообразным, опережающим у здоровых людей составляет от 0,5 до 0,7 Гц, у больных шизофренией более раннее, и более заметное появление саккад наблюдается даже во время ремиссии, что связывается с дефицитом внимания и нарушением процессов восприятия — невозможностью фиксировать слабо выраженные и кратковременные сигналы. Неспособность больных шизофренией плавно следить за движением маятника является следствием возникающих трудностей дифференцировки стимулов, в частности, значимых от латентных.

У больных шизофренией при выполнении этого теста регистрируется в 5-6 раз больше ошибок, чем у здоровых лиц.

Нарушение плавности, прерывистость следящих движений глаз — диагностически значимый признак шизофрении, отмечаемый почти в 80% случаев. Согласно данным исследователей разных стран, в какой-то мере нарушение плавности движения глаз отличается у разных народов. Вследствие вышесказанного в специальной литературе можно встретить большой разброс, касающийся диагностической значимости результатов этого теста (70-90%).

Данный тест также положителен у родственников больных шизофренией, что может свидетельствовать о его информативности в отношении генетических особенностей шизофрении (Киренская А.В., 2006).

Множественные остановки при движения глаз отмечаются у 45% родственников больных шизофренией первой степени родства, причем данный тест чаще положителен у монозиготных близнецов, чем у гетерозиготных, и в норме регистрируется лишь у 10% людей (Mather J., 1985).

Эксперименты на животных, у которых повреждались отдельные участки коры фронтальной доли мозга, показали, что дисфункция фронтального кортекса приводит к нарушению процессов специфического торможения, исходящего из фронтально локализованных полей зрения на субкортикальные центры, ответственные за движения глаз.

Эта гипотеза была подтверждена и несколько модифицирована с помощью метода функциональной магнитно-резонансной томографии. Оказалось, что во время торможенния саккады, когда пациентов просили прекратить слежение за световым стимулом, находящимся на периферии, субкортикальный центр стриатума не усиливал свою активность, как это наблюдалось в норме. Исходя из данных, полученных в результате такого эксперимента, можно полагать, что при шизофрении имеет место первичная дисфункция стриатума, которая локально нарушает фронто-стриарный поток информации. Иными словами, нарушается процесс переключения нейронных связей в области стриатума. Отчасти такая гипотеза, подтверждается данными психофармакологических и нейрохимических исследований шизофрении, свидетельствующими, что блокада D2-рецепторов в области стриатума существенно улучшает состояние больных шизофренией. Кроме того, изучение показателей уровня метаболических процессов в области стриатума при шизофрении, говорит о снижении процента обмена веществ в этой зоне.

Скорее всего, при шизофрении мы имеем дело с поражением не только стриатума, но и других областей головного мозга. Патологический процесс можно представить как обширное сетевое расстройство, проявляющее себя в виде нарушений функций переключения между фронтальной областью мозга, стриатумом и таламусом. Согласно этой гипотезе, «запрещающий сигнал» оказывается невозможным из-за повреждения нейрональных связей между фронтальной долей мозга и таламусом. Нельзя не отметить, что подобные изменения в ряде случаев наблюдаются и при других психических расстройствах, что несомненно сказывается на границах шизофрении, даже на уровне ее патогенеза.

Результаты и обсуждение

Данные визуального и спектрального анализов ЭЭГ

Наиболее выраженные изменения фоновой ЭЭГ, как в утреннее, так и в вечернее время отмечались в виде двух вариантов: низкоамплитудной дизритмии (в 22,2%) и усиления синхронизации в альфа-диапазоне (в 61,1%). В первом случае отмечалась редукция альфа-ритма, сглаженность регионарных различий по альфа-индексу, снижение амплитуды биоэлектрической активности, усиление диффузной медленноволновой активности. Во втором варианте нарушений наблюдалось наличие билатеральных вспышек альфа- и тета-волн, возникающих синхронно во всех областях и указывающих на явления ирритации на уровне стволовых структур мозга. Характерной особенностью альфа-ритма при развитии эндогенных депрессивных расстройств вне зависимости от времени суток явились слабая выраженность или полное отсутствие модуляции в веретёна.

