А.В. Червяков, В.Ф. Фокин «Динамика функциональных межполушарной асимметрии под влиянием запаха лаванды» (С.32-40)

Червяков А.В., Фокин В.Ф.

ДИНАМИКА ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ МЕЖПОЛУШАРНОЙ АСИММЕТРИИ ПОД ВЛИЯНИЕМ ЗАПАХА ЛАВАНДЫ

ГУ НЦ неврологии РАМН, Москва, Россия

В последние годы, концепция о стационарности межполушарных отношений, дополняется представлением о динамической организации функциональной межполушарной асимметрии (ФМА). Динамика межполушарной асимметрии проявляется в изменении функционального состояния организма, и может изменяться под действием внешних и внутренних стимулов. Данное утверждение, по-видимому, справедливо и для обонятельной системы. Цель работы: изучить влияние запаха лаванды на динамику ФМА, и на функциональное состояние организма. В исследовании принимало участие 26 человек: 16 экспериментальная группа, 10 человек – группа контроля. Средний возраст – 23,5 года. Испытуемые из экспериментальной группы в течение 10 минут вдыхали пары масла лаванды. Для изучения динамики ФМА применялась методика регистрация уровня постоянного потенциала мозга (УПП), который отражает интенсивность церебрального энергетического метаболизма. ФМА определялась разностью УПП между правым и левым височными отведениями. Дополнительно измеряли концентрацию гликозилированного гемоглобина (глюкозы) в капиллярной крови. Результаты: Концентрация глюкозы достоверно снижался при вдыхании лаванды через правую ноздрю (p=0,03). При вдыхании лаванды через левую ноздрю активизировалось левое полушарие (p=0,03). Оба показателя были связаны друг с другом отрицательной корреляционной зависимостью (r=-0,49; p=0,03). Вывод: стимуляция обонятельной системы вызывает у испытуемых одновременно, как сдвиг функционального состояния организма, так и изменение межполушарных взаимодействий.

Среди сенсорных систем обонянию отводится особое место. У некоторых млекопитающих, особенно норных, оно заменяет другие органы чувств. У человека обоняние утратило главенствующую роль, поскольку высокоразвитые зрение и слух предоставляют основной объем информации об окружающей среде. Тем не менее, часто не осознавая этого, человек принимает решения с учетом информации, идущей от органов обоняния (Николаева, 2003).

Гамаюнов (1969), одним из первых, исследовал характеристики обонятельной системы в аспекте функциональной межполушарной асимметрии (ФМА) (Цит. по Доброхотова, Брагина, 2004). Было показано, что у 71% взрослых к запахам более чувствительна левая сторона носа, у 13% — правая и у 16% — острота обоняния обоих сторон одинакова. После экспериментов на расщеплённом мозге и клинических наблюдений возникли представления о правополушарном представительстве обонятельного анализатора (Gordon, Sperry, 1969; Доброхотова, Брагина, 1977, 2004).

Романенко и соавт. (2005), изучая влияние запаха эфирных масел на межполушарные отношения, заметили, что наибольшее воздействие на функциональное состояние головного мозга оказывают ароматы лаванды и мяты. При 5-и минутном вдыхании лаванды у испытуемых отмечались достоверное снижение уровня постоянных потенциалов (УПП) (показателя энергетического обмена мозга) в правой височной области и рост этого показателя в левой височной и лобной областях. Результаты можно расценить как антистрессовое действие лаванды, так как стресс характеризуется обратной картиной по показаниям УПП (повышение в левом височном и снижении в правом).

В наших предыдущих работах также было отмечено усиление энергетического метаболизма (показатели УПП) в левом полушарии при вдыхании лаванды и мяты. Причем чувствительность к запахам была неодинакова у мужчин и у женщин. Для мужчин отмечено незначительное смещение коэффициента асимметрии в сторону правого полушария, а для женщин в сторону левого (Червяков, Фокин, 2007).

