Электронный научный журнал
Современные проблемы науки и образования
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,813

ИЗМЕНЕНИЯ ЭЭГ В ОТВЕТ НА ОЛЬФАКТОРНУЮ СТИМУЛЯЦИЮ У ЛИЦ С АЛКОГОЛЬНОЙ ЗАВИСИМОСТЬЮ

Галкин С.А. 1 Савочкина Д.Н. 1 Кисель Н.И. 1 Бохан Н.А. 1
1 Научно-исследовательский институт психического здоровья Федерального государственного бюджетного научного учреждения «Томский национальный исследовательский медицинский центр Российской академии наук»
Одним из механизмов развития зависимого поведения является формирование генератора патологически усиленного возбуждения, который гиперактивирует центральную нервную систему (ЦНС). Повышенная активность ЦНС приводит к изменению восприятия сенсорных раздражителей. Тем не менее многочисленные исследования почти все основаны на визуальной или слуховой стимуляции. В качестве сенсорных стимулов могут выступать и различные одоранты. Отсутствие данных об обонятельных способностях является серьезным недостатком для понимания алкогольной зависимости, поскольку запахи могут играть решающую роль в развитии и сохранении этого состояния. Было обследовано 40 пациентов с диагнозом F10.2 (психические и поведенческие расстройства, вызванные употреблением алкоголя, синдром зависимости), в качестве группы контроля обследовано 40 психически и соматически здоровых лиц. Проведена оценка ЭЭГ при предъявлении алкогольного раздражителя в исследуемых группах. Обнаружено статистически значимое снижение тета-ритма в затылочном отведении слева, альфа- и бета-ритмов во фронтальных отделах головного мозга в ответ на спиртовой запах. При сравнении соотношений бета/альфа обнаружено статистически значимое снижение исследуемого параметра на ольфакторный стимул, что указывает на синхронизацию биоэлектрической активности мозга.
алкогольная зависимость
диагностика
электроэнцефалография
ольфакторная стимуляция
1. Розин А.И., Рощина О.В., Пешковская А.Г., Белокрылов И.И. Коморбидные сочетания алкогольной зависимости и депрессивных расстройств // Сибирский вестник психиатрии и наркологии. 2018. № 4. С. 40-45.
2. Бохан Н.А., Мандель А.И., Иванова С.А., Прокопьева В.Д., Артемьев И.А., Невидимова Т.И., Мастерова Е.И., Воеводин И.В., Аболонин А.Ф., Шушпанова Т.В. Старые и новые проблемы наркологии в контексте междисциплинарных исследований // Вопросы наркологии. 2017. № 1. С. 26-62.
3. Шутова С.В., Муравьева И.В. Сенсомоторные реакции как характеристика функционального состояния ЦНС // Вестник Тамбовского университета. 2013. № 5. С. 2831-2840.
4. Литвинова Н.А., Булатова О.В., Трасковский В.В. Этолого-физиологические эффекты хемокоммуникации людей, обусловленные эндокринным и психофизиологическим статусом // Вестник науки Сибири. 2014. № 4. С. 297-302.
5. Морозова С.В., Савватеева Д.М. Обонятельные расстройства у пациентов с нейродегенеративными и психическими заболеваниями // Русский медицинский журнал. 2014. № 9. С. 673-678.
6. Sowndhararajan K., Kim S. Influence of Fragrances on Human Psychophysiological Activity: With Special Reference to Human Electroencephalographic Response. Scientia Pharmaceutica. 2016. Vol. 84. P. 724-751.
7. Данилова Н.Н. Психофизиология. М.: Аспект Пресс, 2002. С. 78-90.
8. Биссинг Н.А. Влияние ольфакторных стимулов на эмоциональное состояние // Сибирский педагогический журнал. 2018. № 3. С. 108-112.
9. Lotsch J., Hummel T. The clinical significance of electrophysiological measures of olfactory function. Behav. Brain Res. 2006. Vol. 170. no. 1. P. 78-83.
10. Maurage P., Rombaux P., Timary P. Olfaction in alcohol-dependence: a neglected yet promising research field. Front. Psychol. 2013. Vol. 4. P. 1007.
11. Бохан Н.А., Невидимова Т.И., Мастерова Е.И., Савочкина Д.Н. Цитокины, ноцицепция и патологическая ольфактация при формировании зависимости от психоактивных веществ. Томск: Иван Федоров, 2016. 134 c.
12. Галкин С.А. Динамика изменений биоэлектрической активности мозга при формировании зависимости от психоактивных веществ у лиц молодого возраста // Вопросы наркологии. 2018. № 12. С.55-64.
13. Жижин К.С. Медицинская статистика. Ростов н/Д: Феникс, 2007. 160 c.
14. Park H., Kim H. Electrophysiologic assessments of involuntary movements: tremor and myoclonus. Journal of Movement Disorders. 2009. Vol. 2. P. 14-17.
15. Пешковская А.Г., Галкин С.А. Когнитивный контроль при алкогольной зависимости и его нейрокорреляты // Вопросы наркологии. 2018. № 12. С. 65-80.
16. Cevik M. Habituation, sensitization and Pavlovian conditioning. Front Integr. Neurosci. 2014. Vol. 8.

