МІНІСТЕРСТВО ОХОРОНИ ЗДОРОВ'Я УКРАЇНИ

ДОНЕЦЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ МЕДИЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

ІМ. М. ГОРЬКОГО

Снегір Андрій Гарійович

УДК 612.82/83:613.93

МОДИФІКАЦІЯ СЕНСО-МОТОРНИХ РЕАКЦІЙ ТА ЗВ'ЯЗАНИХ З НИМИ ВИКЛИКАНИХ ПОТЕНЦІАЛІВ МОЗКУ ПРИ НОРМАЛЬНОМУ ТА ПАТОЛОГІЧНОМУ СТАРІННІ

14.03.03 – нормальна фізіологія

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата медичних наук

Донецьк-2003

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Донецькому державному медичному університеті

ім. М. Горького МОЗ України.

Науковий керівник:

доктор медичних наук, академік АМН України, професор

Казаков Валерій Миколайович, Донецький державний медичний університет ім. М. Горького, завідувач кафедри фізіології.

Офіційні опоненти:

доктор медичних наук, професор Макій Євген Андрійович, Дніпропетровська державна медична академія, професор кафедри нормальної фізіології;

доктор біологічних наук, професор Коренюк Іван Іванович, Таврійський національний університет ім. В.І. Вернадського, професор кафедри фізіології людини та тварин і біофізики.

Провідна установа:

Інститут геронтології, відділення вікової патології нервової системи, АМН України, м. Київ.

Захист відбудеться 24 вересня 2003 року об 1100 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 11.6000.01 Донецького державного медичного університету ім. М.Горького за адресою: 83003,

м. Донецьк, пр. Ілліча, 16.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Донецького державного медичного університету ім. М.Горького за адресою: 83003, м. Донецьк, пр. Ілліча, 16.

Автореферат розісланий “30” квітня 2003 року

Вчений секретар спеціалізованої

вченої ради д.мед.н., професор Солдак І.І.

1

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Соціальна значущість робіт, присвячених вивченню механізмів старіння очевидна, тому що існуюча сьогодні тенденція щодо постаріння населення Землі призводить до абсолютного та відносного збільшення числа людей старшого віку. Причиною цього соціально-біологічного ефекту є зниження народжуваності та смертності людей у наш час. За статистико-епідеміологічними даними ВООЗ із 5,8 млрд людей, що складають населення Землі, 7 % (380 млн) складають особи віком 65 років і більше (серед них 16 % - понад 80 років). Старіння є одним із трьох компонентів, поряд з онтогенезом і вітауктом, що складають процес розвитку живих істот (Фролькис В., 1989). Термін “старіння” означає прогресуючу втрату відбудовних і адаптивних реакцій, що служать для підтримки нормальних функціональних можливості організму (Блум Ф., 1988). До цього часу залишається нез'ясованим питання, чи є старіння нормальним і універсальним процесом, чи воно - результат нагромадження протягом життя “катастроф та помилок”. Вікові зміни функцій мозку є, мабуть, найбільш значними за своїми наслідками для усього організму, але найменш помітними, з точки зору їх виявів. Тому для виявлення таких змін потрібні методи, що дозволяють адекватно оцінити функціональний стан мозку та надають можливостей оцінювати його вікові зміни. Саме таким засобом є пов’язані з подією потенціали мозку (ППП), що дозволяють оцінити такі прояви мозкової діяльності, як увага, пам’ять, здатність до прийняття рішення та диференціювання сенсорних сигналів, формування моторної діяльності та інших (Anderer P., 1998; Spencer K.M, Polich J., Basar E. 2000; 1999; Honda M., 1998; Гнездицкий В.В., 1997). Психічне старіння різноманітне, але визначається тими ж біологічними закономірностями і тенденціями, що й старіння інших органів та систем (Шахматов Н., 1996). Основна якість старіння – нерівномірність, виявляється у гетеротопності, гетерохронності і гетерокінетичності. Нерівномірні, неоднорідні та у значній мірі прискорені вікові зміни в окремих структурах ЦНС є причиною порушень ряду функцій мозку в тому числі й інтеграційних (Чеботарев М., Фролькис В., Коркушко О., 1990; Фролькис В.В., 1995; Jech R., Ruzicka E., 1995; Hof P.R, 1996; Polich J, 1996; Yue N.C., 1997; Chao L.L., Knight R.T. 1997). Найбільш яскравим прикладом таких порушень функцій мозку, які можна розцінювати як патологічне психічне старіння, може служити хвороба Альцгеймера (ХА) (Гаврилова С.И., 1990; Aletrino M, 1992; Okuda B., Tachibana H., 1995; Фролькис В.В., 1998).

