Сетевое издание
Современные проблемы науки и образования
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,940

СРАВНИТЕЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА БИОЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ НЕЙРОНОВ ГОЛОВНОГО МОЗГА У ВОЕННОСЛУЖАЩИХ СИЛОВЫХ СТРУКТУР РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Бутова О.А. 1 Гришко Е.А. 1
1 ГОУ ВПО «Ставропольский государственный университет», Ставрополь, Россия
В статье представлен сравнительный анализ биоэлектрической активности нейронов различных областей коры головного мозга с учетом военно-профессиональных факторов у военнослужащих силовых структур Российской Федерации. У военнослужащих Министерства обороны выявлено усиление активирующих влияний мезэнцефальной ретикулярной формации, а у военнослужащих Министерства внутренних дел – снижение функционального состояния нейронов головного мозга и торможение связей с окружающей средой.
адаптация
биоэлектрическая активность головного мозга
электроэнцефалография
1. Бутова О.А., Гришко Е.А. Особенности формирования биоэлектрической активности нейронов головного мозга военнослужащих Ставропольского гарнизона в аспекте адаптации // Вестник СГУ. - 2009. - Вып. 63 (4). - С. 235-241.
2. Василевский Н.Н., Сороко С.И., Зингерман А.М. Психофизиологические основы индивидуально-типологических особенностей человека // Механизмы деятельности мозга человека / под ред. Н.П. Бехтерева. - Л. : Наука, 1988. - С. 455-490.
3. Думенко В.Н. Феномен пространственной синхронизации между потенциалами коры головного мозга в широкой полосе частот 1-250 Гц // Журн. высш. нерв. деят. - 2007. - Т. 55. - № 5. - С. 520-532.
4. Зенков Л.Р. Клиническая электроэнцефалография с элементами эпилептологии. - М. : МЕДпресс-информ, 2002. - 368 с.
5. Мороз С.М. [и др.]. ЭЭГ - характеристика пароксизмальных состояний неврологического регистра // Медицинские исследования. - 2001. - Т. 1. - Вып. 1. - С. 61-62.
6. Русалов В.М., Русалова М.Н., Стрельникова Е.В. Электрофизиологическое исследование мотивации выбора у человека // Успехи физиол. наук. - 2002. - Т. 33. - № 2. - С. 68-82.
7. Amzica F. Steriade Mthe K - Complex its (P -1Hz) rhythmicity and relation to delta waves //Neurologi. - 1997. - Vol. 49. - P. 952-959.
Введение. Резервы здоровья, или «генетический багаж», позволяют в наиболее полной степени обеспечить приспособление организма к постоянно изменяющимся условиям среды, сохраняя сбалансированность функциональных реакций. Существует максимально достижимая в данных условиях «норма» организма, как определенное состояние структуры, функции и адаптационных резервов, обеспечивающих оптимальное равновесие с окружающей средой. Структурно-функциональной основой активной приспособительной деятельности организма является взаимодействие физиологических функций и колебательный характер физиологической активности, благодаря которому поддерживается гибкое взаимодействие со средой. Любое отклонение от амплитудно-частотных характеристик биологического ритма рассматривается как эндогенный десинхроноз и отражает состояние неспецифического напряжения. Основной «служебной» системой организма, оперативно реагирующей на любые изменения среды обитания и регулирующей функционирование организма, ориентированное на формирование механизмов адаптации и подключение защитно-компенсаторных процессов, является центральная нервная система, основным методом объективной оценки, функционирования которой является электроэнцефалография (ЭЭГ) [4].

С учетом того, что в современной науке первостепенное значение приобретает проведение исследований, направленных на оценку функциональной активности интегративных систем организма в условиях воздействия комплекса факторов различной интенсивности, целеполагающими являются следующие позиции.

  1. В аспекте реализации национального проекта «Здоровье» актуализируются фундаментальные и прикладные научные исследования, направленные на развитие теории адаптации, разработку алгоритма выявления резервных возможностей и управление здоровьем, особенно среди работоспособного активного населения.
  2. Социальная значимость сохранения здоровья военнослужащих, путем раннего выявления и профилактики дизадаптивных процессов, возникающих в процессе исполнения служебного долга, обусловлена увеличением в последние годы числа межнациональных, в том числе территориальных, конфликтов в южных регионах России. Еще одним аргументом пристального внимания к здоровью военнослужащих является проведение реформы силовых структур Российской Федерации, предусматривающей переход на профессиональную основу и сокращение срока службы по призыву до одного года.
  3. В поддержании суверенитета и обеспечении конституционного порядка на территории Российской Федерации принимают участие военнослужащие Министерства обороны (МО) и Министерства внутренних дел (МВД) Российской Федерации, на организм которых воздействует комплекс специфических военно-профессиональных факторов.

