Диссертация (Исследование механизмов сенсорного дозирования (сенсорный гейтинг) с помощью слуховых вызванных потенциалов мозга человека), страница 10

Длясоздания и предъявления стимулов использовалась программа «Psytask» (Psytaskv. 2.4, В. А. Пономарев, Институт мозга, РАН). Всего в блоке предъявлялось 800стимулов, 120 из которых, были девианты (15%), стимулы предъявлялись вслучайном порядке. Во время этого блока эксперимента испытуемому давалосьзадание реагировать нажатием кнопки на появление девиантного стимула.Блок №3.

Исследование коэффициента сенсорного гейтинга.Использоваласьстандартнаядвустимульнаяпарадигма(Рисунок1).Звуковые стимулы представляли собой щелчки широкополосного белого шумаинтенсивностью 84Дб над порогом слышимости, длительностью 1 мс, интервалмежду первым стимулом (С1) и вторым стимулом (С2) в паре былфиксированный – 500мс, интервал между парами стимулов варьировалслучайным образом в промежутке 3-6 секунд. В блоке 150 пар стимулов. Длясоздания и предъявления стимулов использовалась программа «Psytask» (Psytaskv.

2.4, В. А. Пономарев, Институт мозга, РАН).Во время этого блока испытуемый должен был спокойно сидеть соткрытыми глазами.58Белые круги – стандартные стимулы, серые круги – девиантные стимулы.Рисунок 5. Схема «oddball» парадигмы.59Регистрируемые параметры.Регистрация электроэнцефалограммы (ЭЭГ) проводилась с использованиемхлорсеребряных электродов, размещённых в положениях: F3, Fz, F4, C3, C4, Czсогласно международной системе 10-20 (Jasper, 1958), в качестве референтовиспользовались электроды на мочках ушей (объединённые ушные электроды),заземляющийэлектродвысокоамплитудныхрегистрироваласьразмещалсяартефактов,насвязанныхэлектроокулограмма(ЭОГ),лбу.сприДляотслеживаниядвижениямипомощиглаз,электрода,прикреплённого чуть ниже наружного края левого глаза.

Сопротивление каждогоэлектрода не превышало 5 кОм. Сигнал оцифровывался с частотой дискретизации500 Гц. Для регистрации ЭЭГ использовался 24-канальный электроэнцефалограф«Мицар» совместно с пакетом программного обеспечения для регистрации иобработки электроэнцефалограммы «WinEEG» (WinEEG v. 2.4, В. А. Пономарев,Институт мозга, РАН).Для выделения компонента Р50 ВП сигнал ЭЭГ был отфильтрован вдиапазоне 10-100 Гц.

Такие параметры были выбраны как оптимальные дляизучения компонента Р50 ВП мозга человека (Rentzsch et al., 2008). ПостроениеВП и фильтрация ЭЭГ производились при помощи программы MATLAB.Компонент Р50 идентифицировался как максимальный положительный пик впромежутке 40-80 мс (Рисунок 4) от начала предъявления стимула и измерялсявручную методом «от пика до пика». Коэффициент сенсорного гейтингаизмерялся как разница амплитуд Р50 полученных в ответ на первый (АС1) и навторой (АС2) стимул в паре (АС1- АС2).Амплитуда НР вычислялась как среднее значение разностной кривой ВПответа на стандартный и девиантный стимул, на отрезке 80-190 мс от началапредъявления стимула (Рисунок 6).

Латентность пика – время достижениямаксимального отрицательного значение волны НР на отрезке 80-190мс.60Время реакции – временной отрезок от начала предъявления девиантногостимула до момента нажатия на кнопку. Ошибочными реакциями считалисьнажатия на кнопку раньше 200 мс от начала предъявления стимула и реакция настандартный стимул. Ошибочные реакции не учитывались при обработке, иобщее количество ошибок не превышало 2% от изначального количества целевыхстимулов.Статистическаязначимостьрезультатовпроверяласьприпомощипрограммы SPSS 20.0 (IBM SPSS Statistics 20.0). Применялся корреляционныйанализ Пирсона (2-х сторонний), уровень значимости р< 0,05, n=16.61По оси абсцисс – время (мс), по оси ординат – амплитуда (мкВ). Чёрнаялиния – ВП в ответ на стандартный стимул, красная линия – ВП в ответ надевиантный стимул, зелёная линия – волна НР. Серым цветом отмечена областьНР, которая подвергалась обработке (80-190 мс от начала предъявления стимула).Рисунок 6.

