ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ МЕЖПОЛУШАРНАЯ
АСИММЕТРИЯВЫЗВАННОЙ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ АКТИВНОСТИ МОЗГА В ПРОЦЕССЕ ПОЗИЦИОННОЙ КОМПЬЮТЕРНОЙ ИГРЫ
Клочкова Ольга Ивановна,кандидат физ.-мат.наук, доцентТихоокеанский государственный медицинский университет, Владивосток, Россия
Воробьёва Елена Юрьевна, преподаватель,Тихоокеанский государственный медицинский университет, Владивосток, Россия
Погорелова Ирина Владимировна ст.преподаватель, Тихоокеанский государственный медицинский университет, Владивосток, Россия,
Старцева Марина Сергеевна, ст. преподаватель,Тихоокеанский государственный медицинский университет, Владивосток, Россия
Шабанов Геннадий Анатольевич, старший научный сотрудник Научно-исследовательский центр «Арктика» ДВО РАН Владивосток, Россия
Рыбченко Александр Алексеевич, доктор технических наук, профессор, Научноисследовательский центр «Арктика» ДВО РАН Владивосток, Россия
Аннотация.
В работе анализируется наличия межполушарной асимметрии вызванной электромагнитной активности мозга в диапазоне тетаи медленных ритмики с помощью регистрации функции спектра вызванной электромагнитной активности мозга в процессе второго сеанса позиционной компьютерной игры
Abstract
This study explores the presence of interhemispheric asymmetry caused by the electromagnetic activity of the brain in the range of theta and slow rhythm using the registration functions of the spectrum called the electromagnetic activity of the brain during the second session positional computer games
Ключевые слова: тета волны; медленные волны; спектральная функция вызванная электромагнитная активность мозга.
Keywordstheta waves; slow waves; spectral function caused by electromagnetic activity of the brain
Введение. Функциональная межполушарная асимметрия мозга, т.е. когда левым полушарием выполняются одни психологические функции, а правым — другие, и одно из них ведущее (доминантное). Вопросы проявления различной активности волн при работе левого и правого полушарий головного мозга неоднократно рассматривались различными авторами, как медицинского направления, так и в сфере создания различных психологических тестов[1,2].
Данное исследование продолжает работу по рассмотрению проявления этого свойства при воздействиина специализированные области коры головного мозга в виде вызваннойэлектромагнитной активности, сконцентрированной в фокусах максимальной активности.Процессы, связанные с памятью, принятием решения, обычно связывают с появлением изменений ритмов мозга в диапазонах: тета(4-8 гц), дельта(1-4 гц) и медленных (1-0,3 гц). Основываясь на предположении, что все подкорковые образования разнесены в частотном пространстве и кратковременно способны генерировать почти весь спектр частот, можно выделить определенную заинтересованность в генерации и обработке частотной информации гиппокампа (3-6 гц), гипоталамуса (0,9-2 гц); стриатума (0,2-0,8 гц) [3].
Целью работы–анализ наличия(отсутствия) межполушарной
асимметриивызванной электромагнитной активности мозга (в диапазоне тета(4-8 гц) и медленных(0,2-1 гц)ритмики с помощью регистрации функции спектра вызванной электромагнитной активностимозга(СВЭМА) в процессе второго сеанса позиционной компьютерной игры[1]
Методы. Измерения выполненыв лаборатории нейрокибернетики НИЦ «Арктика» ДВО РАН на программно-аппаратном комплексе с регистратором спектра «МЭгИ-01» и аппаратом нормализации и коррекции функций «АНКФ-01» [4,5]. Полоса охвата фильтров составила от 0,2 до 27 гц. Время суммации составило 160 секунд (длительность кадра). В течение кадра с двух электродов, расположенных по схеме Крейнляйна, с одним общим вертикальным электродом, находящимся на сагиттальной линии головы в верхней части роландовой борозды, регистрировались частотные составляющие вызванной электромагнитной активности мозга испытуемых. На основе быстрого преобразования Фурье строилась разностная спектральная функция, СеАНС 2– ФОН 1: т.е. функция СВЭМА испытуемого в состоянии с открытыми глазами минус функция СВЭМА испытуемого в состоянии фона с открытыми глазами без интеллектуальной нагрузки. Цифры на рис.1-3 означают порядковый номер кадра: например, СеАНС С1-Ф3 расшифровывается как СВЭМА первого сеанса игры без спектральной функции испытуемого, полученной перед первой игрой (последний фон).
Для анализа данных использовались значения 638 точек спектральной матрицы измерений, для которых изменение разностной спектральной функции составило не менее чем 30%. Фоновые замеры регистрировались до начала закрытия глаз. В случае игрыв фоновом состоянии (перед компьютерной игрой) перед испытуемым стоял включенный ноутбук с позиционной игрой: испытуемый двигал компьютерную мышь и производил клики бесцельно[4].
Рис.1 Разностная спектральная функция вызванной электромагнитной активности мозга «Сеанс2-фон3» для испытуемых во втором сеансе позиционной компьютерной игры: пунктиром обозначена функция левого полушария.
