Межиндивидуальное сходство пространственной организации ЭЭГ: онтогенетическое исследование

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

В исследовании принимали участие 39 взрослых испытуемых, 28 детей 12 лет, 21 ребенок 8–9 лет, 26 детей 5–6 лет и 16 новорожденных. В каждой возрастной группе вычисляли коэффициент межиндивидуального сходства пространственной организации электроэнцефалограммы (ЭЭГ) по алгоритму кросскорреляции Пирсона. Был выявлен высокий уровень межиндивидуального сходства пространственной структуры дистанционных связей ЭЭГ – и у взрослых, и у детей он превышал 0.80, – что позволяет предполагать наличие высокой общевидовой генетической детерминации формирования в онтогенезе ребенка морфофункциональной организации межкортикальных взаимодействий. У женщин, по сравнению с мужчинами, был выявлен достоверно более высокий уровень межиндивидуального сходства пространственной организации ЭЭГ по всем исследованным комбинациям связей ЭЭГ. Анализ полученных данных позволяет с высокой степенью вероятности предположить, что относительная стабильность в онтогенезе пространственной структуры динамической активности коры, по-видимому, обеспечивается главным образом за счет детерминированных генотипом отдаленных внутри- и межполушарных взаимосвязей, формирующих определенный морфофункциональный «каркас» неокортекса. Более функционально специфические взаимодействия реализуются, по всей видимости, через более пластичные «локальные цепочки» ближних межкортикальных взаимосвязей. Такая системная организация межкортикальных взаимодействий позволяет обеспечивать как сохранность индивидуальных свойств личности, так и способность мозга к эффективной адаптации к различным воздействиям окружающей среды при формировании фенотипа в онтогенезе.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Е. А. Панасевич

ФГБУН Институт эволюционной физиологии и биохимии имени И.М. Сеченова РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: panek1@yandex.ru
Россия, Санкт-Петербург