Количество лиц, страдающих алкогольной зависимостью в России, увеличивается с каждым годом [1]. Тем не менее существует нехватка качественных исследований употребления алкоголя, и особенно необходимы те, которые касаются нейрофизиологических изменений. Одним из механизмов развития зависимого поведения является формирование генератора патологически усиленного возбуждения, который гиперактивирует центральную нервную систему (ЦНС) [2]. Повышенная активность ЦНС приводит к изменению восприятия сенсорных раздражителей [3]. Тем не менее многочисленные исследования почти все основаны на визуальной или слуховой стимуляции. В качестве сенсорных стимулов могут выступать и различные одоранты. Отсутствие данных об обонятельных способностях является серьезным недостатком для понимания алкогольной зависимости, поскольку запахи могут играть решающую роль в развитии и сохранении этого состояния.

Ольфакторные стимулы оказывают определенное влияние на физиологические и психические процессы человека, являясь компонентами системы невербальной коммуникации [4]. Первые исследования в области обоняния были сосредоточены на физиологических оценках с помощью стандартных тестов, таких как UPSIT [5]. Эти тесты являются быстрыми, надежными и могут разделить людей, различающихся хемосенсорными способностями, на группы [5]. Кроме того, временная информация о тех же процессах может быть исследована неинвазивно с помощью электроэнцефалографии (ЭЭГ). Метод ЭЭГ имеет высокое временное разрешение, и его ответ напрямую связан с функциональной активностью нейронов, которая привязана ко времени начала стимула [6]. Смена паттерна электрической активности мозга сопровождается реакциями активации или синхронизации, которые можно вызвать сенсорными раздражителями [7]. Реакция активации проявляется на ЭЭГ блокадой (десинхронизацией) альфа-ритма и/или увеличением бета- и гамма-ритма [7]. Процесс синхронизации сопровождается ростом низкочастотных ритмов (альфа-ритма и/или тета- и дельта-ритмов).

В немногочисленных исследованиях использовалась ЭЭГ, чтобы оценить изменения биопотенциалов мозга на некоторые одоранты и различия в обонятельной функциональности [8-10]. Например, обнаружено, что в ответ на запах тимола у лиц с аддиктивными расстройствами наблюдается снижение спектральной мощности альфа-ритма [11; 12]. На предъявление андростенона лица с опиоидной зависимостью реагировали повышением спектральной мощности альфа- и бета-ритма, тогда как у здоровых участников исследования наблюдалось снижение этих показателей [11]. Однако в настоящее время исследований, посвященных изучению изменений ЭЭГ в ответ на спиртовой одорант у лиц с алкогольной зависимостью, недостаточно, и они носят противоречивый характер.

В связи с этим целью настоящей работы явилось изучение динамики биоэлектрической активности мозга в ответ на предъявление ольфакторного стимула (спиртовая салфетка) у лиц с алкогольной зависимостью.