Измерены данные разностной спектральной функции пяти испытуемых – женщин в возрасте от 23 до 58 лет, взаимодействующих с ноутбуком в процессе четырех сеансов (кадров) позиционной компьютерной игры [1].. Статистический анализ проводился в программах Statistica 10, вычисления и графики сделаны в MSExcel 2010. Использовалась только непараметрическая статистика при доверительной вероятности Р=0,95
Результаты. На рис.1 приведенаразностная спектральная функция вызванной электромагнитной активности для испытуемых во втором сеансе позиционной компьютерной игры: пунктиром обозначена функция левого полушария. Как видно из рис. 1, разностная функция левого полушария максимальна в группах частот F5 и F7. Эти частоты соответствуют работе гипоталамуса и стриатума, с частотой менее 1,6 гц. Известно, что медленные ритмы связывают с периодическими колебаниями метаболической активности мозговой ткани, которая характеризуется медленными колебаниями внеклеточного кислорода и локального кровотока [6]. Видимо, во втором сеансе (кадре) игры, проявилось влияние химических процессов, связанных с формированием и дальнейшим использованием следов памяти и, возможно, формированием новых связей нейронных сетей, которые требуются для решения задач в позиционной компьютерной игре.
Критерий Колмогорова-Смирнова указывает на значимость различий (рис. 2) медленных волн разностной спектральной функции, регистрируемой с каждого полушария испытуемых во втором сеансе игры.
Рис.2 Критерий Колмогорова-Смирнова при сравнении разностной функции
левого и правого полушария в диапазонах медленных римов вызванной активности мозга испытуемых во 2 сеансе игры
Диапазону тета волн гиппокамампа соответствует группа частот F3 иF2-5. На рис.3 выделены эти частоты для разностной функции. Пространственно мозгу соответствует область С. Как видно, в этой области в основном преобладает разностная функция правого полушария(сплошная кривая). А в левом полушарииидет торможение, т.е.функция левого полушария достигает минимума на участках С6 и С2 (рис.3). На участке С6разностная функция правого полушария достигает максимума (идет возбуждение). Согласно непараметрическим критериям (Колмогорова-Смирнова и МаннаУтнии) различие разностных функций для левого и правого полушария мозга испытуемых во втором сеансе позиционной компьютерной игры незначимы в тета- диапазоне.
Опираясь на вышесказанное и, согласно данным, приведенным на рис. 1-3, с большой долей вероятности можно сделать вывод, что во втором сеансе позиционной компьютерной игры межполушарная ассиметрия мозга испытуемых проявляется
Рис.3 Разностная функция вызванной электромагнитной активности мозга испытуемых «Сеанс 2-фон 3»: пунктиром обозначено левое полушарие.
В разностной спектральной функции СВЭМА в диапазоне медленных волн с частотой менее 1,5 гц. В диапазоне тета волн различие для левой и правой разностной спектральной функции незначимо.
Заключение. Результаты анализа показали, что межполушарную асимметрию мозга можно проследить с помощью спектральной функции вызванной электромагнитной активности мозга испытуемых. Анализ показал, межполушарная асимметрия мозга испытуемых во втором сеансе компьютерной позиционной игрызначима в диапазоне медленных волн вызванной электромагнитной активности испытуемых женского пола в возрасте от 23 до 58 лет.
Литература.
1. Клочкова О.И. Количественная оценка использования кратковременного эпизодического буфера рабочей памяти студентов при взаимодействии с компьютером //Тихоокеанский медицинский журнал. 2014. №3. С.93-96.
2. Павлова л.П., Романенко А.Ф. Системный подход психофизиологическому исследованию мозга человека. -л.: Наука, 1988.-213 с.
3. Шабанов г.А., Максимов А.л., Рыбченко А.А. Функционально – топическая диагностика организма человека на основе анализа ритмической активности головного мозга.- Владивосток: Дальнаука, 2011.- 206 с.
4. Патент на полезную модель № 72395. Заявка №2007145888. Приоритет от 3 декабря 2007 г. Магнитоэнцефалографический спектральный анализатор сумматор биопотенциалов головного мозга человека. Авторы: лебедев ю.А., Шабанов г.А., Рыбченко А.А., Максимов А.л. гУ РЧ МНИЦ «АРКТИКА» ДВО РАН, директор Максимов А.л. Опубликовано: 20.04.2008 года бюл. №11
5. A.A. Ribchenko, g.A. Shabanov, U.A. Lebedev, V.I. Korochentcev. RS MEgI-01 Coil Recorder of Spectrum of Magnetoelectric Activity of Human Brain // Biomedical Engineering. Vol. 47, No.6. – March, 2014. – pp. 282-284.
6. Кропотов ю.Д. Количественная ЭЭг, когнитивные вызванные потенциалы мозга человека и нейротерапия/ Перевод с англ. под ред. В.А.Пономарева.- Донецк: Издатель Заславский А.ю., 2010.- 512 с.