М. Н. Цицерошин

ФГБУН Институт эволюционной физиологии и биохимии имени И.М. Сеченова РАН

Email: panek1@yandex.ru
Россия, Санкт-Петербург

Список литературы

  1. Braitenberg V. Cortical architectonics: general and areal / Architectonics of the cerebral cortex. Brazier M.A.B., Petsche H. Raven Press. New York, 1978. P. 443.
  2. Nunez P.L. Generation of human EEG by a combination of long and short range neocortical interactions // Brain Topographic. 1989. V. 1. № 3. P. 199.
  3. Nunez P.L. Neocortical dynamics and human EEG rhythms. New York, Oxford: Oxford. Univ. Press, 1995. 708 p.
  4. Thatcher R.W. Maturation of the human frontal lobes: physiological evidence for staging // Dev. Neurophysiol. 1991. V. 7. № 3. P. 397.
  5. Thatcher R.W. Cyclic cortical reorganization during early childhood // Brain Cogn. 1992. V. 20. № 1. P. 24.
  6. Thatcher R.W. Are rhythms of human cerebral development “travelling waves”? // Behav. Brain Sci. 1992. V. 14. № 4. P. 575.
  7. Thatcher R.W., Biver C., McAlaster R., Salazar A. Biophysical linkage beetween MRI and EEG coherence in closed head injury // Neuroimage. 1998. V. 8. № 4. P. 307.
  8. Шеповальников А.Н., Цицерошин М.Н., Погосян А.А. О некоторых принципах интеграции биоэлектрической активности пространственно-распределенных отделов неокортекса в целостную динамическую систему // Физиология человека. 1995. Т. 21. № 5. С. 36.
  9. Шеповальников А.Н., Цицерошин М.Н. Эволюционные аспекты становления интегративной деятельности мозга человека // Рос. физиол. ж. им. И.М. Сеченова. 1999. Т. 85. № 9–10. С. 1187.
  10. Цицерошин М.Н., Шеповальников А.Н. Становление интегративной функции мозга / Под ред. акад. Бехтеревой Н.П. СПб.: Наука, 2009. 249 с.
  11. Ивонин А.А., Цицерошин М.Н., Погосян А.А., Шуваев В.Т. Генетическая обусловленность нейрофизиологических механизмов корково-подкорковой интеграции биоэлектрической активности мозга // Рос. физиол. ж. им. И.М. Сеченова. 2002. Т. 88. № 10. С. 1330.
  12. Цицерошин М.Н., Ивонин А.А., Погосян А.А. и др. Роль генотипа в становлении нейрофизиологических механизмов пространственной интеграции биоэлектрической активности неокортекса // Физиология человека. 2003. Т. 29. № 4. С. 5.
  13. Van Baal G.C., de Geus E.J., Boomsma D.I. Genetic influences on EEG coherence in 5-year-old twins // Behav. Genet. 1998. V. 28. № 1. Р. 9.
  14. Galton F. On men of science, their nature and their nurture // Proc. Royal Inst. 1874. V. 7. P. 227.
  15. Galton F. The history of twins, as a criterion of the relative powers of nature and nurture // Fraser’s Magazine. 1875. V. 12. P. 566.
  16. Galton F. Arithmetic notation of kinship (Letter) // Nature. 1883. V. 28. P. 435.
  17. Марютина Т.М. Видовое и индивидуальное в развитии человека. М., 2007. (Электронный ресурс: Этология.ру).
  18. Равич-Щербо И.В., Марютина Т.М., Григоренко Е.Л. Психогенетика. М.: Аспект-Пресс, 1999. 447 c.
  19. Фогель Ф., Мотульски А. Генетика человека. М.: Мир, 1990. Т. 3. С. 111.
  20. Plomin R. Development, genetics, and psychology. Hillsdale, N.J.: L. Erlbaum Associates, 1986. 372 p.
  21. Plomin R., Daniels D. Why are children in the same family so different from one another? // Int. J. Epidemiol. 2011. V. 40. № 3. P. 563.
  22. Панасевич Е.А. Половые особенности пространственно-временной организации взаимодействия биопотенциалов мозга у взрослых и детей. Дис. … канд. биол. наук: 13.00.02. Санкт-Петербург, 2009. 202 с.
  23. Hackman D.A., Farah M.J. Socioeconomic status and the developing brain // Trends Cogn. Sci. 2009. V. 13. № 2. P. 65.
  24. Zavala C., Beam C.R., Finch B.K. et al. Attained SES as a moderator of adult cognitive performance: Testing gene–environment interaction in various cognitive domains // Dev. Psychol. 2018. V. 54. № 12. P. 2356.
  25. Захаров И.М., Малых С.Б. Исследования структурных характеристик мозга в психогенетике // Рос. физиол. ж. им. И.М. Сеченова. 2020. Т. 17. № 2. P. 17.
  26. Hulshoff Pol H.E., Schnack H.G., Posthuma D. et al. Genetic contributions to human brain morphology and intelligence // J. Neurosci. 2006. V. 26. № 40. P. 10235.
  27. Joshi A.A., Leporé N., Joshi S.H. et al. The contribution of genes to cortical thickness and volume // NeuroReport. 2011. V. 22. № 3. P. 101.
  28. Lenroot R.K., Schmitt J.E., Ordaz S.J. et al. Differences in genetic and environmental influences on the human cerebral cortex associated with development during childhood and adolescence // Hum. Brain Mapp. 2009. V. 30. № 1. P. 163.
  29. Rimol L.M., Agartz I., Djurovic S. et al. Sex-dependent association of common variants of microcephaly genes with brain structure // Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2010. V. 107. № 1. P. 384.
  30. Yoon U., Fahim C., Perusse D., Evans A.C. Lateralized genetic and environmental influences on human brain morphology of 8-year-old twins // NeuroImage. 2010. V. 53. № 3. P. 1117.
  31. Cannon T.D., Thompson P.M., van Erp T.G.M. et al. Mapping heritability and molecular genetic associations with cortical features using probabilistic brain atlases: Methods and applications to schizophrenia // Neuroinformatics. 2006. V. 4. № 1. P. 5.
  32. Thompson P.M., Cannon T.D., Narr K.L. et al. Genetic influences on brain structure // Nat. Neurosci. 2001. V. 4. № 12. P. 1253.
  33. Peper J.S., Zwiers M.P., Boomsma D.I. et al. Human brain volume: What is in the genes? // Handbook of Behavior Genetics. New York: Springer, 2009. P. 137.
  34. Shena K.-K., Rosea S., Frippa J. et al. Investigating brain connectivity heritability in a twin study using diffusion imaging data // Neuroimage. 2014. V. 100. P. 628.
  35. Анохин П.К. Системогенез как общая закономерность эволюционного процесса // Бюл. эксп. биол. и мед. 1948. Т. 26. Вып. 2. С. 81.
  36. Анохин А.П. Анализ изменчивости некоторых показателей биоэлектрической активности мозга человека / Системогенез и проблемы генетики мозга. М.: Наука, 1983. С. 181.
  37. Анохин П.К. Очерки по физиологии функциональных систем. М.: Медицина, 1975. 448 с.
  38. Два пола. Зачем и почему? Эволюционная теория пола. Сост. и ред. С.В. Геодакян. М., 2012. 250 c.
  39. Rowe L., Houle D. The lek paradox, condition dependence and genetic variance in sexually selected traits // Proc. R. Soc. Lond. Ser. B: Biol. Sci. 1996. V. 263. № 1375. P. 1415.
  40. Lehre A.C., Laake P., Sexton J.A. Differences in birth weight by sex using adjusted quantile distance functions // Stat. Med. 2013. V. 32. № 17. P. 2962.
  41. Lehre A.C., Lehre K.P., Laake P., Danbolt N.C. Greater intrasex phenotype variability in males than in females is a fundamental aspect of the gender differences in humans // Dev. Psychobiol. 2009. V. 51. № 2. P. 198.
  42. Hart R. Children’s experience of Place: A Developmental Study. New York: Irvington Publishers, 1978. 518 р.
  43. Hedges L.V., Nowell A. Sex differences in mental test scores, variability, and numbers of high-scoring individuals // Science. 1995. V. 269. № 5220. P. 41.
  44. Deary I.J., Thorpe G., Wilson V. et al. Population sex differences in IQ at the age 11: The Scottish mental survey 1932 // Intelligence. 2003. V. 31. № 6. P. 533.
  45. Deary I.J., Irwing P., Der G., Bates T.C. Brother–sister differences in the g factor in intelligence: Analysis of full, opposite-sex siblings from the NLSY1979 // Intelligence. 2007. V. 35. № 5. P. 451.
  46. Малых С.Б., Егорова М.С. Мешкова Т.А. Психогенетика. СПб.: Питер, 2008. 336 c.
  47. Iacono W.G. Genome-wide scans of genetic variants for psychophysiological endophenotypes: Introduction to this special issue of Psychophysiology // Psychophysiology. 2014. V. 51. № 12. P. 1201.
  48. Ingalhalikar M., Smith A., Parker D. et al. Sex differences in the structural connectome of the human brain // Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2013. V. 111. № 2. P. 823.
  49. Шеповальников А.Н., Цицерошин М.Н., Левинченко Н.В. "Возрастная минимизация" областей мозга, участвующих в системном обеспечении психических функций: аргументы за и против // Физиология человека. 1991. Т. 17. № 5. С. 28.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Межиндивидуальное сходство пространственной организации ЭЭГ у мужчин и женщин (половые различия). А – средние величины коэффициентов межиндивидуального сходства 11 выделенных пространственных структур дистантных взаимосвязей ЭЭГ в группе мужчин (серые столбики) и в группе женщин (белые столбики) в основных комбинациях связей ЭЭГ. По вертикали – средние значения оценок межиндивидуальной корреляции R, анализируемые в группе из 15 мужчин по 105 внутрипарным корреляциям, а в группе из 23 женщин – по 253 корреляциям; по горизонтали – обозначения комбинаций связей ЭЭГ. Доверительные интервалы оценивались по t-критерию Стьюдента с применением z-преобразования Фишера, при p = 0.05. Б – схемы 11 выделенных комбинаций межрегиональных связей ЭЭГ (обозначения в тексте методики). В – половые различия в степени межиндивидуального сходства 11 пространственных структур дистантных взаимосвязей ЭЭГ, оцениваемых в группах мужчин (n = 15) и женщин (n = 23), по вертикали – средние значения межиндивидуальной корреляции R.