Таким чином, здатність об’єктивно оцінити вікові зміни функції мозку, що проявляються на різних етапах реалізації когнітивних функцій, дозволяє оцінювати дійсний біологічний вік людини, зокрема ступінь її психічного старіння. Порівняльний аналіз цих показників при нормальному та патологічному старінні мозку дозволить виявити характерні патологічні зміни окремих ланок когнітивного процесу. Основні електрофізіологічні маркери ХА, виявлені при цьому, можуть бути використані для ранньої діагностики зазначеного захворювання.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Вивчення функціональних вікових змін мозку в нормі та при ХА здійснювалося у рамках наукових тем, що виконувалися лабораторією прикладної нейрофізіології кафедри фізіології разом із кафедрою психіатрії Донецького державного медичного університету ім. М. Горького: “Розробка комплексних методів ранньої діагностики і лікувально-реабілітаційних програм на основі системного підходу до вивчення етіології та патогенезу прогресуючих деменцій пізнього віку”, № держреєстрації 0195U000645, з 1992 по 1996 р., “Вивчення механізмів діяльності мозку при хворобі Альцгеймера, судинної та сенільної деменціях, як теоретичного обґрунтування їхньої диференціальної діагностики”, № держреєстрації 0198U007052, з 1998 по 2000 р. Автор брав безпосередню участь в експериментальних дослідженнях, з’ясуванні отриманих результатів та обґрунтуванні характерних ознак нормального і патологічного старіння.

Мета дослідження. З'ясувати характер і особливості змін сенсо-моторних реакцій (СМР) та пов'язаних з ними викликаних потенціалів мозку зорової та слухової модальності при нормальному та патологічному старінні.

Задачі дослідження.

1. Визначити час і коректність реалізації СМР у здорових осіб різного віку.

2. Провести компонентний і спектральний аналіз викликаної активності мозку на зорову та слухову стимуляцію при реалізації СМР у здорових осіб різних вікових груп.

3. Оцінити залежність між компонентними характеристиками ППП та часом, а також коректністю реалізацій СМР.

4. З'ясувати характер змін спектральних характеристик ППП зорової та слухової модальності з віком людей.

5. Виявити, як впливає модальність стимулу на вікові зміни часу, коректність реалізації СМР та параметри ППП.

6. Визначити параметри часу і коректності реалізацій СМР, а також характеристик ППП на зорову та слухову стимуляцію у пацієнтів із хворобою Альцгеймера.

Об'єкт дослідження. Процеси, що забезпечують когнітивні функції мозку людини та їх вікові зміни.

Предмет дослідження. Викликана електрична активність мозку, СМР.

Методи дослідження. Електрофізіологічні – слухові та зорові викликані потенціали мозку, пов’язані з сенсо-моторною реакцією.

Наукова новизна одержаних результатів. Вперше проведено аналіз вікових змін спектра потужності ППП зорової та слухової модальності. Отримано нові дані про вікові зміни ППП зорової та слухової модальності при фізіологічному старінні. Виявлено нелінійний характер змін основних показників ППП. Електрофізіологічними засобами підтверджено уявлення про нерівномірність психічного старіння. Так, установлено, що пізні компоненти ППП перетерплюють найбільш істотні зміни в конкретні вікові періоди. На основі аналізу викликаної електричної активності мозку показані відмінності старіння зорової і слухової сенсорних систем. За допомогою удосконаленого аналізу викликаної електричної активності мозку, що включає амплітудно-часовий, амплітудно-частотний аналізи ППП та використання нелінійних регресійних моделей, виявлені нові критерії нормального та патологічного старіння.

Практичне значення одержаних результатів. Основні положення дисертації, що стосуються режимів стимуляції і реєстрації, можуть бути використані в роботі нейрофізіологічних лабораторій і діагностичних центрів. Результати досліджень, що відбивають механізми сприйняття і подальшої переробки сенсорної інформації при реалізації СМР можуть бути використаними в навчальному процесі медичних вузів і біологічних факультетів університетів. Показники, що відображають вікову динаміку електричної активності мозку, можуть використовуватися для об'єктивної функціональної оцінки біологічного віку, що корисно у практичній геронтології і геріатрії. Електрофізіологічні показники - діагностичні критерії ХА можуть бути використані в клінічній практиці психіатричних установ.

Основні результати дисертації впроваджені в педагогічний процес кафедр фізіології Вінницького державного медичного університету, Донецького національного університету, Запорізького державного медичного університету, Луганського державного медичного університету, що підтверджено актами про впровадження від: 02.11.2001 р,. 12.11.2001 р. 06.02. 2002 р., 02.09.2002 р.

Особистий внесок автора. Автором були підібрані оптимальні параметри реєстрації і стимуляції, проведена серія експериментів, завдяки якій отримано дані про зміни функціональної діяльності мозку у віковій динаміці. Для аналізу часу та коректності СМР та показників ППП були підібрані адекватні статистичні методики і методологічні підходи. На основі отриманих результатів була створена база даних, результати проаналізовані, узагальнені, а на їх підставі зроблені висновки і розроблені практичні рекомендації. При написанні дисертації не використовувалися ідеї і розробки співавторів публікацій.

Апробація результатів дисертації. Матеріали дисертації, були представлені на II міжнародному конгресі патофізіологів (Кіото, Японія, 1994), I європейському конгресі фізіологів (Маастрих, Нідерланди, 1995), науковій конференції “Актуальні проблеми медицини Донбасу” (Донецьк, Україна, 1996), XXXIII міжнародному конгресі фізіологічних наук (С-Петербург, Росія, 1997), XV з'їзді фізіологів України (Донецьк, Україна, 1998), Всеросійській конференції “Нейроиммунопатология” (Москва, Росія, 1999), Другому конгресі Європейського фізіологічного товариства (Прага, 2000), Другій конференції Українського товариства нейронаук (Донецьк, 2001), XVIII з'їзді Російського фізіологічного товариства ім. І.П. Павлова (Казань, 2001), конференції, присвяченій 100-річчю з дня народження проф. Я.П. Склярова (Львів, 2001).