Материал и методы исследования

Исследование проводилось на базе отделения клиники НИИ психического здоровья (отделение аддиктивных состояний) г. Томска. У всех обследуемых лиц получено информированное согласие на проведение исследования. Было обследовано 40 пациентов (28 мужчин и 12 женщин) с диагнозом F10.2 по МКБ-10 (алкогольная зависимость) после детоксикации. Средний возраст пациентов составил 38,4±10,7 года. Давность заболевания составила 10,1±2,2 года. Критериями включения пациентов в исследуемую группу являлись: верифицированный диагноз расстройства по МКБ-10 (F10.2 алкогольная зависимость), добровольное согласие на участие в исследовании, возраст старше 18 лет. Критериями исключения являлись: наличие хронических соматических заболеваний в стадии обострения, аллергических реакций, ЛОР-заболеваний, эпилепсии, выраженных органических поражений головного мозга, умственная отсталость, прием лекарственных средств, оказывающих влияние на биоэлектрическую активность головного мозга, отказ от участия в исследовании. В качестве группы контроля было обследовано 40 психически и соматически здоровых лиц (25 мужчин и 15 женщин), сопоставимых по возрасту (средний возраст 33,8±8,1 года).

ЭЭГ регистрировали с 16 стандартных отведений левого и правого полушария: симметричных префронтальных – Fp1 и Fp2; лобных – F3 и F4; центральных – C3 и C4; теменных – P3 и P4; затылочных – O1 и O2; височных – F7, F8, T3, T4, T5, T6, по международной системе Г. Джаспера «10–20» при помощи 16-канального энцефалографа «Неврополиграф» (ООО «Неврокор»). Заземляющий электрод накладывается в область Fz, а референтные (А1 и А2) ипсилатерально – на мочки ушей. Частоты среза фильтров верхних и нижних частот составляли 30 и 1,5 Гц.

Схема ЭЭГ-исследования включала в себя два этапа. Сначала регистрировался фон в условиях покоя с закрытыми глазами (1 мин.). Далее предъявлялся ольфакторный стимул (одноразовая спиртовая салфетка 70%) в течение 30 с на расстоянии 4-6 см от носа, при этом глаза участника исследования оставались закрыты. После ЭЭГ-исследования все участники проходили ольфактометрическое тестирование (AST - Alcohol Sniff Test) для подтверждения обонятельной чувствительности.

На полученных ЭЭГ-записях удалялись артефактные фрагменты. Сигналы обрабатывались с помощью быстрого преобразования Фурье, анализировались значения абсолютной спектральной мощности (мкВ²) для θ– (4–7 Гц), α– (8–13 Гц) и β– (14–30 Гц) ритмов и рассчитывались средние соотношения мощности ритмов по всем отведениям по формуле: .

Статистическая обработка данных выполнялась с помощью пакета программ SPSS Statistics 17.0. Данные представлены в виде Median (Q1; Q3). Проверка согласия с нормальным законом распределения проводилась с помощью критерия Шапиро–Уилка. Полученные данные не подчинялись нормальному закону распределения. Использовался непараметрический критерий Вилкоксона для оценки различий в ответ на ольфакторный стимул в каждой группе (фон vs. стимул). Различия считались статистически значимыми при уровне значимости р<0,05 [13].

Результаты исследования и их обсуждение

Сравнение спектральной мощности на фоновой записи (фон) и в ответ на ольфакторный стимул (стимул) в группе пациентов выявило статистически значимое снижение θ–ритма в левом затылочном отведении (О1), α–ритма во фронтальных отделах слева (F3) и справа (F4), а также β–ритма (F3 и F4) (таблицы 1-3). При этом в группе контроля изменения в ответ на одорант представлены более широко (по количеству отведений и уровню значимости). В частности, при предъявлении ольфакторного раздражителя у лиц из группы контроля наблюдается статистически значимое снижение тета-ритма во фронтальных (Fp1; Fp2; F4; F7; F8), теменных отведениях (P3; P4) и части височных (T3; T6), альфа-ритма в теменных (P3; P4), задне-височных (T5; T6) и затылочных отведениях (О1; О2), а также бета-ритма во фронтальных (F3; F4), центральных (С3), теменных (Р3; Р4), височных (Т5) и затылочных отведениях (О1; О2). Данный факт указывает на сниженную функциональную лабильность головного мозга у пациентов с алкогольной зависимостью, т.е. скорость протекания элементарных реакций нейронов.