Скачать (653KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Средние величины коэффициентов межиндивидуального сходства пространственных структур дистантных взаимосвязей ЭЭГ в группах мальчиков (серые столбики) и в группах девочек (белые столбики) разного возраста, оцениваемые в 11 выделенных комбинациях связей ЭЭГ. Доверительные интервалы оценивались по t-критерию Стьюдента с применением z-преобразования Фишера, при p = 0.05. Обозначения структур см. рис. 1.

Скачать (661KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Возрастная динамика коэффициентов межиндивидуального сходства пространственных структур дистантных взаимосвязей ЭЭГ в группах лиц мужского пола (черная линия) и лиц женского пола (серая линия) разного возраста, оцениваемых в 11 выделенных комбинациях связей ЭЭГ. Обозначения см. рис. 1.

Скачать (1MB)
Метаданные
5. Рис. 4. Средние величины коэффициентов межиндивидуального сходства пространственных структур дистантных взаимосвязей ЭЭГ в группах лиц мужского пола (серые столбики) и женского пола (белые столбики) в трех основных («Лп+Пп», «Дл» и «Бл») и шести дополнительных комбинациях связей ЭЭГ («Лп», «Пп», «Дл_Л», «Дл_П», «Бл_Л», «Бл_П»). Обозначения см. раздел Методика.

Скачать (761KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Возрастная динамика коэффициентов межиндивидуального сходства пространственных структур дистантных взаимосвязей ЭЭГ в группах лиц мужского пола (черная линия) и в лиц женского пола (серая линия) разного возраста, оцениваемых в каждом из полушарий в отдельности в трех основных («Лп+Пп», «Дл» и «Бл») и шести дополнительных комбинациях связей ЭЭГ («Лп», «Пп», «Дл_Л», «Дл_П», «Бл_Л», «Бл_П»). А – данные по лицам мужского пола, Б – данные по лицам женского пола.

Скачать (538KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».