Фізика живого, Т16, N<>2,2008. С.127-133. , ,

© Зима І.Г., Піскорська Н.Г., Макарчук М.Ю., Крижановський С.А., Чернінський А.О., І ІІ^МС‘Х ОІ П11* АІП1*

Тукаее С.В., Залееська О.В. " »™.[>а.№іепсе-сеп1ег.пе1

УДК 159.923.4::612.825.1

НЕЙРОФІЗІОЛОГІЧНІ КОРЕЛЯТИ ІНДИВІДУАЛЬНО-ТИПОЛОГІЧНИХ ХАРАКТЕРИСТИК ЛЮДИНИ В СТАНІ СПОКОЮ

Зима І.Г., Піскорська Н.Г., Макарчук М.Ю., Крижановський С.А., Чернінський А.О.,

Тукаєв С.В., Залевська О.В.

Київський національний університет імені Тараса Шевченка, Україна,

біологічний факультет,

01022, Київ, вул. Володимирська, 64

На основі ЕЕГ-показників перші три хвилини знаходження людини в стані спокою (після її адаптації до умов експерименту та згасання орієнтувальної реакції) дійсно можна вважати вихідним фоновим станом, незалежним від особистісних психологічних характеристик, по відношенню до якого можна оцінювати всі подальші зміни в діяльності ЦНС людини. Динаміка змін електричної активності головного мозку при подальшому перебуванні людини в цьому стані значною мірою обумовлюється психологічними характеристики людини, які визначають характер її реагування на перебіг стану спокою.

Ключові слова: ЕЕГ, стан пасивного неспання, екстра-інтроверсія, нейротизм, особистісна тривожність.

ВСТУП

Згідно сучасних даних психофізіології будь-яка особистість визначається динамічною організацією внутрішніх психічних процесів, які власне і реалізуються через характерні для певної особистості поведінку, особливості мислення та сприйняття. Іншими словами, можна припустити, що саме риси особистості визначають так звані спонтанні рефлексії людини, коли відсутній жорсткий контроль з боку середовища і людина знаходиться сам на сам з собою. Зважаючи на це, можна припустити, що достатньо тривале знаходження людини в стані пасивного неспання, яке в більшості електрофізіологічних досліджень на людині розглядається як фоновий стан спокою, є для неї не стільки спокоєм, як певним функціональним навантаженням, оскільки внутрішні стани-рефлексії якраз і проявляються за таких умов. Тому в даній роботі з метою виявлення впливу внутрішніх станів на характер мозкового електрогенезу у осіб з різними індивідуально-типологічними характеристиками пролонгували стандартний період фонового запису ЕЕГ.

МАТЕРІАЛИ І МЕТОДИ

В досліджені як обстежувані взяли участь 283 студентів-волонтерів (вік 18-25 років), обох статей (120 хлопців та 163 дівчини), без скарг на здоров’я на момент проведення обстежень. Під час реєстрації

ЕЕГ обстежувані знаходились в спеціально обладнаній камері (затемненій, екранованій та звукоізольованій) в зручному, напівлежачому

положенні із заплющеними очима.

Перед початком запису електроенцефалограми досліджувані отримували інструкцію сидіти спокійно, не рухаючись та не відкриваючи очей, проте при цьому ні в якому разі не засинати. Після отримання інструкції і певного часу для адаптації людини до умов експерименту (1-2 хв.) впродовж 3-х хвилин реєстрували ЕЕГ. У групи з 40 осіб стан спокою був пролонгованим - 10 хвилин: перші 3 хвилини запису вважались тим загальним фоном, по відношенню до якого в подальшому і проводився порівняльний аналіз нейродинаміки стану тривалого спокою. Запис та первинний аналіз ЕЕГ проводили на базі електроенцефалографічного комплексу ЕЕв-168 (МЕОІСОЯ, Угорщина) - ІВМ РС АТ від