Метод подсчёта негативности рассогласования (отведение FzЭЭГ) с указанием области подсчёта НР.62III. РЕЗУЛЬТАТЫ1. Влияние мышечной нагрузки и мышечного утомления на коэффициентсенсорного гейтига Р50Эксперимент №11.1. Сенсорный гейтингЗадачей эксперимента было изучить влияние мышечной нагрузки ицентральногоутомлениянаповедениекомпонентаР50встандартнойдвустимульной парадигме. Для определения степени мышечного утомления мыиспользовали показали МПС, измеренные перед началом эксперимента и послекаждого блока с мышечной нагрузкой, и субъективную оценку утомления,оцененную по шкале Борга (Borg, 1998), результаты данных измеренийпредставлены на рисунке (Рисунок 7). На рисунке 7 видно, что нагрузка 7%МПС не вызывает выраженного утомления испытуемого, в то время какстатическая нагрузка 30% МПС вызывает выраженное утомление.

О развитииутомления в экспериментальном блоке №3 (нагрузка 30% МПС) свидетельствуетзначительное уменьшение максимальной произвольной силы сжатия измеряемойпосле блока №3 (нагрузка 30% МПС) (Рисунок 7а) и увеличение оценкиутомляемости по шкалеБорга (Рисунок 7б).Значения показателей в 1-омсостоянии (перед экспериментом) и во 2-м состоянии (после блока с 7% МПСнагрузкой) практически не отличаются, а разница между состояниями 1 (безнагрузки) и 3 (после блока с 30% МПС нагрузкой) достоверна в обоих случая(p≤0,01), показатели по шкале Борга увеличиваются, а МПС уменьшается.На рисунке (Рисунок 8) изображены диаграммы изменения показателейсенсорногогейтингадлявсехисследуемыхсостоянийиотведений.Трёхфакторный дисперсионный анализ для повторных измерений (факторы:«электрод» (C3, Cz, C4), «утомление» (контроль, 7%, 30%, восстановление),«состояние»(начало,конец))выявилзначимостьфакторов«электрод»,«утомление» и значимое взаимодействие факторов «утомление*состояние», всезначения представлены в таблице (Таблица 1).63Дальнейшее попарное сравнение внутри фактора «электрод» с коррекциейTukey HSD test выявило значимое отличиепоказаний СГ измеренных вотведениях С3 и Сz, различие показателей имеет высокую степень достоверностир=0,008.

Попарное сравнение внутри фактора «утомление» выявило значимоеотличие между состоянием «контроль» и «нагрузка 30% МПС» р=0,03, и междусостояниями «нагрузка 30% МПС» и «восстановление» р=0,01. Пост-Хок (PostHoc) анализ взаимодействия факторов «утомление*состояние» выявил значимоеотличие состояния «нагрузка 30% конец» (именно та часть эксперимента, гдеразвилось утомление) практически от всех других состояний, кроме состояния«нагрузка 7% начало». Статистическая значимость отличия состояния «нагрузка30% конец» свидетельствует о сильном влиянии утомления на СГ Р50, данныепредставлены в таблице (Таблица 2).На рисунке (Рисунок 8) мы видим, что состояние «начало» и «конец»значимо различаются только в отведениях ЭЭГ С3 и Сz. Отличия показателейсенсорного гейтинга для состояний «начало» и «конец» обнаружено в блоке 3нагрузка 30% МПС, для отведения С3: коэффициент СГ уменьшается с 0,6±0,93мкВ до -0,1±0,79 мкВ (р= 0,021), в отведении Сz коэффициент СГ уменьшается с0,75±1,01 мкВ до -0,05±0,86 мкВ (р= 0,019), что говорит о сильном изменениипоказателей СГ в процессе утомления.

