Диссертация (Исследование механизмов сенсорного дозирования (сенсорный гейтинг) с помощью слуховых вызванных потенциалов мозга человека)

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТКАФЕДРА ВЫСШЕЙ НЕРВНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ И ПСИХОФИЗИОЛОГИИНа правах рукописиДмитриева Елена СергеевнаИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЗМОВ СЕНСОРНОГО ДОЗИРОВАНИЯ(СЕНСОРНЫЙ ГЕЙТИНГ) С ПОМОЩЬЮ СЛУХОВЫХВЫЗВАННЫХ ПОТЕНЦИАЛОВ МОЗГА ЧЕЛОВЕКАСпециальность 19.00.02 – ПсихофизиологияДиссертация на соискание учёной степени кандидата биологических наукНаучный руководитель:д.б.н., профессорА.

А. АлександровСанкт-Петербург20162СОДЕРЖАНИЕСОДЕРЖАНИЕ .......................................................................................................... 2ВВЕДЕНИЕ ................................................................................................................. 4I.

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ ......................................................................................... 91. Слуховой сенсорный гейтинг ................................................................................................................. 91.1. Дозирование и фильтрация сенсорной информации (сенсорный гейтинг) .................................... 91.2. Компонент Р50 слуховых вызванных потенциалов мозга человека ............................................. 151.3.

Источники-генераторы волны Р50 и механизмы её возникновения и подавления ...................... 161.4. Механизмы, лежащие в основе сенсорного дозирования информации (сенсорного гейтинга) .. 191.5. Медиаторы и рецепторы, вовлечённые в обеспечение механизма подавления P50 .................... 231.6. Р50 в клинических исследованиях ................................................................................................. 261.7. Факторы, влияющие на подавление P50 ........................................................................................ 311.8.

Влияние внимания на подавление компонента P50 ...................................................................... 341.9. Влияние утомления на процессы предшествующие вниманию ................................................... 362. Негативность рассогласования ............................................................................................................. 402.1. Основные сведения о негативности рассогласования ...................................................................

402.2. Корреляция негативности рассогласования (НР) и сенсорного гейтинга Р50 (СГ Р50) ................. 432.3. Время реакции и процессы, предшествующие вниманию ............................................................ 45II. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ..............................................................................

471.Влияние статической физической нагрузки и утомления на сенсорный гейтинг Р50 .................... 472.Корреляция процессов предшествующих вниманию и времени реакции....................................... 56III. РЕЗУЛЬТАТЫ ................................................................................................... 621.Влияние мышечной нагрузки и мышечного утомления на коэффициент сенсорного гейтига Р50 621.1. Сенсорный гейтинг.........................................................................................................................

621.2. Компонент Р50 в ответ на первый (С1) и второй (С2) стимул в паре .............................................. 671.2.1. Амплитуда Р50 ............................................................................................................................ 671.2.2. Латентность пика Р50 ..................................................................................................................

7131.3. Корреляция коэффициента СГ и разности латентности пиков Р50 в ответ на первый и второйстимул ....................................................................................................................................................... 722.Корреляция процессов предшествующих вниманию и времени реакции....................................... 80IV. ОБСУЖДЕНИЕ .................................................................................................. 881.Влияние утомления на сенсорный гейтинг ......................................................................................

88Эксперимент №1 ....................................................................................................................................... 882.Корреляции времени реакции и процессов, предшествующих вниманию ................................... 100Эксперимент №2 .....................................................................................................................................

100V. ВЫВОДЫ............................................................................................................ 105VI. ЗАКЛЮЧЕНИЕ................................................................................................ 106VII. СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ ........................................................................... 108VIII. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ........................................................................... 1094ВВЕДЕНИЕАктуальность темы исследованияСенсорный гейтинг (от англ. gate – ворота) (СГ) – это процесс дозированияи фильтрации поступающей информации, при помощи которого мозг регулируетвеличину ответов на сенсорные стимулы, поступающие из окружающей среды.Предполагают, что СГ – это адаптационный механизм, позволяющий мозгупредотвращать чрезмерную стимуляцию или сенсорную перегрузку.

