ПОЛОВЫЕ РАЗЛИЧИЯ ГЕМОДИНАМИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ГОЛОВНОГО МОЗГА ЧЕЛОВЕКА ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ МОДЕЛИРУЕМОЙ КОГНИТИВНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ
- Авторы: Кулагин П.А.1, Лапкин М.М.1, Трутнева Е.А.1, Зорин Р.А.1
-
Учреждения:
- Рязанский государственный медицинский университет имени академика И.П. Павлова
- Выпуск: Том 19, № 3 (2022)
- Страницы: 34-40
- Раздел: Статьи
- URL: https://journals.rcsi.science/1994-9480/article/view/143365
- DOI: https://doi.org/10.19163/1994-9480-2022-19-3-34-40
- ID: 143365
Цитировать
Полный текст
Аннотация
В статье приводятся данные исследований, посвященных изучению актуальной научной проблемы физиологии человека – выявлению половых различий мозговой гемодинамики человека при решении когнитивных задач. Когнитивную деятельность моделировали с помощью двухцветного теста Шульте – Горбова, мозговую гемодинамику оценивали методом реоэнцефалогафии, регистрируя ее в фронто-мастоидальных и окципито-мастоидальных отведениях слева и справа. Полученные данные свидетельствуют, что гемодинамическое обеспечение деятельности головного мозга у испытуемых различного пола во время решения когнитивных задач отличается существенным образом. В частности, установлено, что при выполнении теста Шульте – Горбова у испытуемых мужского пола гемодинамические изменения наблюдаются в затылочной области в основном справа, тогда как у представителей женского пола в затылочной области и слева и справа.
Ключевые слова
Полный текст
В настоящее время одной из актуальных задач современной физиологии поведения является исследо-вание закономерностей изменения кровоснабжения головного мозга человека при решении когнитивных задач, в том числе в зависимости от его половой при-надлежности [1, 2, 3, 4]. Одним из методов, используемых для оценки моз-говой гемодинамики, является реонцефалография. Рео-энцефалография (РЭГ) – широко известный, непрерыв-ный, неинвазивный и недорогой метод исследования со-судистой системы головного мозга, в основе которого лежит мониторинг электрического импеданса тканей [5]. Получаемые при PЭГ-исследованиях данные отражают изменения пульсовых колебаний крове-наполнения мозговых сосудов, дают достоверную информацию об относительной величине кровена-полнения отдельных областей и полушарий голов-ного мозга [2, 6]. ЦЕЛЬ РАБОТЫ Выявление половых особенностей мозговой гемодинамики у лиц, реализующих моделируемую когнитивную деятельность. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ В исследовании добровольно приняли участие 54 испытуемых обоего пола (испытуемые женского пола (Ж) = 22, мужского пола (М) = 32) в возрасте 18–23 лет. Особенности гемодинамики головного мозга изучали в первой половине дня в положении испытуемого сидя [6] с использованием компьютер-ного многофункционального реографа «Рео-Спектр» (ООО «Нейрософт», Россия) в исходном состоянии относительного покоя и во время моделирования целенаправленной когнитивной деятельности. Регистрацию реоэнцефалограммы осуществляли в фронто-мастоидальных отведениях справа (Fmd) и слева (Fms), и в окципито-мастоидальных отведе-ниях справа (Omd) и слева (Oms). Целенаправленную когнитивную деятельность моделировали с использова-нием программы для проведения психофизиологиче-ских исследований «Физиотест» (Россия) [3] с помощью теста «Таблицы Шульте» в двухцветной модификации Шульте – Горбова [4, 7, 8]. При анализе полученных данных определяли следующие показатели РЭГ:
- время распространения реографической волны (Q_x, с);
- время восходящей части волны (α, с);
- время быстрого кровенаполнения (α1, с);
- время медленного кровенаполнения (α2, с);
- реографический индекс (РИ, у.е.);
- коэффициент асимметрии реографического ин-декса (КаРИ, %);
- максимальная скорость быстрого наполнения (Vмакс, Ом/с);
- средняя скорость медленного наполнения (Vср, Ом/с);
- дикротический индекс (ДИК, %);
- диастолический индекс (ДИА, %);
- отношение амплитуды максимального систоличес-кого значения венозной компоненты к макси-мальной амплитуде волны (Авен/Аарт, %);
- показатель венозного оттока (ПВО, %).
Анализ показателей когнитивной деятельности проводили, используя следующие параметры:
- общее время выполнения (ОВ); среднее время выбора числа (СВ); коэффициент полезного действия (КПД) (рассчитывается по формуле): – ;
- мощность выполнения (МВ) (рассчитывается по формуле): .