Публікації. Матеріали дисертації опубліковані у 2 монографіях, 12 статтях наукових журналів, 2 статтях збірників наукових праць, 9 тезах наукових конференцій і з’їздів.

Структура та обсяг дисертації. Дисертація складається із вступу, 4 розділів, висновків, списку використаних джерел літератури. Повний обсяг дисертації складає 204 сторінки, з них 10 таблиць на 10 сторінках, 28 малюнків на 26 сторінках. Список вітчизняних та іноземних джерел літератури складає 282 найменування і викладений на 26 сторінках.

ОСНОВНА ЧАСТИНА

Матеріали і методи досліджень. Реєстрація СМР і ППП зорової і слухової модальності проводилася у двох групах досліджуваних. У групі №1 – практично здорових осіб обох статей віком від 20 до 96 років (Н), емоційний, психічний та соматичний стан яких знаходився у звичайних вікових межах (101 особа). Залежно від віку кількість досліджуваних у цій групі розподілялись: від 20 до 29 років (Н1) – 22 особи, від 30 до 44 років (Н2) – 17 осіб, від 45 до 59 років (Н3) – 16 осіб, від 60 до 74 років (Н4) – 17 осіб, від 75 до 89 років (Н5) – 24 особи, та понад 90 років (Н6) – 5 осіб. Інша група - пацієнти психоневрологічного диспансеру м. Донецька з діагнозом „ініціальна стадія ХА з раннім початком”, обох статей віком від 50 до 65 років (21 особа). Диференціальна діагностика деменції проводилася співробітниками кафедри психіатрії Донецького державного медичного університету ім. М. Горького з використанням критеріїв DSM-IV (Diagnostic state manual). Обстежувані пацієнти не мали судинної патології та черепно-мозкових травм. Результати психологічного тестування (MMSE – mini mental state examination test) (Folstein, 1976) складали 20 – 24 бали, а рентгенівського томографічного сканування мозку (розширення шлуночків мозку та субарахноідального простору) відповідали тим, що є при ХА. Досліджені всіх груп мали збережені функції зору та слуху. Дослідження проводилися за допомогою діагностичного комплексу “Amplaid MK15” (Італія). Час СМР (мс) реєструвався автоматично і відображував латентний період від моменту пред'явлення сигнального стимулу до моменту натискання кнопки. За коректність реалізації СМР (%) приймалось значення, що рахувалось як відношення кількості здійснених реакцій на сигнальний стимул до кількості пред'явлених сигнальних стимулів. Для запису ППП використовували стандартні ЕЕГ електроди (Ag/AgCl), які розташовували на поверхні голови за системою 10/20: активні електроди - у відведеннях Cz і Oz, референтний – загальний вушний електрод (A1+A2) і заземлюючий електрод – Fpz. Міжелектродний опір не перевищував 5 кОм. При записі смуга пропускання підсилювача складала від 0,1 до 50 Гц. Епоха аналізу дорівнювала 750 мс після пред'явлення стимулу. Усереднення проводилося за 100 записами (Cohen J., Polich J. 1997; Гнездицкий В.В., 1997). При проведенні електрофізіологічного експерименту досліджуваний розташовувався в зручному кріслі в стані неспання. Перед проведенням тестування проводилося роз'яснення завдання та короткочасне тренування без реєстрації. Стимули зорової та слухової модальності пред'являлися згідно oddball парадигми (псевдовипадкової послідовності з заданим рівнем вірогідності). Імовірність появи сигнального (значущого) стимулу складала 20%. Міжстимульний інтервал, як для зорових, так і для слухових тестів складав 2 с. Зорова стимуляція проводилася за допомогою телевізійного монітора чорно-білого зображення, розташованого на відстані 1,5 м від досліджуваного. Сигнали (реверсивний шаховий патерн) з