симетричних лобних (Б3, Б4), тім’яних (Р3, Р4), потиличних (О1, О2) та скроневих (Т3, Т4) відведень за міжнародною схемою 10-20 %. В якості

референтного використовувався об’єднаний вушний електрод. Міжелектродний опір був меншим за 5 кОм. Частота дискретизації аналогового сигналу дорівнювала 100 Гц, ЕЕГ записувалась щохвилини, тривалість запису - 20 сек. Фільтр високих частот був встановлений на 30 Гц, постійна часу становила 0.3 с. При аналізі спектрального складу ЕЕГ використовували швидке перетворення Фур’є. Епоха аналізу становила 5,12 сек, епоха усереднення - 0,64 сек. Визначались наступні параметри ЕЕГ: абсолютна

(СП, мкВ2*сек) та відносна (ВСП, %) спектральна потужність 0-, а- та P-діапазонів, а також їх піддіапазонів: 01 - 4,0-6,0 Гц; 02 - 6,0-7,5 Гц; а - 7,59,5 Гц; а2 - 9,5-11,0 Гц; а3 - 11,0-13,0 Гц; р1 - 13,020,0 Гц; Р2 - 20,0-25,0 Гц. ВСП розраховувалась як відношення спектральної потужності певного діапазону до сумарної потужності досліджуваної області спектра. Крім того, визначались середні рівні когерентності (СРК) у цих діапазонах. Слід зазначити, що аналізуючи зміни СРК, розглядалась кількість пар відведень, в яких вони спостерігались та їх топографічний розподіл.

Крім того, нами реєструвались такі психологічні характеристики, як рівень екстра-інтроверсії та нейротизму (тест Айзенка), особистісної тривожності (тест діагностики самооцінки Ч.Д.Спилберга, Ю.Л.Ханіна) [1].

Для вивчення зв'язку між психологічними характеристиками та ЕЕГ-параметрами використовували рангові кореляційні коефіцієнти Спірмена. Розглядали лише значущі коефіцієнти кореляцій (p<0.05), величина яких по модулю була вищою за 0.3. Для кожного відведення окремо оцінювали зв’язок з індивідуальними психологічними особливостями фонових значень абсолютної та відносної спектральної потужності і рівнем когерентності (n=283). Крім того, в окремій групі обстежуваних (n=40) визначали рівень кореляцій між даними психологічного тестування та змінами згаданих ЕЕГ-параметрів протягом пролонгованого стану спокою (11 хвилин). Значущість змін досліджуваних ЕЕГ-параметрів оцінювали за допомогою непараметричного критерію знакових рангових сум Вілкоксона, реалізованому в програмному пакеті “Statgraphics 5.1” (Manugistics, Inc.).

РЕЗУЛЬТАТИ ТА ЇХ ОБГОВОРЕННЯ

Аналіз кореляційних зв’язків основних показників енцефалограми 283 обстежуваних в стані спокою (перші 3 хвилини запису) з їх психологічними особистісними характеристиками не виявив скільки-небудь значущих взаємозв’язків цих параметрів, в результаті чого ми прийшли до висновку, що перші три хвилини запису ЕЕГ після адаптації до умов експерименту (погашення орієнтувальної реакції у обстежуваного) дійсно можна вважати вихідним фоновим станом, по відношенню до якого можна і слід оцінювати всі подальші зміни в діяльності ЦНС людини.

Тому, зважаючи на наявні в літературі методичні вказівки, в яких фоновий запис є достатньо довгим (до 10 хв.), ми також вирішили продовжити стан спокою до 11 хвилин (3+8). Тим самим для вирішення поставленої мети ми використати сам стан пролонгованого спокою в

якості функціонального навантаження (стан вимушеної бездіяльності в умовах певної сенсорної депривації), зважаючи на дані про те, що будь-яка риса чи особливість діяльності організму тим виразніше проявляється, чим більше на організм навантаження (фізіологічне чи патологічне).