Накопление и первичную обработку исходных данных осуществляли с помощью табличного процес-сора Microsoft Office Excel 2016. Статистический анализ проводили с использова-нием программы STATISTICA 10 (StatSoft Inc.). Количественные показатели оценивали на пред-мет соответствия нормальному распределению с помо-щью критерия Шапиро – Уилка. При сравнении средних величин в нормально распределенных совокупностях количественных дан-ных рассчитывали t-критерий Стьюдента. Проверку различий между двумя сравниваемыми парными выборками проводили с применением W-критерия Уилкоксона. Для сравнения независи-мых совокупностей в случаях отсутствия признаков нормального распределения данных использовали U-критерий Манна – Уитни. С целью изучения связи между показателями провели корреляционный анализ с использованием метода ранговой корреляции Спирмена [8, 9]. Данные в таблицах представлены в виде сред-него арифметического и его стандартного отклонения (M ± SD) – при нормальном распределении или в виде медианы, верхнего и нижнего квартилей (Me, LQ, UQ) – при распределении, отличном от нормально-го. Критическим уровнем значимости считали P < 0,05. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ Исходную выборку испытуемых разделили на две группы по половому признаку. При проведении ана-лиза параметров результативности когнитивной дея-тельности мы не выявили достоверных межгрупповых различий (рис. 1). В результате анализа реоэнцефалографических показателей у мужчин во время когнитивной дея-тельности по сравнению с исходным состоянием обнаружено: уменьшение показателей α2 и α в Os отве-дении; снижение показателей Vмакс и Vср в Od отведе-нии (табл. 1). В группе женщин во время решения когнитив-ной задачи по сравнению с исходным фоном наблюдается:
- увеличение показателей α2, α, и Q_x в Fs от-ведении;
- уменьшение показателей Q_x и РИ в Fd отведении;
- уменьшение ДИА и уменьшение отношения Авен/Аарт в Os отведении;
- уменьшение показателей Q_x, РИ, Vмакс, Vср и ДИК в Od отведении (табл. 2).
По результатам сравнения групп по показате-лям РЭГ во время когнитивной деятельности вы-явили следующие различия: в группе женщин пока-затели α, α1 и α2 в Fs отведении; РИ в Fs, Fd и Os отведениях; Vмакс в Fs, Fd и Os отведениях; Vср в Fs отведении; ДИК в Fs отведении; ПВО в Fs, Fd и Os отведениях достоверно выше, чем в группе мужчин (рис. 2). Провели корреляционный анализ с использова-нием метода ранговой корреляции Спирмена с целью выявления связей между реоэнцефалографическими показателями и показателями результативности дея-тельности при выполнении теста Шульте – Горбова. В группе женщин во время когнитивной деятель-ности выявили следующие взаимосвязи (рис. 3): α1Os – ОВ (r = –0,456), α1Os – СВ (r = –0,470), α1Os – МВ (r = –0,473), Авен/АартOd – ОВ (r = –0,516), Авен/АартOd – СВ (r = –0,527), Авен/АартOd – МВ (r = –0,542). В группе мужчин во время когнитивной деятель-ности выявили следующие взаимосвязи: Q_x Od – ОВ (r = 0,418), Q_x Od – СВ (r = 0,380), Q_x Od – МВ (r = 0,412), α2Od – ОВ (r = –0,357), α2Od – МВ (r = –0,366), VсрOd – КПД (r = –0,386). Полученные данные свидетельствуют о том, что гемодинамическое обеспечение деятельности голов-ного мозга у испытуемых различного пола во время решения когнитивных задач отличается существен-ным образом. Отличия отражаются и в локализации гемодинамических изменений по показателям РЭГ и в характеристиках корреляционных плеяд, отража-ющих характер взаимосвязей между показателями целенаправленного поведения и показателями РЭГ при решении простых когнитивных задач [2]. В част-ности, установлено, что при выполнении теста Шульте – Горбова у испытуемых мужского пола гемодинамические изменения наблюдаются в заты-лочной области в основном справа, тогда как у пред-ставителей женского пола в затылочной области и слева, и справа. Выявленные гемодинамические из-менения в затылочной области отражают, по-видимому, преимущественную активацию центральных структур зрительной сенсорной системы, локализованных в за-тылочных долях головного мозга, что связано с тем, что при выполнении теста Шульте – Горбова необхо-дима идентификация зрительных образов в виде цифр разного цвета и выстраивание их в виде заданной последовательности. Однако у испытуемых мужского пола эта относительно простая когнитивная задача в наших методических условиях решается путем перераспределения кровотока в затылочной области правого полушария, тогда как у испытуемых женского пола – путем перераспределения кровотока в заты-лочной области левого и правого полушарий. Кроме того, следует отметить, что в обеих группах сравнения при проведении теста Шульте – Горбова наблюдается снижение скоростных показателей крове-наполнения в затылочной области справа. Предположи-тельно, данное явление может быть связано с необхо-димостью усиления транскапиллярного обмена для эффективного метаболического обеспечения структур головного мозга, вовлеченных при данных условиях. ЗАКЛЮЧЕНИЕ Таким образом, представленные в статье данные свидетельствуют о том, что у представителей женского и мужского пола при решении когнитивных задач c предъявлением визуальных стимулов гемодинами-ческое обеспечение головного мозга существенно различается по ряду показателей [10]. В то время как у представителей мужского пола перераспределение кровотока при решении когнитивной задачи осу-ществляется в затылочной доле правого полушария, то у представителей женского пола при решении аналогичной когнитивной задачи со схожей результа-тивностью перераспределение кровотока происходит в затылочных долях обоих полушарий головного мозга.