кутовим розміром квадратів 60' розцінювали як сигнальні, а 120' – як фонові. Контраст запропонованого зображення складав 100%, ясність - 200 кд/м2 (100%). Слухові стимули – “чистий тон”, пред'являлися бінаурально з частотою 4000 Гц для сигнального стимулу та 1000 Гц - для фонового стимулу. Інтенсивність сигнального та фонового стимулу складала 100 дБ рівня звукового тиску (Goodin D., 1994). Тести зі стимулами обох модальностей проводили при різних рівнях уваги. У режимі неактивної уваги досліджуваний сприймав пропоновані сигнали, не виконуючи будь-яких дій. У режимі активної уваги на появу сигнального стимулу досліджуваний реагував натисканням кнопки. Обробка отриманих результатів проводилася параметричними (t-критерій Ст'юдента) та непараметричними методами статистичного аналізу (Т-критерій Вілкоксона, U – критерій Манна-Уітні). Кореляції між значеннями рахувалася за допомогою методів канонічної кореляції, а також за Спірманом (Кендал М., Стюарт А., 1973; Боровіков В., Боровіков І., 1997). Аналіз часових послідовностей проводився з використанням алгоритму швидкого перетворення Фур'є (Box G., Jenkins G., 1976). Для опису змін показників використовували регресійний аналіз із застосуванням лінійних та нелінійних моделей (експонентної та кусково-лінійної), (Мисюк Н., 1976; Боровіков В., Боровіков І., 1997, 1998). Результати досліджень та їх обговорення. СМР містить у собі такі стадії обробки інформації, як: сприйняття сенсорного сигналу; усвідомлення його, сприйняття рішення, та реалізація моторної реакції. Кожен етап цього процесу впливає на результат дії. Було визначено, що з віком час СМР на стимули зорової та слухової модальності зростав, а коректність знижувалася. Вікові зміни цих показників носили нелінійний характер. Час і коректність реалізації реакції були зв'язані між собою зворотною залежністю, що в однаковій мірі була виявлена для зорової та слухової стимуляції (r = -0,59, p<0,01) (рис.1). Середні значення часу СМР на зорові стимули перевищували значення часу реакції на слухові стимули у всіх вікових групах, за винятком Н6 (90 років і більше). Ця різниця складала від 98 мс до 144 мс. До 75 років коректність СМР на зорові та слухові стимули не відрізнялася. У старшому віці на зорові стимули відзначалося більше правильних відповідей, ніж на слухові. Критичний вік, після якого швидкість або спрямованість змін досліджуваних показників значно змінюється, для часу і коректності реалізації реакції збігалися в межах однієї модальності. Для слухової стимуляції критичний вік дорівнював 58 років, для зорової - 73 роки. До критичного віку зміни часу реакції відбувалися повільно, для зорової стимуляції 1 мс за рік, для слухової 0,63 мс за рік. Середні значення коректності реалізації реакції в цьому віковому діапазоні знаходились на рівні 95 – 97 %. Після досягнення критичного віку швидкість змін, що спостерігаються в першому часовому відрізку, зростає на порядок і дорівнює для слухової стимуляції 6,18 мс за рік, а для зорової - 5 мс за рік. Після критичного віку зниження коректності виконання тесту також стає більш швидким. Швидкість зростає від 0,02 % за рік до 0,21 % за рік – для слухової стимуляції, і від 0,05 % за рік до 0,82 % за рік – для зорової. Більш висока швидкість і ранній початок старіння структур мозку, що беруть участь в аналізі слухової інформації, зменшує розходження в часі реакції і збільшує - в коректності виконання СМР в старому віці. Зв'язок показників СМР з електричною активністю мозку.