В отведение Сz была обнаруженадостоверная разница состояний «начало» и «конец» для блока с нагрузкой 7%МПС, в состояние «начало» коэффициент СГ равен 0,069±0,86 мкВ, а в состоянии«конец» коэффициент вырос до 1,04±0,88 мкВ (р= 0,010). Это можетсвидетельствовать о том, что не только утомление, но и физическая нагрузкамогут влиять на СГ. Наибольшее количество изменений в отведении Сz логично,так как компонент ВП Р50 лучше выражен именно в центральных отведения ЭЭГ.Никаких значимых отличий не было обнаружено в отведении ЭЭГ С4, хотятенденция изменений коэффициентов СГ аналогична изменениям в отведении Сz.64(а) - Снижение МПС в % и (б) - показатели субъективного утомления пошкалеБорга.Поосиабсцисс–времяизмеренияпоказателя(передэкспериментом, после блока с 7% нагрузкой, после блока с 30% нагрузкой ), пооси ординат – показатель утомления (а - показатель МПС в %, б - значения шкалыБорга).

*- достоверные отличия р<0,001.Рисунок 7. Показатели утомленияТаблица 1. Статистическая оценка данных экспериментаТрёхфакторный дисперсионный анализ для повторных измерений (факторы:электрод (C3, Cz, C4), утомление (контроль, 7%, 30%, восстановление), состояние(начало, конец). Статистически значимые отличия выделены жирным шрифтом.ЭЛЕКТРОД (С3, Сz, С4)УТОМЛЕНИЕ (контр., 7%, 30%, восст.)СОСТОЯНИЕ (начало, конец)ЭЛЕКТРОД*УТОМЛЕНИЕЭЛЕКТРОД*СОСТОЯНИЕУТОМЛЕНИЕ*СОСТОЯНИЕЭЛЕКТРОД*УТОМЛЕНИЕ*СОСТОЯНИЕСт.своб.2316236Fp5,069774,160622,384540,483650,498233,139271,114950,0109040,0096060,1382170,8194620,6113240,031790,35769465Изменение показателей сенсорного гейтинга для всех блоков эксперимента.С3, Сz, С4 – отведения ЭЭГ, чёрные столбцы – состояние «начало», серыестолбцы – состояние «конец». По оси абсцисс – названия блока эксперимента(прилагаемая нагрузка), по оси ординат – показатель СГ Р50 (АС1-АС2) в мкВ.*- р<0,05.Рисунок 8.

Изменение СГ на различных стадиях эксперимента.66Таблица 2. Анализ взаимодействия факторов «утомление*состояние».Статистически значимые отличия выделены жирным шрифтом.УТОМЛЕНИЕСОСТОЯНИЕ1контрольначало2контрольконец0,999120,99930,9490,9954150,99210,99970,99680,9990,955110,0090,0730,9830,6000,9960,9990,0060,98210,0310,8000,9990,0000,01037%начало0,9490,99547%конец0,99910,983530%начало0,9920,9990,9990,999630%конец0,0030,0090,0730,0060,0317Восст-еначало0,9960,9550,6000,9820,8008Восст-еконец0,99910,99610,99960,0030,9510,0000,0100,951671.2.

Компонент Р50 в ответ на первый (С1) и второй (С2) стимул в паре1.2.1. Амплитуда Р50На рисунке (Рисунок 9) изображены усреднённые ВП, полученные изотведения Сz. Фильтрация ЭЭГ проводилась в диапазоне 10-100 Гц.Амплитуда ответа на С1 (АС1) больше амплитуды ответа на С2 (АС2)практически во всех состояниях, кроме состояния «нагрузка 30% МПС конец»,это наглядно показывают диаграммы на рисунке (Рисунок 10).Четырёхфакторный дисперсионный анализ для повторных измерений(факторы: «электрод» (С3, Сz, C4), «утомление» (контроль, нагрузка 7%, нагрузка30%, восстановление), «состояние» (начало, конец) и «стимул» (С1, С2)), выявилстатистическуюзначимостьфакторов«утомление»и«стимул»,такжемаргинальные значения фактора «электрод», и значимое взаимодействиефакторов «электрод * стимул», «утомление * стимул», «утомление * состояние *стимул» все цифры представлены в таблице 3 (Таблица 3).Пост-Хок анализ внутри фактора «утомление» показал значимую разницумежду нагрузкой 7% и нагрузкой 30%, р = 0,034.