Наиболее высокие показатели спектральной мощности (СМ) альфа-ритма в отдельных корковых зонах наблюдались в утреннее время, а диапазон значений варьировал от 87,1 до 24,4 мкВ2. В вечерние часы значения СМ были ниже и варьировали в диапазоне от 69,6 до15,6 мкВ2. На рис. 1 показана утренне-вечерняя динамика альфа-ритма.

Рисунок 1. Сравнительный анализ СМ альфа-ритма по отдельным корковым зонам у пациентов с эндогенной депрессией в утренние и вечерние часы. По оси абсцисс — отведения; С/СП — среднее значение СМ по всем корковым зонам; по оси ординат — СМ . Во всех корковых зонах (кроме средне- и задневисочных справа) СМ утром выше, чем вечером. Наибольшие различия наблюдались в затылочных областях.

Как утренние, так и вечерние записи при эндогенных депрессивных расстройствах характеризовались переходом модального значения частоты альфа-ритма в более низкий диапазон — 9-10 Гц (против 10-11 Гц у здоровых испытуемых), что отражает адаптацию корковой ритмики на функционирование в более энергосберегающих режимах. Замедление альфа-ритма более характерно для утренних записей ЭЭГ. На рис. 2 показана структура альфа-ритма в виде средней величины спектральной плотности (СП) по всем корковым областям в утренние и вечерние часы.

Рисунок 2. Средняя величина спектральной плотности (ось ординат) по всем корковым зонам у пациентов с эндогенной депрессией в утренние и вечерние часы. Здесь и на рис. 4: * — p<0,05 по сравнению с вечером. СП полос 8-12 Гц альфа-ритма в утренние часы выше по сравнению с вечером.

Несмотря на то что в группу исследования включались только правши, при картировании групповых спектральных характеристик ЭЭГ фокус альфа-ритма был нечетко обозначен в правой затылочной области, а в отдельных случаях выявлялся в затылочной области левого полушария. Более выраженные изменения топики альфа-ритма по сравнению с «нормой» наблюдались в утренние часы.

Межполушарный баланс генерации максимальной альфа-активности у больных изменялся на протяжении дня. Эти данные представлены в таблице.

Утром значения СМ в левой и правой затылочных областях были почти равны — в левой затылочной области СП 82,6 мкВ2, а в симметричной зоне правого полушария 85,5 мкВ2, что отражает нивелирование межполушарной асимметрии.

В вечерние часы более высокий индекс регистрировался в правой затылочной зоне — 72,7 мкВ2, а слева — 57,0 мкВ2, т.е. фокус альфа-ритма в затылочной зоне справа отражает нормализацию функционального баланса. Соотношения такого же типа прослеживались как в отдельных корковых зонах, так и в целом по полушариям.

У больных отмечался большой диапазон разброса средней частоты альфа-ритма по отдельным корковым областям, особенно в утренних записях ЭЭГ. Диапазон вариабельности этого параметра утром от 8,7 до 10,1 Гц, вечером от 9,4 до 10,2 Гц. Максимальные величины показателя на протяжении дня определялись в правой затылочной области.

Следовательно, у больных эндогенными депрессиями в утренние часы по сравнению с вечерними более выражена генерализованная по всем корковым зонам альфа-активность с менее четко обозначенным фокусом в правой затылочной области. При этом отмечается замедление альфа-ритма, о чем свидетельствуют структура и показатель средней частоты альфа-ритма, отражая снижение функциональной активности корковых зон.

Данные когерентного анализа ЭЭГ

У пациентов с эндогенной депрессией при сравнительном анализе средних значений КОГ альфа-ритма по отдельным корковым зонам (рис. 3) в утренние часы по сравнению с вечерними записями выявлены более высокие значения КОГ в теменно-центральных областях обоих полушарий, а также в передне- и средневисочных зонах справа.