В последние годы развиваются представления о динамической организации ФМА (Леутин, Николаева, 1988; Фокин, Пономарёва, 2004). Из которой следует, что знак и выраженность межполушарной асимметрии может изменяться под действием внешних стимулов, а также при различных функциональных состояниях организма. На сегодняшний день показано, что характеристики ФМА меняются в течение дня, с возрастом, при стрессе и нагрузочных пробах. Важно, что изменение ФМА тесно связано с процессами адаптации. Запах лаванды по некоторым данным снижает уровень стресса и способствует большей концентрации внимания у школьников.

Цель работы изучить влияние запаха лаванды на динамику функциональной межполушарной асимметрии у человека, а также на его функциональное состояние, которое оценивалось по изменению концентрации гликозилированного гемоглобина (глюкозы) в крови. Изучение данных показателей проходило с учётом пола и функционально активной ноздри.

Материалы и методы. В исследовании принимало участие 26 человек: 16 экспериментальная группа (11 юношей, 5 девушек), 10 человек – группа контроля. Средний возраст составил 23,5 года (от 20 до 25 лет). Испытуемым из экспериментальной группы предлагали в течение 10 минут нюхать ватно-марлевый тампон, смоченный маслом лаванды. В контрольной группе лаванда не предъявлялась. Лаванда была выбрана как обонятельный стимул, потому что она является ольфактивным веществом, то есть действует только на рецепторы обонятельного анализатора и не затрагивает свободные окончания тройничного нерва (Физиология человека/под ред. Смирнова, 2002), что позволяет изучать собственно обонятельную систему. Для изучения динамики ФМА была выбрана регистрация уровня постоянного потенциала мозга (УПП), который отражает интенсивность церебрального энергетического метаболизма (Фокин, Пономарёва, 2003). УПП измерялся, используя неполяризуемые хлор-серебряные электроды. Регистрацию проводили в 5 отведениях: нижне-лобном (F), центральном – (С), затылочном – (О), правом и левом височных отведения – (Td и Ts соответственно).

Референтный электрод располагался на запястье правой руки. УПП регистрировался в течение 3 минут до стимуляции, 10 минут во время стимуляции и 4 минуты – после стимуляции. Определялась межполушарная разность УПП между УПП в правом и левом височных отведениях (МА).

Дополнительно измерялся уровня гликозилированного гемоглобина (глюкозы капиллярной крови) (ГЛЮ) с помощью прибора Акку-Чек «Актив Роше». Уровень глюкозы оценивался до и после обонятельной стимуляции. Использовались методы параметрической и непараметрической статистики: критерии Вилкоксона, Манна-Уитни, коэффициент корреляции Спирмена. Подсчёт проводился с помощью программы Statistica 6.0.

Результаты и обсуждение. Оказалось, что ни показатели ФМА, ни концентрация глюкозы достоверно не изменялись, если не учитывать функционально активную ноздрю, участвующую во вдыхании запаха лаванды.

Концентрация глюкозы в крови у испытуемых экспериментальной группы снижается при вдыхании лаванды только правой ноздрей (рис. 1) с 6,30±0,33 ммоль/л (в фоне) до 5,90±0,23 ммоль/л (после стимуляции). Критерий Манна- Уитни Z=2,18; p=0,03. При вдыхании лаванды левой ноздрей достоверных изменений содержания глюкозы в крови не найдено (p>0.05).

Рис. 1. Изменение концентрации глюкозы крови после обонятельной стимуляции в зависимости от функционально активной ноздри (*p<0.05).

Исходный уровень содержания глюкозы коррелирует с величиной сдвига УПП под влиянием запаха лаванды. Обнаружена корреляция между содержанием глюкозы в фоне и его изменением после обонятельной стимуляции (∆ ГЛЮ). Коэффициента корреляции Спирмена равен r=0,61; при p=0,004. Такой результат означает, что изменение глюкозы тем больше, чем выше её изначальные цифры. Уменьшение концентрации углеводов в плазме происходит тогда, когда они начинают поступать в ткани и органы. В организме есть два сосновых пути утилизации глюкозы: первый – облегчённая диффузия в присутствии инсулина (мышцы, жировая ткань) – рецепторы ГЛЮТ4; второй – простая диффузия по градиенту концентрации (рецепторы ГЛЮТ1,2,3). Вторым путём глюкоза проникает нервную ткань. Глюкоза является основным субстратом окисления в головном мозге. Потребность в ней составляет 0,25-0,30 мкмоль/г*мин (Ещенко, 1999). Что равно 70% свободной глюкозы, образующейся в печени и выделяющейся из неё в кровь. В настоящее время нет четких представлений о влиянии обонятельной системы на утилизацию глюкозы. Скорее всего, эти влияния опосредуются через воздействие на восходящие активирующие системы, влияющие на регуляцию стресса и релаксации. Кроме того, возможно лаванда повышает проницаемость ГЭБ в области решётчатой кости, что приводит к изменению градиента концентрации глюкозы и поступлению её в нейроны за счёт простой диффузии.