Рис.1. Вікова динаміка часу СМР (А) і коректності реалізації (В) на слухову та зорову стимуляцію. Представлено середні значення і стандартну помилку, Н1-Н6 – вікові групи, * - достовірні відзнаки (p <0,05).

ППП, що є ендогенними потенціалами, відбивають всі етапи обробки інформації: від сприйняття сенсорного сигналу, до запуску рухового акту (рис. 2). Для слухових ППП відзначалися достовірні (p <0,05) кореляційні зв'язки параметрів компонентів з показниками СМР. Проте, критичний вік, що був визначений для часу і коректності реалізації реакції, у значній мірі визначали зв'язки цих показників з компонентами ППП. До 58 років відзначалися кореляційні зв'язки часу реакції з латентним періодом компонента N2 (r = 0,51, p<0,05), інтервалом N1P2 (r = 0,41, p<0,05) і розмахом амплітуд N2P3 (r = -0,48, p<0,05). Отримані дані свідчать про те, що до 58 років на час СМР переважно впливають процеси, пов'язані з автоматичним виявленням сенсорного сигналу (N1P2, N2), і в меншій мірі - з його усвідомленим розпізнаванням (N2P3). На цьому часовому проміжку відзначалися кореляційні зв'язки коректності реалізації тесту з амплітудами компонентів N1 (r = -0,41, p<0,05) і N2 (r = -0,41, p<0,05). Такий характер зв'язку вказує на те, що коректність виконання тесту визначається неусвідомленою увагою до пропонованих сенсорних сигналів, тобто, ступенем залучення неспецифічних систем мозку в процес автоматичної диференціації стимулів. Після 58 років знижувалась щільність зв'язку часу СМР з інтервалом N1P2 (r = 0,38, p<0,05) та з'являлися нові кореляції з латентним періодом компонентів P2 (r = 0,39, p<0,05) та P3 (r = 0,38, p<0,05). Останнє свідчить про те, що в розглянутому віковому діапазоні на час реакції вплив автоматичних процесів виявлення якостей сенсорного сигналу (N1P2, P2) знижується, а зростає роль процесів усвідомленого сприйняття та диференціації стимулів з подальшим формуванням моделі рухової реакції (P3). Прогресуюче зменшення коректності виконання тесту, що відзначалося після 58 років, супроводжувалося зміною кореляційних зв'язків. У цій віковій групі на коректність реалізації СМР впливали амплітуда компонента P3 (r = 0,39, p<0,05) та розмах амплітуд N2P3 (r = 0,42, p<0,05). Отже, зниження коректності може розцінюватися як наслідок зменшення обсягу оперативної пам'яті й уваги при усвідомленому впізнаванні та диференціації значущих слухових стимулів. Для зорових ППП також була характерна кореляція ряду показників з СМР. До 73 років такими показниками були: латентні періоди компонентів N2 (r =0,45, p<0,01), p3 (r =0,49, p<0,01) та N4 (r =0,45, p<0,01) міжпікових інтервалів P2N2 (r =0,53, p<0,01) і амплітуди P2 (r =0,28, p<0,05). Після 73 років характер зв'язків суттєво змінився. З'явилися нові кореляційні зв'язки з амплітудою Р3 (r = -0,49, p<0,05), розмахом амплітуд P3N4 (r = -0,55, p<0,05) та інтервалом P3N4 (r = -0,61, p<0,01). Таким чином, до критичного віку (73 років), час СМР визначався часом, витраченим в однаковій мірі як на автоматичне виявлення змін параметрів зорового стимулу (P2N2, N2) і рівнем уваги до цих стимулів (P2), так і на усвідомлені процеси пізнавання і формування програм руху (P3, N4). Після 73 років ефективність і швидкість виконання реакції визначали тільки усвідомлені неавтоматичні процеси категоризації образу й ініціації руху (P3, P3N4). Значимі кореляційні зв'язки коректності реалізації СМР до 73 років відзначалися тільки для розмаху амплітуд P1N1 (r =0,34, p<0,05). Можливо саме зниження рівня уваги, що виявляється в зменшенні розмаху амплітуд P1N1 є визначальним для коректності реалізації СМР у цьому віці. Після 73 років коректність виконання тесту визначається іншим параметром ППП - інтервалом P3N4 (r = 0,61, p<0,01). Саме цей комплекс ППП є електрофізіологічним корелятом процесу прийняття рішення, що здійснюється при ведучій ролі лобової кори. При цьому інформація надходить у прецентральну область кори, де і формується модель руху. Вікова динаміка латентних періодів компонентів слухових ППП. Значимі кореляційні зв'язки з віком досліджуваних були відзначені для латентних періодів компонентів P2 (r = 0,35, p<0,05), N2 (r = 0,43, p<0,01), P3 (r = 0,62, p<0,001) і N4 (r = 0,62, p<0,001). Зміни цих параметрів виявлялися в збільшенні латентних періодів компонентів пропорційно віку. Лінійно зростали латентні періоди компонентів P2 (0,46 мс за рік) і N4 (2,71 мс за рік). Вікові зміни латентних періодів N2 та P3 були нелінійними. До 72 років збільшення латентного періоду N2 відбувалося зі швидкістю 1,29 мс за рік, а після цього віку зі швидкістю 5,48 мс за рік. До 58 років збільшення латентного періоду P3 відбувалося зі швидкістю 1,16 мс за рік, а після цього віку – 2,4 мс за рік. Вікова динаміка латентного періоду P3 описувалася рівнянням експоненти Y=319,24+exp(1,02+(0,04)*X). Вікова динаміка латентних періодів компонентів зорових ППП. Значимі кореляційні зв'язки з віком (p<0,01) досліджуваних були відзначені для латентних періодів компонентів: P1 (r = 0,46), P2 (r = 0,41), N2 (r = 0,53), P3 (r = 0,55) і N4 (r = 0,48). Латентні періоди пізніх компонентів зорових ППП: N2, P3 і N4 зростали пропорційно віку. Динаміка вікових змін компонентів ППП, за винятком компонента N4, була нелінійна. Латентний період P3 був пов'язаний з віком експонентною залежністю (y = 208,96 + exp (4,94 + (0,01) * x). Подібна картина вікової динаміки компонентів P1 і N1, а також збіг критичного віку дозволили виділити їх у комплекс P1N1. До 35-40 років значення цих показників знижувалися зі швидкістю 5,74 мс за рік - для P1 і 7,09 мс за рік – для N1. Після зазначеного віку латентні періоди цих компонентів зростали зі швидкістю 0,35 мс за рік і 0,04 мс за рік відповідно. Латентний період компонента P2 до 55 років знижувався на 0,5 мс за рік, а після критичного віку - збільшувався на 0,9 мс за рік. Комплекс пізніх хвиль N2, P3 та N4 мав односпрямовану вікову динаміку.

Рис.2. Слухові (А) та зорові ППП (В) у контрольній групі. Зазначено основні компоненти та часові інтервали, що відповідають етапам: 1 - сприйняття сенсорного сигналу, 2 - усвідомлення й прийняття рішення, 3 - запуску моторної програми.