Рисунок 3. Разность средней КОГ утро-вечер (ось ординат) по отдельным корковым зонам в альфа-диапазоне у пациентов с эндогенной депрессией. В затылочных и задневисочных областях показатели КОГ утром ниже, чем вечером. Эти данные отражают усиление функционального напряжения в утренние часы корковых зон проекции верхнестволовых структур, включая диэнцефальный уровень, а также правосторонних височных областей, имеющих более тесные связи со стволовыми структурами мозга. Участие в интегративной деятельности мозга областей с максимально выраженной альфа-активностью (затылочных и задневисочных) в утренние часы ниже, чем в вечерние часы. Гиперактивация указанных выше зон в утренние часы определяла более высокие значения КОГ в утренние часы как по всему альфа-диапазону, так и по отдельным частотным полосам. На рис. 4 представлена однонаправленная динамика — более высокие значения КОГ утром по сравнению с вечером.

Рисунок 4. Сравнительный анализ средней КОГ по всем корковым зонам в отдельных частотных полосах альфа-диапазона у пациентов с эндогенной депрессией в утренние и вечерние часы. * — p<0,05. При этом более значимые (р<0,05) различия между утренними и вечерними записями ЭЭГ зарегистрированы у верхней границы альфа-диапазона 13-14 Гц, а наименьшие у нижней — 8-9 Гц.

Как для утренних, так и вечерних записей отмечена определенная закономерность, которую можно описать в форме параболы, выражающаяся в уменьшении КОГ с повышением частоты в континууме от 8 до 12 Гц с дальнейшим ее приростом в полосе 13-14 Гц. Наименьшие значения КОГ в утренних записях отмечены в 11-12 Гц диапазонах, вечерних — 12-13 Гц, а наибольшие, как в утренних, так и в вечерних записях, — по полосе 8-9 Гц. С теоретической точки зрения интересен спад когерентности в 11-13 Гц диапазоне, формирующий нижнюю точку параболы и как бы расщепляющий когерентность альфа-спектра на два пика 8-9 и 13-14 Гц, характеризующихся относительно более высокими значениями КОГ. Подобное расщепление альфа-спектра на низко- и высокочастотные составляющие отражает генетическую разнородность ритмов, входящих в альфа-диапазон. Так, активность 8-10 Гц более специфична для резонансных колебаний таламо-кортикальных петель, а 12-14 Гц является «типичной» для пейсмекеров миндалины и гипокампа. Такого типа «расщепление» описано при проведении спектрального анализа ЭЭГ при различных состояниях [2]. Кроме того, отсутствие мономодального пика когерентных характеристик ЭЭГ у больных указывает на рассогласованность интегративных процессов мозга, возникающих при развитии депрессивных состояний и разрушающих единую систему переработки информации.

Как в утренние, так и вечерние часы у пациентов с эндогенными депрессивными расстройствами средняя КОГ правого полушария альфа-ритма была выше средней КОГ левого полушария. Однако выраженность межполушарной асимметрии утром и вечером была принципиально различной. При анализе утренних записей ЭЭГ наиболее выраженные различия тонуса правого и левого полушарий зарегистрированы по полосе 8-10 Гц, наименее выраженные в 10-13 Гц. Вечером изменения межполушарного баланса характеризовались более значимыми различиями по высокочастотной составляющей альфа-спектра 12-14 Гц, а менее значимыми по низкочастотной 8-11 Гц.

Наименьшие в течение дня значения КОГ зарегистрированы вечером по левой гемисфере в диапазоне 12-13 Гц, наибольшие — утром по правой гемисфере в диапазоне 8-9 Гц.

Анализ КОГ межполушарного баланса в течение дня показал, что в утренние часы по сравнению с вечерними изменения не однотипны в разных частотных полосах. На рис. 5 представлена разность средней КОГ между утренними и вечерними записями.

Рисунок 5. Разность значений средней КОГ (ось ординат) утро-вечер в альфа-диапазоне у пациентов с эндогенной депрессией. * — p<0,05. Отклонения столбцов диаграммы от изолинии вверх по всем частотным полосам альфа-ритма показывают, что значения когерентности более высокие в утренние часы по сравнению с вечерними. При этом для полосы 13-14 Гц изменениям когерентности как по левому, так и по правому полушарию соответствует р<0,05. В диапазонах 8-12 Гц в течение дня более динамично правое полушарие, а в полосе 12-14 Гц — левая гемисфера. Эта мозаичность изменений (в низких частотных полосах наибольшая динамика значений КОГ в правом полушарии, в более высоких частотах — в левом), вероятно, обусловлена генетической разнородностью ритмов, входящих в альфа-диапазон с актуализацией у пациентов с эндогенной депрессией, по меньшей мере двух относительно автономных водителей ритма.