Зависимость изменения концентрации глюкозы крови от функционально активной ноздри также пока не ясно. Возможно, что такая зависимость объясняется неодинаковым пулом запасных углеводов в правом и левом полушариях мозга. Из запасных углеводов особое значение придаётся гликогену. Известно, что он может покрыть 7-10% энергетических потребностей мозга (Ещенко, 1999). К сожалению, данных по асимметрии распределения гликогена в полушариях мозга в литературе найдено не было. Можно предположить, что правое полушарие, как субдоминантное, имеет меньший запас гликогена, а левое, как доминантное — больший. Возможно, попадание ольфактивного вещества в правую ноздрю, и соответственно большая активация правого полушария, быстрее истощит имеющиеся резервы гликогена и приведёт к снижению концентрации глюкозы в плазме крови.

Различный эффект лаванды при ее вдыхании через правую и левую ноздрю обнаруживается и по изменению межполушарной разности УПП.

Аналогично изменению концентрации глюкозы удалось найти достоверное снижение межполушарной асимметрии (Td-Ts) только при попадании запаха в левую ноздрю (Z=-2,19, p=0,03). МА падал с -3,58±2,92 (без запаха) до -8,26±2,51 (после стимуляции). (Рис. 2) В контрольной группе данных изменений не обнаружено (p>0,05).

Рис 2. Изменение МА (Td-Ts) после обонятельной стимуляции в зависимости от функционально активной ноздри (*p<0.05)

Представленные данные говорят об активизации левого полушария при попадании молекул лаванды в левую ноздрю.

Вопрос о чувствительности разных сторон носа к обонятельным стимулам, а также полушарное представительство обонятельного анализатора, обсуждается давно. Найдено, что у левшей к запахам более чувствительна левая ноздря, а у правшей правая (Youngentob et al., 1982). Каин и Гент считали, что первенство в реакции на запахи имеет правая ноздря, вне зависимости от «рукости» (Cain, Gent, 1991). Были и такие работы, в которых не было найдено различий в чувствительности противоположных сторон носа к запахам (Koelega, 1979). Неодинаковая чувствительности сторон носа к обонятельным стимулам, возможно, связана с анатомическими различиями правой и левой частей обонятельной системы. В работе Кхана было показано, что у белых крыс достоверно больше правая обонятельная луковица, чем левая, причём наибольшие значения объёма данного образования регистрируются у самцов (Khanna et al., 2001).

У человека, вероятно, симметричные половины обонятельного анализатора выполняют различные функции. Процессы идентификации запахов в коре мозга изучалась на двух группах пациентов: первая группа – пациенты с повреждением правой височной доли, вторая группа – с повреждением левой височной доли. Пациенты первой группы имели меньшую способность к узнаванию запахов. Было сделано вывод, что правое полушарие в большей мере отвечает за распознавание обонятельной информации (Rausch et al., 1977; Abraham and Mathai, 1983).

Заторре с сотр. (1992, 2000), используя радиоактивные изотопы, выявил, что при обонятельной стимуляции достоверно активируются 4 области: две на границе височных и нижних отделов лобных долей, в двух полушариях симметрично – в проекции грушевидной коры. Третий, располагался только в правом полушарии на месте орбито-фрональной коры (ОФК). Четвёртый – в левом полушарии, нижней медиальной области лобной доли (Zatorre et al., 1992, 2000).