Целью исследования являлось установление отличительных особенностей биоэлектрической активности нейронов головного мозга у военнослужащих силовых структур Российской Федерации в зависимости от специфики прохождения военной службы.

Методика исследования. Проведено исследование биоэлектрической активности головного мозга военнослужащих в возрасте 18-22 лет, проходящих службу в подразделениях Министерства обороны (МО) и Министерства внутренних дел (МВД) Российской Федерации, дислоцированных на территории Ставропольского гарнизона Северокавказского федерального округа. Первую группу составили 50 военнослужащих МО, проходящих службу в высокомобильном роде войск быстрого реагирования, предназначенном для охвата противника по воздуху и ведения боевых и диверсионных действий в его тылу (Федеральный закон «О воинской обязанности и военной службе»). Указанное предусматривает постоянную боевую готовность, ненормированный рабочий день, интенсивные физические нагрузки, воздушно-десантную подготовку, нервно-эмоциональное напряжение, связанные с готовностью выполнить боевую задачу в любое время за пределами Российской Федерации. Во вторую группу вошли 45 военнослужащих МВД, специфика прохождения службы которых предусматривает готовность выполнения задач по обеспечению внутренней безопасности государства, общественной безопасности, защиты прав и свобод человека и гражданина от противоправных посягательств, что определено Федеральным законом «О внутренних войсках».

Исследование проводилось на базе лаборатории патологической физиологии учебно-научного центра Ставропольского государственного университета с помощью электроэнцефалографа «Нейровизор» 24-канальный ООО «Нейроботикс», системы «Неокортекс-Про» для регистрации и анализа ЭЭГ с программным обеспечением «Биосенс». Анализу подвергались безартефактные отрезки ЭЭГ, полученные с применением Международной схемы расположения электродов «10-20», в стандартных отведениях, включающих основные зоны мозга правого и левого полушарий, с размещением объединенных референтных электродов на мочках ушей. Запись осуществлялась монополярно в полосе пропускания 0-70 Гц, с использованием режекторного фильтра, настроенного на частоту 50 Гц. Оценка мощности ритма производилась с помощью методики частотного анализа ЭЭГ, при этом биоэлектрическую активность принимали за 100%, а интенсивность каждого из ритмов вычислялась в процентах по отношению к суммарной активности. Интенсивность ритма определялась в трех областях во фронтальной плоскости: лобно-теменных, теменно-височных, теменно-затылочных правого и левого полушарий. С целью определения соотношения различных ритмических составляющих в сложной ЭЭГ и выявления их индивидуальной выраженности использовалась программа анализа мощности спектра биоэлектрических ритмов с применением быстрого преобразования Фурье. Значения спектральной мощности биопотенциалов головного мозга определялись в пределах диапазонов частот, принятых для данного метода. Статистическая обработка полученных данных проводилась с использованием пакета программ «Statistic 6.0 for Windows».

Результаты исследования. Межгрупповой анализ суммарной спектральной мощности ритма, отражающей функциональную активность нейронов в лобно-теменных, теменно-височных и теменно-затылочных областях головного мозга (рисунок 1), выявил преобладание суммарной спектральной мощности ритма в лобно-теменных (FP2, F4, F7, F8) и теменно-затылочных (Р3, Т6, О1, О2) отведениях у военнослужащих 1-й группы. В теменно-височных областях выявлено достоверное преобладание мощности спектра только в центрально-височном отведении справа (Т4).

Произведенный анализ суммарной спектральной мощности ритмов свидетельствует о различной степени функциональной активности нейронов коры головного мозга у военнослужащих разных ведомств. Преобладание суммарной спектральной мощности ритмов ЭЭГ в лобно-теменных и теменно-затылочных областях коры головного мозга у военнослужащих Министерства обороны свидетельствует о генерализации импульсной активности нейронов, обусловленной ролью ретикулярной и гипоталамо-лимбической активационных систем [5]. Таким образом, установлена дезинтеграция между синхронизирующими и активирующими системами подкорковых образований и корой полушарий головного мозга.