Для более детальной оценки изменений биопотенциалов головного мозга в ответ на запах спирта нами были рассчитаны и проанализированы соотношения ритмов. Как показали наши предыдущие исследования, данное соотношение является более объективным параметром оценки ЭЭГ, которое позволяет выявить не только направленность изменений (активация или синхронизация), но и их степень [12].

Таблица 1

Изменение спектральной мощности тета–ритма в ответ на предъявление ольфакторного стимула в группах пациентов с алкогольной зависимостью и контроля

Контроль

Пациенты

тета-ритм

фон

стимул

р

фон

стимул

р

Fp1

8,4 (5,2; 12,8)

8,0 (5,3; 10,2)

0,002

7,2 (5,6; 11,2)

6,1 (4,9; 11,4)

0,577

Fp2

8,9 (4,9; 13)

7,1 (4,9; 10,5)

0,008

6,8 (5; 10,9)

6,9 (4,5; 9,4)

0,983

F3

9,1 (6,6; 12,9)

8,9 (6,9; 13,5)

0,232

7,2 (4,9; 11,5)

6,8 (4,5; 9,3)

0,132

F4

7,4 (5,5; 14,3)

7,2 (5,6; 10,9)

0,006

6,8 (4,9; 11)

6,5 (5; 9,7)

0,973

F7

3,75 (3,1; 7,4)

3,25 (3; 5,8)

0,028

5,9 (3,7; 8,6)

4,9 (3,9; 8,3)

0,594

F8

3,35 (2,8; 7,2)

3,05 (2,5; 6,8)

0,013

5,1 (3; 8,9)

7 (4,5; 9,5)

0,208

C3

8,45 (5,4; 11,3)

8,45 (6,3; 11,8)

0,177

5,3 (3,7; 8,5)

4,9 (3,8; 8,1)

0,819

C4

6,75 (5,0; 10,9)

6,9 (5,4; 10,1)

0,225

6,8 (4; 12,7)

6,5 (3,9; 10)

0,223

T3

3,05 (1,9; 5,3)

2,9 (1,6; 4,9)

0,001

2 (1,5; 3,9)

2 (1,4; 3,8)

0,127

T4

2,25 (1,7; 3,5)

2,35 (1,7; 2,9)

0,344

2,5 (1,5; 4,9)

2,6 (1,7; 4,6)

0,374

P3

9,2 (6,2; 15,2)

8,8 (4,9; 14,3)

0,007

6,4 (4,5; 10,9)

5,4 (4,2; 10,9)

0,058

P4

9,2 (5,3; 16,6)

8,5 (4,8; 13,5)

0,001

6,6 (4,8; 10,3)

6,6 (4,9; 10,3)

0,933

T5

4,6 (2,6; 12,2)

5,85 (2,2; 11)

0,929

5,3 (2,9; 13)

5,7 (2,1; 12,5)

0,602

T6

4,65 (3,1; 12,2)

4,35 (2,7; 11,7)

0,016

5,15 (3,9; 10,9)

5,3 (3,8; 9,1)

0,808

O1

7,1 (5,6; 9,1)

6,95 (5,4; 10,1)

0,173

8,4 (5,1; 16,4)

6,4 (3,2; 12,7)

0,007

O2

6,25 (4,7; 12,6)

6,35 (4; 12,3)

0,153

8,5 (4,5; 13)

7,7 (4,8; 12,6)

0,290

Примечание. Median (Q1; Q3); р - уровень статистической значимости при сравнении групп с использованием критерия Вилкоксона.

Таблица 2

Изменение спектральной мощности альфа–ритма в ответ на предъявление ольфакторного стимула в группах пациентов с алкогольной зависимостью и контроля

Контроль

Пациенты

альфа-ритм

фон

стимул

р

фон

стимул

р

Fp1

12,1 (7,1; 17,5)

10,5 (6,4; 17,9)

0,075

11,1 (7,6; 16,4)

9,9 (7,1; 13,7)

0,139

Fp2

13,6 (7,1; 19)

12,6 (6,1; 19,9)

0,346

11,5 (7,6; 15,2)

9,9 (7; 15)

0,056

F3

14,9 (8,9; 26)

14,8 (8; 24,4)

0,731

13,2 (8,4; 19,7)

11,7 (8,3; 16,9)