Темпи зростання латентного періоду компонента N2 до 55 років складали 0,73 мс за рік, а після критичного віку - знижувалися на 0,15 мс за рік. Для P3 швидкість подовження латентного періоду до 42 років була нижче (0,05 мс за рік), ніж після цього віку (2,4 мс за рік). Пізня негативна хвиля N4 зростала зі швидкістю 1,69 мс за рік у всьому досліджуваному віковому діапазоні. Вікова динаміка амплітуд компонентів слухових ППП. Для амплітуд компонентів слухових ППП були виявлені значимі (p<0,05) кореляційні зв'язки з віком досліджуваних за компонентами: N1 (r = 0,38), P2 (r = 0,28), N2 (r = 0,45). Амплітуди компонентів P2 і N2 лінійно зростали зі швидкістю 0,08 мкВ за рік і 0,11 мкВ за рік відповідно. Для амплітуда компонента P3 в діапазоні від 20 до 30 років, відзначалися високі кореляційні зв'язки (r = 0,71, p<0,05), коли амплітуда P3 знижувалася зі швидкістю 2,19 мкВ за рік. Після 30 років змін амплітуди P3 не відбувалося (0,04 мкВ за рік). Амплітуда компонента N1 змінювалася за складною зворотною S-подібною залежністю із критичними періодами у 32 та 66 років. До 32 років амплітуда цього компонента зростала зі швидкістю 0,91 мкВ за рік. З 33 до 66 років значення стабілізувалися на рівні 4,11 мкВ, а після цього віку амплітуда знову зростала зі швидкістю 0,32 мкВ за рік. Подібна вікова динаміка відзначалася і для компонента P1. Амплітуди N4 з віком не змінювалася, дорівнюючи –3,72 мкВ. Вікова динаміка амплітуд компонентів зорових ППП. Для амплітуд компонентів зорових ППП, таких як N0, P1, N1 та P3 був присутній двофазний характер змін. Критичний вік для компонентів N0, P1 та P3 відповідав 55 рокам, а для N1 – 35 рокам. До критичного віку амплітуди цих компонентів зростали зі швидкістю: N0 на 0,25 мкВ за рік (r = 0,52, p<0,05), P1 на 0,26 мкВ за рік (r = 0,35), N1 на 0,71 мкВ за рік (r = 0,65, p<0,05), P2 на 0,27 мкВ за рік (r = 0,55, p<0,05). Амплітуда пізньої позитивної хвилі P3, на відміну від перерахованих вище компонентів, до 55 років знижувалася на 0,14 мкВ за рік (r = -0,42, p<0,05). Після критичного віку амплітуди N1, P2 і P3 практично не змінювалися. Для інших компонентів відзначалося зниження амплітуд: N0 – на 0,14 мкВ за рік (r = -0,38, p<0,05), P1 – на 0,3 мкВ за рік (r = -0,43, p<0,05). Амплітуда компонента N2 до 50 років практично не змінювалася, залишаючись на рівні -7,28 мкВ. Після зазначеного віку спостерігалося збільшення амплітуди N2 на 0,1 мкВ за рік (r = 0,45, p<0,05). Критичний вік для амплітуди N1 дорівнював 35 рокам, для інших компонентів - 50-55 рокам. Порівняльний аналіз ППП різної модальності вказує на більш складний компонентний склад зорових викликаних відповідей. Загальні тенденції вікових змін пізніх компонентів зорових та слухових ППП (N2, P3, N4), що відбивають процеси усвідомлення стимулу й ухвалення рішення, запуск і реалізацію моторного акта, вказують на їх модально-неспецифічний характер. Сенсорна специфічність ППП виявлялася в більшому ступені для ранніх (N2, P3, N4) компонентів ППП. Спектральний аналіз ППП. У слуховій oddball парадигмі пред'явлення двох альтернативних стимулів приводило не тільки до зміни компонентного складу ППП, але і спектра частот, що його формують. При стимуляції частими стимулами, у режимі пасивного сприйняття, на спектрограмі реєструвалася активація в широкому діапазоні частот з експоненціальним спадом до високих частот. Максимум приходився на смугу дельта (0,439 ± 0,071 у.о.) і тета-ритмів (0,440 ± 0,030 у.о.). Рідкий стимул змінював співвідношення амплітуд в основному на частоті тета-ритму (0,228 ± 0,027 у.о.), тоді як інші частотні діапазони змінювалися у меншій мірі. У режимі активації уваги рідкий, сигнальний стимул приводив до підвищення потужності в діапазоні дельта- (0,437 ± 0,078 у.о.) та тета-ритмів (0,261 ± 0,026 у.о.), а також сильному зниженню потужності в альфа- (0,059 ± 0,005 у.о.) та бета-діапазонах (0,004 ± 0,0001 у.о.). При активації уваги на частий фоновий стимул суттєво знижувалися спектр потужності: тета- (0,116 ± 0,014 у.о.), альфа- (0,067 ± 0,005 у.о.) і бета-ритму (0,008 ± 0,001 у.о.), та зростав дельта-ритму (0,470 ± 0,066 у.о.). Зниження імовірності пред'явлення стимулу приводило до підвищення спектра потужності в діапазоні тета-ритму. Спектрограма зорових ППП, записаних у фоновому режимі, мала максимальні значення спектра потужності в смузі альфа-ритму, що складав 0,605 ± 0,032 у.о. Інші частотні діапазони були виражені значно менше. Пред'явлення рідкого стимулу приводило до підвищення потужності дельта-ритму (0,374 ± 0,074 у.о.) та зниження потужності тета- 0,124 ± 0,012 у.о., альфа- 0,073±0,007 у.