В последующих исследованиях, используя МРТ, ПЭТ, было показано, что обонятельная стимуляция в большей степени активирует правое полушарие (Koizuka et al., 1994; Levy et al., 1997; Small et al., 1997; Francis et al., 1999; O’Doherty et al., 2000; Savic and Gulyas, 2000; Zatorre et al., 2000). Причём, активация правой ОФК происходит независимо от стороны подачи обонятельного сигнала.

Особую группу работ составляют исследования, в которых определяется активность полушарий мозга в зависимости от когнитивной задачи. Выяснено, что структуры левого полушария, ОФК, островок, грушевидная кора, амигдала, височный полюс и верхняя лобная кора активизируются при первичном контакте с запахом (узнавание и запоминание) и принимают большее участие в эмоциональном ответе. Симметричные отделы правого полушария (ОФК и грушевидная кора) – вовлечены в процессы, связанные с памятью (извлечение знакомых образов и т.п.) и активируются при подаче уже знакомого стимула (Tulving et al., 1994; Habib et al., 2003). Опираясь на вышеизложенные и собственные исследования Финк и соавторы выдвинули гипотезу, что в процесс распознавания запахов правое полушарие лучше работает с «логическими, холистическими» (‘holistic’) и «глобальными» задачами, а левое полушарие с более мелкими – «локальными» задачами (Fink et al., 1999).

Некоторые авторы отмечают, что латерализация обонятельных процессов зависит от того, какой запах предъявляется: «приятный» или нет. При подаче «приятных» запахов у взрослых активируется ОФК только в правом полушарии (Zatorre et al., 2000). У младенцев также достоверное изменение активности ребёнка проходит только в ответ на подачу «приятных» запахов, но только в левое полушарие (Olko, Turkenitz, 2001).

Савик и Гульяс делают вывод, что процесс распознавая запахов происходит в обоих полушариях, но наибольшее значение имеет правое (Savic, Gulyas, 2000). Причём, процессы, связанные с обонянием, могут идти двумя путями: последовательно или параллельно вовлекая вышележащие отделы (от первичных обонятельных центров ко вторичным) в зависимости от предлагаемой когнитивной задачи (Royet, Plailly, 2004).

Динамика межполушарной асимметрии и изменение глюкозы под влиянием запаха лаванды (вне зависимости от его латерализации) линейно связаны между собой: – r=-0,49; p=0,03 (рис. 3). Как и в предыдущих наблюдениях, результат был проверен на материале контрольной группы и получен недостоверный результат (p>0,05).

Рис 3. Корреляция изменения глюкозы крови и МА (Td-Ts) после обонятельной стимуляции (p=0.03).

Подытоживая всё вышесказанное можно заключить, что лаванда, как обонятельный стимул, оказывает существенное и разнонаправленное действие на организм. На рисунке 4 отображена схема системного влияния лаванды на изучаемые показатели. Действуя через разные ноздри лаванда снижает концентрацию глюкозы крови и смещает межполушарное равновесие в сторону левого полушария.

Рис. 4 Схема комплексного влияние лаванды (обонятельного стимула) на концентрацию глюкозы и МА в зависимости от функционально активной ноздри. 1 – обонятельные луковицы.

Такая асимметрия процессов обоняния, по-видимому, связана с различными корково-подкорковыми взаимодействиями двух полушарий. Диэнцефальные и лимбические структуры в большей степени связаны с правым полушарием, а структуры ствола с – левым (Доброхотова, Брагина, 1977).

В зависимости от когнитивной задачи, функционально активной ноздри, типа запаха будут меняться корково-подкорковые взаимодействия. Активация стволовых структур, и соответственно левого полушария, будет наблюдаться при первичном контакте со стимулом и при участии левой ноздри.

В этом случае важное значение имеет холинергическая активирующая система переднего мозга, тесно связанная с обонятельным анализатором и с процессами узнавания и запоминания (Turchi et al. 2005), а также со стволово-таламо- ретикулярной модулирующей системой. Диэнцефальные структуры и лимбическая система, анатомически непосредственно связанные с образованиями обонятельного анализатора (Nauta, 1960) и правое полушарие будут активироваться при попадании запаха в правую ноздрю.