Аналіз змін параметрів електричної активності мозку людини в зв’язку з її психологічними характеристиками показав, що більш високі показники по шкалі екстраверсії корелювали зі зниженням загальної потужності Р-діапазону в лівому лобному відведенні та ростом ВСП в 01-піддіапазоні в правому скроневому та тім’яному відведеннях на фоні зниження вираженості загального а-діапазону в правому тім’яному відведенні (Рис.1. А, Б).

При аналізі отриманих даних доцільним є посилання на роботу [2], де стверджується, що високий рівень коркової “агоша1“ є характерним переважно для інтровертів, наслідком чого є поведінкове уникнення ними додаткового інформаційного чи іншого подразнення, в той час як більш низький рівень активації мозку у екстравертів є базою їх активної, “пошукової” поведінки. При цьому вказується на те, що за розходження в реакціях на стимуляцію в інтровертів і екстравертів відповідає висхідний активуючий вплив з боку ретикулярної формації стовбура мозку.

На сьогодні вважається доведеним, що емоційні аспекти поведінки людини забезпечуються лімбічною системою і пов’язані з фронтальними та скроневими відділами кори. Відомо, що коливання 0-діапазону (»4-7 Гц) мають лімбіко-кортикальний генез [3].

Разом з тим, на сучасному етапі розвитку нейронауки регіональні міжпівкульні активаційні асиметрії [4] також розглядаються в якості індикатора емоційного стану людини (один з механізмів регуляції емоцій та її емоційної поведінки). Так, наприклад, асиметричну активацію тім’яно-скроневих областей правої півкулі співвідносять з механізмами мотиваційної уваги, активністю системи гальмування поведінки, а також із процесами неспецифічної емоційної і вегетативної активації.

В той же час, Р-активність головного мозку більшість дослідників розглядає як відображення когнітивних процесів і фокусування уваги. Функціональне значення Р-ритму зв’язують із активною переробкою інформації переважно в лобній зоні кори, зокрема, по даним дослідників [5], приріст потужності Р-ритму відбувається в ситуації, що пов’язана із пред’явленням значущого стимулу.

нейрофізіологічні кореляти індивідуально-типологічних характеристик людини в стані спокою

А (ЕВ : ВСП 91)

Б (ЕВ : ВСП а)

В

(ЕВ:СРК а!)

(ЕВ:СРК а2)

Рис. 1. Коефіцієнти кореляцій за ранговим критерієм Спірмена між рівнем екстравертованості обстежуваних та змінами ЕЕГ-показників: А, Б - відносної потужності 01- і а-діапазонів, В, Г - середніх рівнів когерентності а1- і а2-діапазонів (•, Щ - значущі коефіцієнти кореляцій, р<0.05).

Зіставляючи наявні дані літератури та характер змін потужностей ЕЕГ - діапазонів у груп обстежуваних з різними рівнями екстра-інтроверсії, отриманих в наших дослідженнях, можна припустити, що у випадку більш високих показників екстраверсії синергічна дія неспецифічних активуючих систем мозку більш підпорядкована впливам лімбічної системи та кори. Це певним чином підтверджується і ростом коефіцієнта співвідношення тета-альфа в правих тім’яно-скроневих зонах.

Іншими словами, за умов нашого дослідження, коли обмежувалася сенсорна стимуляція,

зовнішніх подразників уже не було достатньо для екстравертованих індивідів, що могло викликати у останніх ненаправлену емоційну реакцію на фоні певних активаційних процесів, доказом чого можуть буті виявлені нами прямі кореляції з ростом когерентності в альфа-1 та альфа-2 піддіапазонах в тім’яно-потиличних відведеннях (Рис. 1. Б, В), що згідно [б] є відображенням процесів збудження (arousal).