Анализ показателей спектральной мощности ритмов в лобно-теменных областях (рисунок 2) выявил преобладание суммарной выраженности волн низкочастотного диапазона (Ө, Δ) как у военнослужащих МО, так и военнослужащих МВД, что соответственно составляет 56 и 54%. Однако у военнослужащих МО преобладает Δ-активность, а у военнослужащих МВД - Ө-ритм. С учетом имеющихся в современной литературе сведений справедливо полагать, что Δ-активность нейронов головного мозга военнослужащих МО обусловлена  в значительной степени ролью древней коры - палеопаллидума, принимающей активное участие в регуляции вегетативных функций. Напротив, заинтересованность архикортекса в формировании эмоционально-волевой сферы у военнослужащих МВД проявляется в увеличении представительства Ө-ритма.

Выявленное у военнослужащих МО преобладание быстроволновых процессов, преимущественно за счет бета-ритма (β), над выраженностью волн альфа-диапазона (α) в общей спектральной мощности ритма свидетельствует об усилении процессов возбуждения в нервных сетях описываемой области и указывает на стрессовое состояние военнослужащих Министерства обороны.

Анализ соотношения интенсивности основных ритмов ЭЭГ в теменно-височной области выявил у военнослужащих МО равномерное распределение мощности ритмов по основным частотам, что характеризует реакцию активации импульсной активности нейронов. У военнослужащих МВД выявлено преобладание волн низко- и среднечастотного диапазона на фоне снижения мощности бета- и гамма-ритмов, что свидетельствует об угнетении функциональной активности нейронов.

Детальный межгрупповой анализ соотношения интенсивностей ритмов в теменно-височной области обнаружил преобладание мощности Δ-ритма у военнослужащих 2-й группы в отведении С4, и Ө-ритма в отведении Т3. При этом у военнослужащих 1-й группы в отведении Т3 преобладает мощность Δ-ритма.

У военнослужащих МО РФ выявлены разнонаправленные изменения выраженности волн низкочастотного диапазона, а именно преобладание Δ-активности в левополушарной области (С3, Т 3), и Ө-активности в области правого полушария (С4, Т4). Оценка частотных характеристик Δ- и Ө-ритмов в левом и правом полушарии в состоянии покоя выявила наиболее устойчивые и разнонаправленные различия. Повышение медленноволновой активности в правой теменно-височной области, с учетом данных литературы [2], свидетельствует о нарушении интеграции активационных систем, связанных с правым гиппокампом и об активизации амигдало-септо-гиппокампального комплекса, что является признаком нарушения функционального состояния ЦНС. Левосторонняя латерализация Δ-ритма свидетельствует о большей степени участия диэнцефальной области мозга в формировании функционального состояния нейронов головного мозга. Справедливо полагать, что выявленные изменения характеризуют функциональную дезинтеграцию неспецифических лимбико-ретикулярных систем мозга, лежащих в основе развития большинства вегетативных и тревожных расстройств. У военнослужащих МВД выявлено равномерное распределение волн низкочастотного диапазона во всех отведениях анализируемой области, что свидетельствует об интеграции процессов кортико-гиппокампальной системы.

Волны среднечастотного диапазона у военнослужащих как МО РФ, так и МВД РФ, на внутригрупповом уровне распределены равномерно в исследуемой области. Сумма интенсивностей быстрых ритмов, так же как и в лобно-теменных отведениях, преобладает у военнослужащих Министерства обороны, причем преимущественно за счет быстрого β- и γ-ритма, средние показатели которых составили в 1-й группе 7 и 9,25%, а во второй - 3,25 и 3,25% соответственно.

Детальный анализ мощностей ритмов в теменно-затылочной области также выявил достоверное преобладание представленности Ө-ритма у военнослужащих МВД (29%) в сравнении с военнослужащими Министерства обороны, где Ө-ритм составляет 23% общей спектральной мощности ритма ЭЭГ в анализируемой области, что свидетельствует об активизации кортико-гиппокампальной системы [3]. У военнослужащих второй группы, так же как и в других анализируемых областях, преобладает альфа-активность на фоне угнетения ритмов высокочастотного диапазона, что свидетельствует об угнетении мозговой деятельности. У представителей 1-й группы выявлено появление высокочастотной активности (бета) на фоне редукции α-ритма (десинхронизация), что указывает на десинхронизацию деятельности нейронов головного мозга в результате усиления активирующих влияний ретикулярной формации среднего мозга.