Об авторах
Павел Андреевич Кулагин
Рязанский государственный медицинский университет имени академика И.П. Павлова
Автор, ответственный за переписку.
Email: zu.pavel@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-5284-0875
аспирант кафедры нормальной физиологии с курсом психофизиологии, Рязанский государственный медицинский университет имени академика И.П. Павлова, Рязань, Россия
Россия, РязаньМихаил Михайлович Лапкин
Рязанский государственный медицинский университет имени академика И.П. Павлова
Email: lapkin_rm@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-1826-8307
доктор медицинских наук, профессор, заведующий кафедрой нормальной физиологии с курсом психофизиологии, Рязанский государственный медицинский университет имени академика И.П. Павлова, Рязань, Россия
Россия, РязаньЕлена Анатольевна Трутнева
Рязанский государственный медицинский университет имени академика И.П. Павлова
Email: e_lena68@mail.ru
кандидат медицинских наук, доцент, доцент кафедры нормальной фи-зиологии с курсом психофизиологии, Рязанский государственный медицинский университет имени академика И.П. Павлова, Рязань, Россия
Россия, РязаньРоман Александрович Зорин
Рязанский государственный медицинский университет имени академика И.П. Павлова
Email: zorin.ra30091980@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-4310-8786
доктор медицинских наук, доцент кафедры неврологии и нейрохирургии, Рязанский государственный медицинский университет имени академика И.П. Павлова, Рязань, Россия
Россия, РязаньСписок литературы
- Биоэлектрическая активность головного мозга и церебральная гемодинамика у спортсменов при сочетании когнитивной и физической нагрузки / Л.В. Капилевич, Г.С. Ежова, А.Н. Захарова [и др.] // Физиология человека. 2019. Т. 45, № 2. С. 58–69. doi: 10.1134/S0131164619010089.
- Кулагин П.А, Лапкин М.М., Трутнева Е.А., Зорин Р.А. Половые особенности гемодинамического обеспечения головного мозга человека при выполнении моделируемой умственной деятельности // Материалы ежегодной научной конференции Рязанского государственного меди-цинского университета имени академика И.П. Павлова, посвящённой Году науки и технологий в Российской Федерации. Рязань: Рязанский государственный меди-цинский университет имени академика И.П. Павлова, 2021. С. 52–54.
- Свидетельство о государственной регистрации про-граммы для ЭВМ № 2020615115 Российская Федерация. Программа для проведения психофизиологических исследований «Физиотест» / М.М. Лапкин, А.В. Алпатов, Р.А. Зорин [и др.]; Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Рязанский государственный медицинский университет имени академика И.П. Павлова» Министерства здравоохранения Российской Федерации. № 2020614228. Заявл. 14.05.2020. Опубл. 18.05.2020.
- Меркулова М.А., Акулина М.В., Лапкин М.М. Гендерные особенности формирования целенаправленного поведения человека при воспроизведении зрительных образов с различной результативностью // Вестник Российского университета дружбы народов. Серия: Медицина. 2019. Т. 23, № 3. С. 308–317.
- Bodó M. A noninvasive, continuous brain monitoring method: rheoencephalography (REG). DRC Sustainable Future: Journal of Environment, Agriculture, and Energy. 2020. № 1(2).
- Яруллин Х.Х. Клиническая реоэнцефалография. М.: Медицина, 1983. 271 с.
- Вегетативное обеспечение целенаправленной деятельности и её результативность у практически здоровых лиц / Р.А. Зорин, Ю.И. Медведева, И.С. Курепина [и др.] // Наука молодых (Eruditio Juvenium). 2019. Т. 7, № 1. С. 38–45.
- Зорин Р.А., Жаднов В.А., Лапкин М.М., Куликова Н.А. Специфика функционирования афферентных и ассоциативных механизмов у практически здоровых лиц и больных эпилепсией с различной результативностью деятельности // Российский медико-биологический вестник имени академика И.П. Павлова. 2016. Т. 24, № 4. С. 56–66.
- Мандриков В.Б., Севрюкова Г.А., Исупов И.Б., Лиходеева В.А. Церебральное кровообращение российских и иностранных студентов при различных формах умственной деятельности // Вестник Волгоградского государственного медицинского университета. 2019. № 1(69). С. 87–90.
- Особенности состояния мозговой гемодинамики у молодых мужчин в зависимости от их когнитивной функции / Е.С. Оленко, В.Ф. Киричук, А.И. Кодочигова [и др.] // Журнал высшей нервной деятельности им. И.П. Павлова. 2020. Т. 70, № 1. С. 25–30. doi: 10.31857/S0044467720010128.