За схемою Г. Айзенка [2], ще одна індивідуальна риса людини - показник нейротизму, - визначає ступінь емоційної стабільності людини, а сааме - організовану поведінку, ситуативну

цілеспрямованість у звичайних і стресових ситуаціях. В наших дослідженнях високий рівень нейротизму негативно корелював з показниками СП р2-піддіапазону в правому лобному відведенні (Рис.2. А) і ВСП а2-піддіапазону в лівій лобній зоні

(відображення активаційно-емоційних механізмів та процесів уваги відповідно) та позитивно - з ростом вираженості 02-ритму в лівому скроневому відведенні (Рис.2. Б).

А (НТ : СП р2)

Б (НТ : ВСП 92)

В

(НТ:СРК р1)

Г

(НТ:СРК р2)

Рис. 2. Коефіцієнти кореляцій за ранговим критерієм Спірмена між рівнем нейротизму обстежуваних та змінами ЕЕГ -показників: А - потужності р2-піддіапазону, Б - відносної потужності 02-піддіапазону, В, Г - середніх рівнів когерентності Р1- і р2-піддіапазонів (•, Щ - значущі коефіцієнти кореляцій, р<0.05; П - незначущі коефіцієнти

кореляцій, р>0.05).

За даними В.М. Русалова [7] енергетичні показники смуги Р2- (показники лабільності)

певним чином пов’язані з пластичністю саморегуляції та чутливістю до імовірнісного середовища. Тому, аналізуючи отримані дані, треба ще раз згадати, що показник нейротизму визначає

міру емоційної стабільності людини, а , відповідно, високі показники - скоріше її емоційної нестабільності у звичайних і стресових ситуаціях, що ніяк не відповідає умовам пластичної саморегуляції. В цьому розумінні цікаві дані одержані про те, що, перехід від стану спокою до

нейрофізіологічні кореляти індивідуально-типологічних характеристик людини в стані спокою

напруги завжди супроводжується реакцією десинхронізації, головним компонентом якої служить високочастотна бета-активність.

Тобто, більш виражена депресія р2-коливань у обстежуваних з високим рівнем нейротизму могла бути саме результатом появи негативної емоційної напруги під час експерименту - на що вказують і прямі кореляції з показниками когерентності в Р1-та Р-2 піддіапазонах (Рис.2. В, Г).

Це можливе пояснення певною мірою підтверджується і аналізом взаємозв’язків даної психологічної характеристики зі змінами вираженості 02- та а2-піддіапазонів. Як вже наголошувалось, генез 0-ритму обумовлюється гіпокампально- кортикальною системою й більше орієнтований на прийом і обробку інформації від внутрішнього середовища організму. Але, треба зазначити, що в умовах моделювання людиною негативної емоційної активації відмічаються зрушення у бік більшої активності лівої півкулі. [8]. Загалом вважається, що активація лівої півкулі певним чином пов’язана з оцінкою та аналізом наявної ситуації [9] чи асоціюється з когнітивними механізмами тривоги [10] (в нашому випадку 02-піддіапазон). Також треба прийняти до уваги і дані Г. Уолтера [11], яким показано, що якщо в стані спокою частотні піки а-ритму в різних областях

мозку збігаються, то при психічній напрузі вони суттєво різняться (у симетричних областях обох півкуль).

Таким чином, зважаючи на фундаментальне положення роботи [2] про те, що високому рівню нейротизму відповідає зниження порогу активації лімбічної системи і що для невротичних осіб характерні неадекватно сильні реакції на зовнішні подразники, здаються цілком закономірними одержані в наших дослідженнях результати - при достатньо довгому перебуванні невротиків в стані “пасивного” неспання в них може розвиватися підвищена емоційна реактивність у відповідь на події (рефлексії) у внутрішньому середовищі організму.

При аналізі отриманих зв’язків звертає на себе увагу той факт, що виявлені в результатах наших досліджень кореляції між змінами параметрів електричної активності головного мозку (СП, СРК) та рівнем особистісної тривожності багато в чому були подібними до таких у невротиків. Так, високі рівні особистісної тривожності прямо корелювали з вираженістю 02-піддіапазона в лівому скроневому відведенні та ВСП а2-в лівій потиличній зоні та зворотно - з ВСП а2- частоти в лівому лобному відведені. (Рис.3).