0,036

F4

16,6 (8,7; 25)

16,8 (7,7; 24,7)

0,887

12,8 (8,8; 18,4)

11,1 (7,5; 16)

0,049

F7

6,2 (3,7; 7,6)

6,05 (3,3; 9,9)

0,314

9,2 (4,6; 11)

8,5 (4,5; 10,2)

0,484

F8

6,85 (3,4; 10,9)

6,75 (3,1; 12)

0,308

7,7 (4,8; 12,7)

7,5 (5,8; 14,4)

0,343

C3

18,2 (13,3; 27,4)

17,7 (11,6; 26)

0,089

13,4 (9,3; 23,5)

11,8 (9,2; 19,5)

0,349

C4

15,8 (10,8; 27)

16,3 (8,5; 23,6)

0,062

17 (10,2; 31,2)

14,1 (8,4; 28,7)

0,121

T3

5 (4; 6,7)

4,8 (3,5; 6,4)

0,117

4,4 (2,7; 8,8)

4,3 (2,4; 8,8)

0,080

T4

4,7 (3; 5,8)

4,4 (2,7; 5,8)

0,376

4,9 (3,7; 7,1)

4,9 (3,3; 7,2)

0,069

P3

36,4 (16; 82,4)

27 (12,2; 55,2)

0,002

18,7 (12,3; 37)

19,3 (12,9; 29)

0,183

P4

38 (17,9; 80,8)

29 (12,8; 60,1)

0,009

23,8 (15,4; 33)

22,9 (16,7; 35)

0,500

T5

21 (11,5; 38,4)

17,95 (9; 32,3)

0,004

11,1 (8,1; 18,8)

12,95 (9,5; 18)

0,783

T6

25,05 (11,4; 37)

20,9 (8,2; 29,4)

0,009

14,9 (8,9; 20,2)

14,5 (9,3; 17,6)

0,592

O1

38,15 (18,9; 76,7)

32,2 (14; 70,4)

0,006

27,1 (14,3; 61)

28,6 (13,7; 69)

0,597

O2

38,85 (17,7; 99)

36,3 (12,4; 90)

0,006

31 (16,6; 83,6)

25,5 (18,4; 79)

0,302

Примечание. Median (Q1; Q3); р - уровень статистической значимости при сравнении групп с использованием критерия Вилкоксона.

Таблица 3

Изменение спектральной мощности бета–ритма в ответ на предъявление ольфакторного стимула в группах пациентов с алкогольной зависимостью и контроля

Контроль

Пациенты

бета-ритм

фон

стимул

р

фон

стимул

р

Fp1

6,2 (4,6; 9,5)

6,1 (4,6; 9,6)

0,129

12,4 (8,6; 19)

11,5 (8,6; 14,5)

0,082

Fp2

6,2 (4; 8,5)

6,1 (3,8; 8,5)

0,587

12,6 (6,8; 17,4)

11,4 (6,9; 15,3)

0,072

F3

7,6 (4,4; 11,1)

6,8 (4,3; 10,1)

0,003

16,9 (9,4; 24,5)

15 (8,4; 20)

0,001

F4

7,3 (4,2; 8,6)

6,6 (4; 8,6)

0,009

15,5 (7,9; 22,1)

14,8 (8,4; 17,8)

0,044

F7

4 (3; 5,9)

3,55 (3,2; 4,2)

0,086

9,3 (5,9; 13,2)

7,4 (6,2; 12,3)

0,953

F8

4,15 (2,9; 5,1)

3,7 (2,9; 4,7)

0,953

8 (6,8; 9,1)

7,6 (6,7; 8,7)

0,374

C3

7,25 (4,8; 9,4)

6,4 (4,2; 8,1)

0,041

15,6 (9,4; 23,9)

12,5 (8,9; 19,5)

0,089

C4

6,8 (3,9; 9)

6,05 (3,8; 8,5)

0,191

15,5 (8,5; 23,9)

13,9 (9; 22,8)

0,331

T3

4,4 (2,9; 9,2)

4,25 (2,9; 10,1)

0,627

10,6 (4,3; 18)

8,6 (4,2; 14,5)

0,316

T4

3,55 (2,7; 7,2)

3,8 (1,9; 7)