Полученные в настоящем исследовании данные свидетельствуют о том, что хронобиологические механизмы развития депрессий являются одним из фундаментальных компонентов патогенеза депрессивных состояний, проявляющихся значимыми нейрофизиологическими и клиническими признаками, требующими учета при диагностике и в процессе терапии, т.е. они позволяют совершенствовать лечебный процесс, прежде всего с позиций хронотерапии. Повышение эффективности терапии в данном случае сводится к оптимизации времени приема антидепрессивных препаратов на основании расчета времени, необходимого для создания в нужный момент максимальной концентрации лекарства в плазме крови. Воздействие в первую очередь именно на дневные фазы основных циркадианных ритмов может способствовать быстрейшему выходу из состояния патологического десинхроноза.

Межполушарные взаимосвязи

Многочисленные исследования показали нарушения структуры и функциональной активности мозолистого тела при шизофрении. Межполушарное взаимодействие в значительной мере определяется церебральной латерализацией или асимметрией. Она является эволюционно более новой и высокоорганизованной функцией мозга, одновременно и более уязвимой для патологических процессов.

Как известно, межполушарное взаимодействие формируется на основе церебральной латерализации в процессе нормального развития мозга. Здесь важную роль играет питание, адекватная стимуляция, гормональный фон, отсутствие значительных стрессов как в пери-, так и постнатальный период развития ребенка. Кроме того, церебральная латерализация определяет структуру и размеры мозолистого тела, позднее — характер межполушарных взаимодействий. Анализ когерентности в гамма-диапазоне показал, что полное отсутствие функциональных межполушарных взаимосвязей на ранних этапах шизофрении в дальнейшем сменяется формированием системы межполушарных взаимодействий в задних отделах мозга. Это может свидетельствовать о развитии компенсаторных процессов в работе нейронных ансамблей мозга. Справедливо предположение, согласно которому при шизофрении межполушарные взаимосвязи (межполушарный обмен информацией) осуществляются не через мозолистое тело, как в норме, а через подкорковые структуры (Стрелец В.Б. с соавт., 2006).

Отсутствие межполушарных взаимодействий, феномен «функционального расщепления полушарий», обнаруживается уже при первых эпизодах заболевания.

Можно говорить о нарушении интегративной деятельности мозга при шизофрении, которая в ограниченном диапазоне на отдаленных этапах течения болезни возможна лишь в задних отделах полушарий.

Во время обострения шизофрении на фоне выраженной позитивной симптоматики количество когерентных связей, отражающих степень синхронизации различных областей коры, значительно снижено. Межполушарное взаимодействие практически отсутствует. При выраженной негативной симптоматике на фоне резкого уменьшения коркового взаимодействия, вероятно, компенсаторно формируется другая система связей-только в задних областях мозга (в том числе одна межполушарная). Больные шизофренией на отдаленных этапах течения заболевания сохраняют способность к выполнению когнитивных тестов, не за счет межполушарного взаимодействия на уровне мозолистого тела, которое разрушено при шизофрении, а за счет межполушарного взаимодействия через подкорковые структуры. Поэтому больные шизофренией выполняют задания более медленно, чем здоровые люди (Стрелец В.Б. с соавт., 2006).

Результаты нейрофизиологических исследований позволяют высказать гипотезу, согласно которой мозг больных шизофренией оперирует в искаженном функциональном состоянии, которое характеризуется избыточной фрактальной размерностью. Это может приводить к нарушению координации между различными областями коры мозга, сенсорной перегрузке, специфическим нарушениям мышления и аффективной сферы. Кроме того, у больных шизофренией с неблагоприятным течением с трудом формируются автоматические реакции на повторные стимулы.