Рис.3. Коефіцієнти кореляцій за ранговим критерієм Спірмена між рівнем особистісної тривожності обстежуваних та змінами відносної потужності 02-піддіапазону (А) і а2-піддіапазону (Б) (• - значущі коефіцієнти кореляцій, р<0.05).

В даному випадку ми не приводимо результатів аналізу взаємозв’язків даної психологічної риси людини зі змінами СРК, оскільки останні були поодинокими і тому не інформативними.

В роботі [12] показано, що тривожність у дорослих більше пов'язана з когнітивною сферою і виражається в постійному скануванні оточення в пошуках потенційних загроз. Тому депресія а2-

піддіапазону, яка за сучасними уявленнями відображає процеси сприйняття й розпізнавання паттернів навколишнього середовища, є достатньо закономірною в умовах нашого дослідження.

Крім того, зважаючи на здібність високотривожних індивідів сприймати велике коло ситуацій як загрозливе, і реагувати на такі ситуації актуалізацією стану тривоги, незначні

взаємозв’язки мозкового електрогенезу в даному випадку скоріше за все поясняються тим, що для обстежуваних ситуація в нашому дослідженні (пролонгований стан спокою) навряд чи була загрозливою.

Таким чином, з наведеного вище витікає, що психологічні характеристики людини значною мірою обумовлюють характер її ЕЕГ - реагування на перебіг пролонгованого стану спокою, який в даному випадку можна розглядати як своєрідне функціональне навантаження.

Згідно класичних уявлень Б. М. Теплова, В. С. Мерліна, Б. Г. Ананьєва, психологічні характеристики людини розглядаються з точки зору концепції основних властивостей нервової системи (ЦНС), в котрій у якості провідної ідеї представлено положення про існування у високоорганізованої нервової системи ряду властивостей, що характеризують динаміку протікання в ній процесів збудження та гальмування, що і складає

фізіологічну основу різноманітних психологічних проявів людини з їх індивідуальними варіаціями.

Виходячи з цього, вираженість досліджуваних нами психологічних характеристик (рівень екстра-інтроверсії та нейротизму, особистісної тривожності) теж пов'язана з балансом процесів збудження - гальмування в центральній нервовій системі та рівнем активації кори головного мозку з боку ретикулярної формації та лімбічної системи, що, багато в чому, і пояснює одержані нами результати.

ВИСНОВКИ

Одержані результати показали, що динаміка змін електричної активності головного мозку при тривалому перебуванні людини в умовах обмеженості руху та притоку сенсорної інформації значною мірою обумовлюється психологічними характеристиками людини, які і визначають характер її реагування на перебіг самого стану спокою. Особливо це стосується індивідів, у яких процеси збудження превалюють над процесами гальмування (екстраверти, нейротики). Проведені дослідження дозволяють стверджувати, що лише перші три хвилини перебуваня людини в стані пасивного неспання після її адаптації до умов експерименту дійсно можуть вважатися вихідним фоновим станом, який не залежить від особистісних психологічних характеристик.

Література

1. Райгородский Д. Я. Практическая психодиагностика: методы и тесты. Учебное пособие - Самара: Издат. дом «Бахрах», 199В. - 672 с.

2. Eysenck H.J. Dimensions of personality: 16, 5 or 3 -criteria for taxonomic paradigm // Personality and individual differences - 1991. - V. 12, № В - P. 773.

3. CuMOHoe П.В. Эмоциональный мозг. - М.: Наука, 19В1. - 216 с.

4. Афтанас Л.И., Павлов С.В. Особенности межполушарного распределения спектров мощности ЭЭГ у высокотревожных индивидуумов в эмоционально-нейтральных условиях и при отрицательной эмоциональной активации // Журн. высш. нервн. деят. - 2005. - Т. 55, № 3 - С. 322-32В.