0,968

12,5 (4,2; 20,4)

10,3 (5; 20,3)

0,461

P3

9,5 (5,4; 13,4)

7,6 (4,8; 12,4)

0,001

14,9 (9,6; 21,9)

15,1 (9,3; 19,2)

0,074

P4

9,8 (5,3; 14,5)

9,1 (5,2; 13,1)

0,006

14 (9,3; 23,8)

14,6 (9,3; 21,9)

0,182

T5

8,45 (5,5; 11,4)

8,15 (5; 12,3)

0,030

8,95 (5,4; 14,4)

8,65 (5,8; 12,4)

0,673

T6

9,6 (5,3; 14,3)

8,3 (5; 14,4)

0,112

9,45 (5,4; 14,4)

10,2 (6,7; 13,6)

0,322

O1

9,75 (5,9; 11,2)

9,1 (4,9; 11,4)

0,008

16,1 (10,8; 36)

18,5 (10,9; 38)

0,435

O2

10,65 (6,1; 14,7)

10,2 (5,3; 13,9)

0,012

19,7 (11,3; 31)

20,6 (13; 33,4)

0,981

Примечание. Median (Q1; Q3); р - уровень статистической значимости при сравнении групп с использованием критерия Вилкоксона.

При сравнении соотношений в покое (фон) и в условиях ольфакторной нагрузки (стимул) в группе пациентов обнаружено статистически значимое снижение (р=0,015). В группе контроля предъявление одоранта приводило к статистически значимому увеличению исследуемого параметра (р=0,0043) (рисунок).

Графики значений коэффициента активации коры

Примечание. Median (Q1; Q3); * - уровень статистической значимости при сравнении групп с использованием критерия Вилкоксона.

Таким образом, мы показали, что степень снижения β–ритма в группе пациентов значительно превосходит снижение α–ритма при восприятии алкогольного раздражителя. Полученные нами данные говорят о снижении общей активности ЭЭГ (синхронизации) в группе пациентов с алкогольной зависимостью в ответ на ольфакторный стимул. При этом фоновая ЭЭГ у пациентов с алкогольной зависимостью характеризовалась существенным снижением альфа-мощности, редукцией амплитуды и ритмичности альфа-ритма и преобладанием высокочастотной активности (бета-ритма) (таблица 1). В контрольной группе запах спирта приводил к противоположным изменениям - реакции активации (резкое снижение альфа-ритма).

Согласно исследованиям, ЭЭГ-реакция активации представлена ориентировочным рефлексом (ОР) [7; 14; 15]. Первоначально новый стимул приводит к генерализованному ОР, который связан с возбуждением ретикулярной формации (РФ). Генерализованный ОР быстро снижается или вообще не возникает после многократного повторения стимула [7; 14; 16]. Данный факт может объяснять причину синхронизации на ЭЭГ при восприятии спиртового запаха у аддиктов. Т.е. при злоупотреблении алкоголем происходит реакция угасания, ведущая к потере способности данного стимула вызывать ОР. Тогда как для лиц, не страдающих алкогольной зависимостью, вышеуказанный одорант имеет относительную новизну и вызывает безусловный ОР.

Заключение

Таким образом, были продемонстрированы особенности восприятия запаха спирта у пациентов с алкогольной зависимостью, заключающиеся в реакции синхронизации на ЭЭГ. Также было показано, что у пациентов наблюдается снижение функциональной лабильности коры больших полушарий мозга. Полученные данные могут лечь в основу создания нейрофизиологических критериев диагностики алкогольной зависимости, оценки степени тяжести заболевания (оценка хемосенсорной чувствительности), а также прогностических моделей в будущем.


Библиографическая ссылка

Галкин С.А., Савочкина Д.Н., Кисель Н.И., Бохан Н.А. ИЗМЕНЕНИЯ ЭЭГ В ОТВЕТ НА ОЛЬФАКТОРНУЮ СТИМУЛЯЦИЮ У ЛИЦ С АЛКОГОЛЬНОЙ ЗАВИСИМОСТЬЮ // Современные проблемы науки и образования. – 2019. – № 3.;
URL: http://science-education.ru/ru/article/view?id=28907 (дата обращения: 31.05.2020).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074