На основании экспериментов и литературных данных можно сделать вывод, что обонятельная система не является жестко латерализованной. Скорее всего, доминирующий очаг возбуждения может мигрировать из одного полушария в другое в зависимости от природы обонятельного стимула, конкретной когнитивной задачи, индивидуальных характеристик человека, окружающей обстановки и функционально активной ноздри.

Такая динамичность очага возбуждения определяется корково-подкорковыми, межполушарными связями и, как результат, приводит к более полной адаптации человека.

Рис. 5. Схема взаимодействия коры больших полушарий и регуляторных систем мозга у правшей (Жаворонкова, 2004).

ПП, ЛП – правое полушарие, левое полушарие;

Ств. – ствол мозга;

Диэнц. – диэнцефальные структуры;

Лимб. – лимбическая система;

Толщина стрелок отражает силу активирующего влияния.

Цитированная литература:

1. Доброхотова Т.А., Брагина Н.Н. Функциональная асимметрия и психопатология очановых поражений головного мозга. М., 1977. 358 с.

2. Доброхотова Т.А., Брагина Н.Н. Методологическое значение принципа симметрии в изучении функциональной организации человека // Функциональная межполушарная асимметрия. Хрестоматия / Под ред. Н.Н. Боголепова, В.Ф. Фокина. – М.: Научный мир, 2004. – 728 c.

3. Ещенко Н.Д. Энергетический обмен в головном мозге//Биохимия мозга/Под. ред. И.П. Ашмарина, П.В. Стукалова, Н.Д. Ещенко. – СПб.: Издательство С.-Петербургского Университета, 1999. С.124-168.

4. Жаворонкова Л.А. Особенности межполушарной асимметрии электроэнцефалограммы правшей и левшей как отражение взаимодействия коры и регуляторных систем мозга // Функциональная межполушарная асимметрия. Хрестоматия / Под ред. Н.Н. Боголепова, В.Ф. Фокина. – М.: Научный мир, 2004. – 728 c.

5. Кассиль Г.Н. Мозговой барьер // Наука и жизнь. № 11. 1986

6. Леутин В.П., Николаева Е.И. Психофизиологические механизмы адаптации и функциональная асимметрия мозга. Новосибирск: Наука, СО, 1988, 192с.

7. Николаева Е.И. Психофизиология. Учебник. – М.: ПЕРСЭ; Логос, 2003. – 544 с. – ил.

8. Романенко В.О., Рыжкова О.П. Пономарева Н.В. Фокин В.Ф. Влияние запаха эфирных масел на межполушарные отношения и функциональное состояние головного мозга//Структурно-функциональные и нейрохимические закономерности асимметрии и пластичности мозга. Сб. статей Всероссийской научной конференции с международным участием. – М. 2005.-221-222.

9. Физиология человека: Учебник / Под ред. В.М. Смирнова. – М.: Медицина, 2002. – 608 с.:

10. Фокин В.Ф., Пономарева Н.В. Динамические характеристики функциональной межполушарной асимметрии // Функциональная межполушарная асимметрия. Хрестоматия/Под ред. Н.Н. Боголепова, В.Ф. Фокина. – М.: Научный мир, 2004. – 728 c.

11. Фокин В.Ф., Пономарева Н.В. Энергетическая физиология мозга.: М. «Антидор», 2003. –288 с.

12. Червяков А.В., Фокин В.Ф. Влияние запахов на межполушарную асимметрию//Возрастная нейропсихология и нейропсихиатрия. Матер. научно-практ. конф. с международным участием. Киев. 19 февраля 2007.-с. 16.

13. Abraham, A., Mathai, K.V. The effect of right temporal lobe lesions on matching smells // Neuropsychologia, 1983, Vol. 21, PP. 277 -281.

14. Cain, W.S., Gent, J.F. Olfactory sensitivity: reliability, generality, and association with age//J.Exp. Psychol. Hum. Percept. Perform., 1991, Vol. 17, PP. 382-391.