Механизмсенсорного дозирования традиционно изучается с помощью метода вызванныхпотенциалов, когда наглядно можно наблюдать на графиках волн компонентоввызванных потенциалов картину подавления ответов мозга на поступающие изокружающей среды стимулы. Чаще всего для изучения феномена СГ используюткомпонент Р50 слуховых вызванных потенциалов человека.Сенсорный гейтинг, как и широко известный феномен негативностирассогласования (НР), входит в группу процессов предшествующих вниманию(ППВ) (в англоязычной литературе pre-attentive processes).

ППВ способствуютобработке сенсорной информации, проводя отбор и сопоставление сенсорныхстимулов поступающих из окружающей среды, не вовлекая в этот процессмеханизмы осознанного внимания. СГ и НР выполняют несколько различныефункции, СГ выражается в подавлении реакции мозга на повторяющиесястимулы, а НР выражается в усилении реакции мозга на изменение параметровстимуляции.Обычно, СГ изучают в парадигме парного предъявления стимулов(Freedman et al., 1987; Braff et al., 1990; Weisser et al., 2001). Два идентичныхкоротких стимула (С1 и С2 длительностью 1-10мс) предъявляются парами сфиксированным межстимульным интервалом в 500 мс.

При ответе на первыйстимул в паре мозг реагирует сильнее, что выражается в большей амплитудекомпонента Р50, нежели в случае реакции мозга на второй стимул в паре.Существует несколько гипотез возникновения сенсорного гейтинга. Первая– это рефрактерность нейрональных генераторов P50.Вторая гипотеза5заключается в том, что феномен СГ Р50 (подавление ответа на второй стимул впаре) может быть вызван активностью нейронов, лежащих за пределамирасположения первичных генераторов компонента P50 слуховых ВП (височныеобласти).

Предполагают, что активность этих нейронов (в период между первым ивторым стимулом)может оказывать тормозное действие на первичныегенераторы Р50.Исследование ППВ представляет научную актуальность и в связи с ихнарушением при различных заболеваниях. Показано, что ППВ серьезнонарушаются при ряде патологических состояний. При этом отмечается, что и СГи НР претерпевают сходные изменения. Так, было показано значительноеуменьшение амплитуды волны НР и ослабление СГ у больных шизофренией(Adler et al.,1982; Boutros et al., 1999; Javitt et al., 2000; Näätänen et al., 200; Jeon etal., 2001). Также наблюдается ухудшение при психической мании (Perry et al.,2001), обсессивно-компульсивном расстройстве (Swerdlow et al., 1993; Hoenig etal., 2005), болезни Хангтингтона (Swerdlow et al., 1995, 2001; Valls-Sole et al.,2004), синдроме Турета (Swerdlow et al., 1994; Castellanos et al., 1996), аутизме(Perry et al., 2007).Показатели СГ и НР способны изменяться под действием некоторыхфармакологических агентов.

Например, никотин способствует временномуулучшению показателей и сенсорного гейтинга, и негативности рассогласования,в то время как, теофиллин приводит к ухудшению изучаемых показателей.Недавно было обнаружено, что одним из факторов, влияющих на процессыпредшествующие вниманию, является центральное утомление, возникающее присильной физической нагрузке. Было показано, что приводящая к утомлениюфизическая нагрузка способствует уменьшению амплитуды волны негативностирассогласования (Evstigneeva et al., 2009), поэтому представило большой интересизучение влияния данного фактора на сенсорный гейтинг.Влияние когнитивной нагрузки на показатели ППВ изучено недостаточно, имнения авторов сильно расходятся, поэтому представляет особый интерес6изучение факторов, которые могут оказывать влияние на ранние стадииобработки информации, происходящие в мозге.Цель работыИзучение воздействия центрального утомления, развивающегося прифизической нагрузке, на параметры сенсорного гейтинга и проверка возможнойсвязи сенсорного гейтинга с параметрами негативности рассогласования, и современем сенсомоторной реакции.Задачи исследования1.