5. Crawford H.J., Clarck S.W., Kimer-Triolo M. Selfgenerated happy and sad emotions in low and highly hypnotizable persons during waking and hypnosis: laterality and regional EEG activity differences //Int.J.Psychophysiol -1996. - V.24 - P. 239-266.

6. Шишкин С. Л., Каплан А. Я. Некоторые топографические закономерности синхронности сдвигов мощности альфа-активности в ЭЭГ человека // Физиол. человека - 1999. - Т. 24, № 6 - С.5-14.

7. Русалов В.М. Биологические основы индивидуальнотипологических различий. - М.: Наука, 1979. - 352 с.

В. Беленков Н.Ю. Принцип целостности в деятельности мозга. - М.: Медицина, 19В0. - 236 с.

9. Валеев Р.Г., Труфакин С.В., Лещинская В.В., Леонова

М.И., Афтанас Л.И., Козлов В.А. Анализ

биоэлектрической активности головного мозга в

условиях физиологического покоя и отрицательной эмоциональной активации у больных с

психосоматическими расстройствами: (I)

бронхиальная астма // Патологическая физиология бюллетень СО РАМН - 2005. - №3 - С.52-5В.

10. Иващенко О.И., БерусА.В., Журавлева А.Б.,

Мямлин В.В. Индивидуально-типологические

особенности базовых свойств личности в норме и их ЭЭГ-корреляты // Физиология человека - 1999. -Т. 25, № 2 - С. 46-55.

11. Афтанас Л.И., Лотова Н.В., Кошкаров В.И.,

Махнев В.П. Центральные линейные и нелинейные корреляты индивидуальных стилей переживания тревоги: ЭЭГ анализ межрегиональных

взаимодействий // Бюллетень СО РАМН - 199В. -№ 2 - С. 137-144.

12. Князев Г.Г., Слободская Е.Р., Афтанас Л.И.,

Савина Н.Н. ЭЭГ корреляты эмоциональных расстройств и отклонений в поведении у

школьников // Физиология человека - 2002. - Т. 2В, № 3 - С. 16-22.

НЕЙРОФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ КОРРЕЛЯТЫ ИНДИВИДУАЛЬНО ТИПОЛОГИЧЕСКИХ

ХАРАКТЕРИСТИК ЧЕЛОВЕКА В СОСТОЯНИИ ПОКОЯ

Зима И.Г., Пискорская Н.Г., Макарчук Н.Е., Крижановский C.A., Чернинский А.А., Тукаев С.В.,

Залевская О.В.

Первые три минуты записи ЭЭГ пребывания человека в состоянии покоя (после адаптации к условиям эксперимента и угашения ориентировочной реакции) можно считать исходным фоновым состоянием, независимым от личностных психологических характеристик, по отношению к которому можно оценивать все последующие изменения в деятельности ЦНС человека. Динамика изменений электрической активности головного мозга при дальнейшем пребывании индивида в этом состоянии в значительной мере обуславливается его психологическими характеристиками, которые в определенной степени и влияют на характер динамики ЭЭГ в состоянии пролонгированного покоя.

Ключевые слова: ЭЭГ, состояние покоя, экстра-интроверсия, нейротизм, личностная тревожность.

NEUROPHYSIOLOGICAL CORRELATES OF INDIVIDUAL TYPOLOGICAL CHARACTERISTICS OF HUMAN IN THE GUIESCENT MODE

Zyma I., Piskorskaya N., Makarchuk N., Krizanovski S., Tukaev S., Cherninskiy A., Zalevskaya O.

The first 3 minutes of the EEG recording in the quiescent mode after the adaptation to the conditions of the experiment may be considered as real initial background state (the reference reaction extinction of the subject being tested). Subsequently the dynamics of the electrical activity changes of brain is stipulated by his psychological characteristics, which within certain limits determine the way of response on the state of prolonged rest. In such conditions this state as the state of forced inactivity in the presence of sensory deprivation acts as the functional load.

Key words: EEG, quiescent mode, extra-introversion; neurotism , individual anxiety.