15. Fink, G.R., Marshall, J.C., Halligan, P.W. and Dolan, R.J. Hemispheric asymmetries in global/local processing are modulated by perceptual salience. // Neuropsychologia, 1999 Vol. 37, P. 31–40.

16. Francis, S., Rolls, E.T., Bowtell, R., McGlone, F., O’Doherty, J., Browning, A., Clare, S. and Smith, E. The representation of pleasant touch in the brain and its relationship with taste and olfactory areas. // Neuroreport, 1999, Vol. 10, P. 453–459.

17. Gordon H.W., Sperry E.W. Lateralization of olfactory perception in the surgically separated hemispheres of man // Neurophychol. 1969. Vol. 7. P. 111-120.

18. Royet J-P, Plailly J. Lateralization of Olfactory Processes // Chemical Senses, 2004 Vol. 29(8) P.731-745.

19. Khanna, J. and Sengupta P. Morphological Asymmetry In Olfactory Bulbs In Rat//J Anat. Soc.India, 2001, Vol.50, N1, p.31-33.

20. Koelega, H.S. Olfaction and sensory asymmetry. Chem. Senses Flav., 1979, Vol. 4, P. 89 -95.

21. Koizuka, I., Yano, H., Nagahara, M., Mochizuki, R., Seo, R., Shimada, K., Kubo, T. and Nogawa, T. Functional imaging of the human olfactory cortex by magnetic resonance imaging. Oto-Rhino-Laryngology, 1994, Vol. 56, P. 273–275.

22. Levy, L.M., Henkin, R.I., Hutter, A., Lin, C.S., Martin, D. and Schellinger, D. Functional MRI of human olfaction. // J. Comput. Assist. Tomogr., 1997, Vol. 21, P. 849–856.

23. Mathison S, et al. Nasal route for direct delivery of solutes to the central nervous system: facto or function? // J. Drug Targ, 1998; Vol. 85, № 6, P. 415-41

24. Nauta, W.J.H. Anatomical relationships between the amygdaloid complex. The dorsomedial thalamic nucleus and the orbitofrontal cortex in the monkey.// Anat. Record, 1960, Vol. 136, P.251.

25. O’Doherty, J., Rolls, E.T., Francis, S., Bowtell, R. and McGlone, F. Representation of pleasant and aversive taste in the human brain. // J. Neurophysiol., 2001, Vol. 85, P. 1315–1321.

26. Olko C., Turkewitz G. Cerebral asymmetry of emotion and its relationship to olfaction in infancy// Psychology Press, 2001, Vol. 6, № 1, PP. 29-37

27. Rausch, R., Serafetinides, E.A. and Crandall, P.H. Olfactory memory in patients with anterior temporal lobectomy // Cortex, 1977, Vol. 13, PP. 445 -452.

28. Savic, I. and Gulyas, B. PET show that odors are processed both ipsilaterally and contralaterally to the stimulated nostril.// Neuroreport, 2000, Vol. 11, P. 2861–2866.

29. Small, D.N., Jones-Gotman, M., Zatorre, R.J., Petrides, M. and Evan, A.C. Flavor processing: More than the sum of its parts. // Neuroreport, 1997, Vol. 8, P. 3913–3917.

30. Turchi Janita, Richard C. Saunders, Mortimer Mishkin Effects of cholinergic deafferentation of the rhinal cortex on visual recognition memory in monkeys // PNAS, 2005, vol. 102, no. 6, 2158-2161

31. Youngentob, S.L., Kurtz, D.B., Leopold, D.A., Mozell, M.M., Hornung, D.E. Olfactory sensitivity: is there laterality? // Chem. Senses, 1982, Vol. 7, PP. 11 -21.

32. Zatorre, R.J., Jones-Gotman, M. and Rouby, C. Neural mechanisms involved in odor pleasantness and intensity judgments. // Neuroreport, 2000, Vol.11, P. 2711–2716.

33.Zatorre, R.J., Jones-Gotman, M., Evans, A.C. and Meyer, E. Functional localization and lateralization of human olfactory cortex. // Nature, 1992, Vol. 360, P. 339–340.

Комментарии и пинги к записи запрещены.

Комментарии закрыты.

Дизайн: Polepin