о. і бета-ритму 0,010 ± 0,001 у.о. Постановка задачі на виконання СМР в парадигмі oddball привела до змін у спектральному складі ППП як на сигнальний, так і на фоновий стимул. На фоновий стимул максимум спектра потужності змістився з альфа-ритму в діапазон дельта-ритму (0,456 ± 0,077 у.о. По мірі спадання спектру потужності, були розташовані: альфа-ритм (0,273 ± 0,015 у.о. ), тета-ритм (0,245 ± 0,022 у.о.), і бета-ритм (0,014 ± 0,002 у.о.). Спектрограма на сигнальний стимул мала один, яскраво виражений максимум у діапазоні дельта-ритму (0,419 ± 0,064 у.о.), на тлі значного зниження потужності у всіх інших частотних смугах. Таким чином, як при слуховій, так і при зоровій стимуляції виявлялись однакові закономірності перерозподілу ритмічної картини ППП. Поява рідкого випадкового стимулу в пасивному режимі сприйняття приводила до збільшення частки повільних хвиль у викликаній відповіді, що супроводжується появою в ППП додаткових компонентів N2 і P3a. Постановка задачі з дискримінацією і виконанням моторної реакції приводила до значного зниження амплітуд усіх частотних смуг, за винятком дельта-ритму. При цьому в ППП з'явились нові низькочастотні та високоамплітудні компоненти P3b і N4, а також була значно підвищена амплітуда негативних компонентів N1 та N2, викликаних неспецифічною модуляцією додатковою негативною хвилею – PN (Наатанен Р., 1998). Істотні відмінності відповідей на зорові та слухові стимули виявлялися в наявності феномену домінування альфа-ритму у зорових ППП. Вікова динаміка спектральних характеристик ППП у слуховій oddball парадигмі. Аналіз кореляцій спектра потужності ППП з віком показав, що переважна маса значущих кореляцій була виявлена з окремими вузькими спектральними ділянками ЕЕГ діапазонів. У діапазоні дельта-ритму це була смуга від 1,8 - 2,5 Гц, де коефіцієнти кореляції коливалися від r = -0,39 до r = -0,53 (p<0,05). Значення нормованого спектра потужності монотонно зменшувалися зі швидкістю 1*10-2 у.о. за рік, прискорюючись до 3*10-2 у.о. за рік після 72 років. Частотні складові в діапазоні альфа-ритму з віком експоненціально зростали, проте до 67 років збільшення спектра потужності відбувалося досить повільно (5*10-4 у.о. за рік). Після критичного віку швидкість росту збільшилася на порядок до 5*10-3 у.о. за рік. Значимі кореляційні зв'язки спектра потужності ППП у смузі тета-ритму відзначалися на відрізку до 46 років та після цього віку. До 46 років значення спектра потужності знижувалися зі швидкістю 2*10-3 у.о. за рік, стабілізувався на рівні 0,04 до 64 років, після чого зростали зі швидкістю 1*10-2 у.о. за рік. Динаміка бета-ритму мала схожу картину. Основні частотні смуги, що корелюють з віком лежали в діапазоні від 16,5 до 16,7 Гц (від r = 0,38 до r = 0,42, при p<0,05) і від 35,5 до 40 Гц із тією же силою зв'язку. До 46 років значення спектра потужності знижувалися трохи повільніше, ніж для тета-ритму (2*10-4 у.о. за рік), після чого стабілізувався на рівні 3*10-3 у.о., а після 64 років зростав зі швидкістю 1*10-3 у.о. за рік. Таким чином, зміна спектральних характеристик слухових ППП на рідкий значимий стимул просліджувалась для окремих, досить вузьких, діапазонів частот у межах розглянутих спектральних смуг ЕЕГ ритмів. Ці зміни носили в основному нелінійний характер, що виявлялося в експоненціальному зниженні потужності дельта-ритму і збільшенні потужності альфа-ритму. Зміни тета і бета-ритму мали складну динаміку з фазами зменшення, стабілізації та збільшення потужності. Вікова динаміка спектральних характеристик ППП у зоровій oddball парадигмі. Середні значення спектра потужності зорових ППП на значущий стимул із залученням уваги не демонстрували достовірних зв'язків з віком досліджуваних. Проте, в усіх спектральних діапазонах виявлялися вузькі частотні смуги, де спектр потужності корелював з віком. Дельта діапазон у смузі від 2,5 Гц до 3,3 Гц мав кореляційний зв’язок з віком на рівні від r = -0,32 до r = -0,47, (p<0,05). Максимальні значення приходилися на смугу 2,83 Гц. З віком спектр потужності цього діапазону дельта-ритму зменшувався зі швидкістю 0,01 у.о. за рік. Значення тета-ритму на всьому віковому проміжку залишалися на одному рівні, порядку 0,22 у.о. Альфа і бета-ритм мали складну динаміку змін спектра потужності у вузьких частотних діапазонах. Для альфа-ритму таким був діапазон від 12,2 до 12,8 Гц (r = 0,31 до r = 0,36), для бета-ритму - смуга 39 – 40 Гц (від r = 0,33 до r = 0,37). Для цих частотних смуг була відзначена позитивна вікова динаміка, ступінь виразності якої визначала критична точка (63 роки). Для альфа смуги швидкість наростання потужності нормованого спектра до критичної точки складав 8*10-4 у.