Анализ выявленных особенностей межполушарного распределения медленноволновой части спектра ЭЭГ военнослужащих, находящихся в состоянии покоя и различающихся между собой индивидуальным профилем асимметрии, представляется важным с теоретической точки зрения для глубокого понимания механизмов, обусловливающих формирование межполушарной асимметрии мозга здорового человека. Важно это и с практической точки зрения, в частности при профессиональном отборе для прохождения службы в различных родах войск и проведения профессиональной экспертизы.

Заключение. Сравнительный анализ биоэлектрической активности нейронов головного мозга выявил дезинтеграцию импульсной нейронной активности в различных областях коры больших полушарий у военнослужащих силовых структур Российской Федерации.

Суммарная оценка спектров мощности ЭЭГ обнаружила у военнослужащих Министерства обороны максимальное представительство низкоамплитудного Δ-ритма, преобладающего над средневолновой α-активностью. Преобладающий бета-ритм фиксируется при эмоциональном напряжении и свидетельствует о повышении функциональной активности нейронов, находящихся в состоянии адаптационного напряжения, в основе которого лежат механизмы десинхронизации ритмической нейронной активности. Выявленные изменения импульсной активности нейронов коры головного мозга характеризуют интеграцию нейронов архикортекса и неокортекса, нарастание активности стволовых образований, активацию мозговых процессов, осуществляющих адаптивные перестройки корковой нейронной активности. Однонаправленные изменения медленно- и быстроволновой составляющих спектра электроэнцефалограммы отражают напряженность функционирования как систем активации, так и систем инактивации, что в совокупности выявляет непродуктивный тип мозговой деятельности. Анализ биоэлектрической активности мозга у военнослужащих Министерства внутренних дел выявил преобладание α- над β-активностью на фоне угнетения низкоамплитудного Δ-ритма, что характеризует снижение функциональной активности модулирующих систем мозга, регулирующих тонус коры и подкорковых образований. Согласно литературным данным, преобладание медленноволнового диапазона прямо коррелирует с вегетативной активностью [7] и эмоциональными переживаниями, что обусловлено активацией кортикальных проекций на таламус и приводит к снижению функциональной активности нейронов головного мозга [6]. В наших более ранних исследованиях [1], установлено, что у военнослужащих десантно-штурмового полка Ставропольского гарнизона, принимавших участие в урегулировании Грузино-Осетинского конфликта, корково-подкорковые взаимоотношения выражаются в преобладании тормозных процессов, являющихся признаками утомления и снижения эффективности деятельности центральной нервной системы. Справедливо полагать, что изменения электроэнцефалограммы, характерные для военнослужащих Министерства внутренних дел, сопоставимы с изменением спектров ритмической нейронной активности военнослужащих десантных войск быстрого реагирования.

С позиции учения о функциональной системе можно высказать гипотезу, что адаптивные изменения нейронной активности мозга военнослужащих силовых структур России, формирующиеся под воздействием военно-профессиональных факторов, обусловлены различной ролью структур архипалеокортекса. Напряженность функционирования структур этой системы, являющейся неспецифическим активатором всех видов корковой деятельности, обеспечивает повышении функциональной активности нейронов, находящихся в состоянии адаптационного напряжения у военнослужащих МО. Преобладание тормозных процессов, являющихся признаками утомления и снижения эффективности деятельности центральной нервной системы у военнослужащих МВД, обусловлено рассогласованием множественных связей структур палео- и архикортекса.

Рецензенты:

  • Щетинин Е.В., д.м.н., профессор, зав. кафедрой патологической физиологии, ГОУ ВПО «Ставропольская государственная медицинская академия», г. Ставрополь.
  • Хайт Г.Я., д.м.н., профессор, зав. кафедрой клинической физиологии, кардиологии с курсом интраскопии, ГОУ ВПО «Ставропольская государственная медицинская академия», г. Ставрополь.

Работа получена 09.11.2011


Библиографическая ссылка

Бутова О.А., Гришко Е.А. СРАВНИТЕЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА БИОЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ НЕЙРОНОВ ГОЛОВНОГО МОЗГА У ВОЕННОСЛУЖАЩИХ СИЛОВЫХ СТРУКТУР РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ // Современные проблемы науки и образования. – 2011. – № 5. ;
URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=4899 (дата обращения: 28.09.2021).

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