о. за рік, а після цього віку вона ставала на порядок вище, 8*10-3 у.о. за рік. Для бета-ритму до критичної точки (63 року) ці зміни були менш динамічні (8*10-6 у.о. за рік), ніж після неї (6,3 10-5 у.о. за рік). Таким чином, у візуальному тесті спектральні характеристики ППП з віком перетерплюють зміни. Для рідкого сигнального стимулу вони виявляються в зниженні потужності дельта-ритму і нелінійному підвищенні спектра потужності в частотах альфа і бета-ритмів. Для цих частот відзначається наявність критичної точки, що дорівнює віку 63 роки. Після цього віку швидкість росту спектра потужності збільшується. Для спектрограм ППП як зорової, так і слухової модальності характер змін мав ряд загальних рис. Спектр потужності вузьких частотних смуг на частоті альфа-ритму з віком змінювався за експонентною залежністю. Подібний характер змін спостерігався для пізніх (N2, P3) компонентів зорових і слухових ППП. Спектральний аналіз зорових і слухових ППП у групі ХА. Модифікація компонентного складу ППП при ХА приводила до змін їхніх спектрограм. Пред'явлення частих стимулів у пасивній слуховій oddball парадигмі в пацієнтів з ХА приводило до генерації партерна ППП з максимальними значеннями спектра потужності в смузі дельта-ритму (0,39 ± 0,07 у.о.), що відповідало спектральному максимуму в контрольній групі (0,44 ± 0,08 у.о.). Проте ступінь виразності високочастотних діапазонів був значно нижче. Ця відмінність була достовірна для смуги тета (0,04 ± 0,01 у.о., у нормі 0,44 ± 0,03 у.о., p<0,05) і альфа-ритму (0,06 ± 0,007 у.о., у нормі 0,23 ± 0,02 у.о., p<0,05). При цьому на ППП у хворих ХА відзначається зниження амплітуди V-комплексу. У нормі, для зазначеного режиму реєстрації ППП характерна наявність в однаковому ступені виражених смуг у діапазоні дельта (0,44 ± 0,08 у.о.) і тета-ритму (0,44 ± 0,03 у.о.). Зазначена закономірність присутня не тільки для слухових ППП, а також і для зорових ППП (дельта-ритм 0,33 ± 0,05 у.о., тета-ритм 0,34 ± 0,04 у.о.). При цьому для зорових ППП виявляється характерний як для модальності стимулу, так і для точки реєстрації (Oz) спектральний максимум у діапазоні альфа-ритму (0,61 ± 0,032 у.о.). У групі ХА такого викиду в діапазоні альфа-ритму не відзначалося (0,20 ± 0,036 у.о.), а максимуми амплітуди спектра потужності знаходилися в низькочастотній смузі тета-ритму. Зміна частого стимулу рідким, без залучення до нього уваги, приводило до орієнтованої реакції. Це спричиняло зміну компонентного складу ППП і його спектральних складових. У нормі це виявлялося в додатковій модуляції ППП комплексом MMN, а для візуальних стимулів генерацією компонентів P2 і N2. На спектрограмі це приводило до стійкого домінування максимуму в смузі дельта-ритму, як для слухових (0,40 ± 0,07 у.о.), так і для зорових стимулів (0,37 ± 0,08 у.о.). В інших частотних діапазонах амплітуда значно знижувалася. Подібна картина відзначалася й у групі ХА, проте при цьому зовсім не була виражена модальна специфіка спектрограм зорових та слухових ППП, характерна для норми. Специфічність виявлялася в тім, що в спектрограмі ППП на зоровий стимул у цьому режимі стимуляції, відзначалося значне зниження амплітуд тета (0,12 ± 0,02 у.о.), альфа (0,07 ± 0,005 у.о.) та бета-ритмів (0,01 ± 0,001 у.о.). Пред'явлення фонового стимулу в тесті із залученням уваги, у здорових досліджуваних приводило до однотипної зміни частотного спектра слухових та зорових ППП. У нормі воно складається із підвищення потужності низькочастотного дельта-ритму (від 0,44 ± 0,08 у.о. до 0,47 ± 0,07 у.о., p<0,05 для слухових ППП та від 0,33 ± 0,05 у.о. до 0,46 ± 0,08 у.о., p<0,05 для зорових ППП) на тлі значного зниження амплітуди в інших частотних діапазонах (у порівнянні з фоновим стимулом без виконання задачі). При цьому в слухових ППП амплітуда частотної смуги тета діапазону знижувалася від 0,44 ± 0,03 у.о. до 0,12 ± 0,02 у.о., p<0,05, альфа діапазону від 0,23 ± 0,02 у.о. до 0,07 ± 0,005, p<0,05 та бета діапазону від 0,02 ± 0,002 у.о. до 0,008 ± 0,001 у.о., p<0,05. У зорових ППП амплітуда частотної смуги тета діапазону знижувалася від 0,34 ± 0,04 у.о. до 0,25 ± 0,02 у.о., p<0,05, альфа діапазону від 0,61 ± 0,032 у.о. до 0,27 ± 0,015, p<0,05 та бета діапазону від 0,04 ± 0,007 у.о. до 0,014 ± 0,003 у.о., p<0,05. У групі ХА при пред'явленні фонового стимулу в тесті із залученням уваги, розвивалася зовсім інша реакція. Незалежно від модальності стимулу максимальні значення спектра потужності зміщувалися в смугу альфа-ритму (від 0,06 ± 0,007 у.о. до 0,48 ± 0,06 у.о., p<0,05 у слухових ППП та від 0,20 ± 0,036