В.А. Пестряев, Т.В. Сафина МЕЖПОЛУШАРНАЯ АСИММЕТРИЯ ТРОФОТРОПНОЙ И ЭРГОТРОПНОЙ РЕГУЛЯЦИИ (С. 48-58)

В.А. Пестряев, Т.В. Сафина

МЕЖПОЛУШАРНАЯ АСИММЕТРИЯ ТРОФОТРОПНОЙ И ЭРГОТРОПНОЙ РЕГУЛЯЦИИ

ГБОУ ВПО Уральский государственный медицинский университет Минздрава РФ, Екатеринбург, Россия

Ural State Medical University, Yekaterinburg, Russia

МЕЖПОЛУШАРНАЯ АСИММЕТРИЯ ТРОФОТРОПНОЙ И ЭРГОТРОПНОЙ РЕГУЛЯЦИИ
В.А. Пестряев, Т.В. Сафина
На основе параллельной регистрации у 90 испытуемых в покое и после физической нагрузки показателей, характеризующих асимметрию активности височных зон полушарий головного мозга, и показателей, позволяющих количественно оценить уровень эрготропной регуляции работы системы кровообращения, исследована специфика взаимодействия полушарий с трофотропными и эрготропными системами регуляции. Показано, что в большинстве случаев (83 %) левое полушарие было более тесно связано с трофотропной, а правое – с эрготропной регуляцией, но в 17% случаев наблюдалась зеркально противоположная специализация полушарий по взаимодействию с этими регуляторными системами. Ключевые слова: асимметрия, полушария головного мозга, трофотропная регуляция, эрготропная регуляция.
HEMISPHERIC ASYMMETRY OF TROPHOTROPIC AND ERGOTROPIC REGULATION
V.A. Pestryaev, T.V. Safina
Specialization of the interaction of the hemispheres with trophotropic and ergotropic regulation systems of ninety tested-people in the state of rest and after physical work was examined. The research is based on the parallel registration of the indices of the activity of temporal zones of the cerebral hemispheres and the quantitative indices of ergotropic regulation of the system of blood circulation. In most cases (83 %), the left hemisphere is more closely connected with the trophotropic and the right one with the of ergotropic regulation, but in 17% of cases there was opposite specialization of hemispheres. Keywords: asymmetry, cerebral hemispheres, trophotropic regulation, ergotropic regulation

Введение. В настоящее время становится всё более очевидным наличие функциональной межполушарной асимметрии головного мозга, проявляющееся во взаимодействии полушарий с высшими центрами вегетативной регуляции. Это подтверждается тремя совокупностями литературных данных: данными об асимметрии активности и энергообмена височной коры (Фокин, Пономарева, 2003); данными о противоположных изменениях вегетативных функций, вызванных стимуляцией симметричных образований инсулярной коры (Craig, 2005); данные о том, что функциональное доминирование правого полушария головного мозга сопровождается большей активацией симпатической нервной системы, характерной для состояния напряжения или стресса, а функциональное доминирование левого полушария – большей активацией парасимпатической нервной системы и чаще проявляется в состоянии спокойного бодрствования (Доброхотова, Брагина, 1977; Фокин, Боравова, Галкина и др., 2009;Фокин, Пономарёва, Кротенкова и др., 2010;Oppenheimer, Gelb, Girvin, Hachinski, 1992). Некоторые авторы рассматривают правое полушарие как проэнтропийное, связывая это с доминированием симпатических влияний, способствующих высвобождению энергии и росту энтропии, а левое полушарие – как антиэнтропийное из-за доминирования в нём парасимпатических влияний, снижающих потери тепла (Реброва, Чернышева, 2004; Ротенберг, 1994). Но в физическом смысле и энтропийные, и информационные процессы проходят в обоих полушариях, а анализ их соотношения невозможен без количественных оценок. Физиологический анализ специфики взаимодействия полушарий с высшими центрами вегетативной регуляции должен базироваться на их различной роли в регуляции эрготропных и трофотропных функций (Баклаваджян, 1983; Вейн, 2003). Ещё в 60-х гг. XX века ведущие исследователи вегетативной нервной системы пришли к выводу об отсутствии на надсегментарном уровне симпатического и парасимпатического отделов и целесообразности введения деления надсегментарных систем на эрготропные (обеспечивающие мобилизацию, приспособления к меняющимся условиям среды) и трофотропные (обеспечивающие поддержание гомеостатического равновесия). С этой точки зрения левое полушарие, проявляющее большую активность в состоянии покоя, является «трофотропным», а правое полушарие, проявляющее большую активность в состоянии напряжения и стресса – «эрготропным». Цели и задачи. Выявленная к настоящему времени специализация полушарий в регуляции трофотропных и эрготропных функций порождает ряд вопросов: всегда ли наблюдается именно такая специализация полушарий в регуляции трофотропных и эрготропных функций? не является ли эта специализация полушарий всего лишь преобладающей тенденцией? существуют ли люди, у которых трофотропным является не левое, а правое полушарие, а эрготропным, соответственно, левое? Если такие люди есть, то каков процент этих людей? Получить ответы на эти вопросы и было целью настоящего исследования.

 

Материалы и методы. В исследовании принимало участие 90 здоровых испытуемых – добровольцев в возрасте 18-27 лет, из них 44 мужчины и 46 женщин. Большинство испытуемых (85) были правшами. Для анализа реального состояния функциональной межполушарной асимметрии головного мозга в регуляции эрготропных и трофотропных функций использовалась одновременная регистрация показателей, позволяющих определять как текущую активность полушарий головного мозга, так и выраженность текущей эрготропной регуляции. Регистрация показателей у испытуемых осуществлялась и в состоянии покоя, и после пробы с физической нагрузкой – 20 приседаний за 30 секунд. В тех случаях, когда данная нагрузка не приводила к выраженной эрготропной регуляции работы системы кровообращения (это были спортсмены-испытуемые), применялся степ-тест – 3-минутное восхождение на ступеньку высотой 49 см в ритме 20 шагов в минуту. Для определения соотношения эрготропных и трофотропных функций в регуляции работы системы кровообращения регистрировались систолическое артериальное давление (САД), диастолическое артериальное давление (ДАД) и частота сердечных сокращений (ЧСС). На основании этих показателей вычислялся индекс минутного объёма крови (ИМОК) (Пестряев, Кинжалова, Макаров, 2012; Пестряев, Кинжалова, Макаров, 2013):

Pestryev_1_2_2014

Рис. 1. а) Примеры реальных соотношений между ИМОК и ЧСС в покое: I – зона преобладания трофотропных механизмов регуляции работы системы ковообращения; II – зона умеренной выраженности эрготропныхмеханизмов регуляции; III – зона выраженного преобладания эрготропных механизмов регуляции.б) Геометрическая иллюстрация сравнительной оценки выраженности эрготропных механизмов регуляции с помощью нормы вектора (НВ): ||НВ|| = (ИМОК2 + НЧСС2)1/2.

Но норма вектора в качестве комплексного показателя напряжённости эрготропных регуляторных механизмов не совсем удобна. Если ИМОК и НЧСС равны 1 (т.е. за 1 минуту через круг кровообращения проходит 1 ОЦК при ЧСС=65), норма вектора ~ 1,414. Более удобно, чтобы в этом случае индекс эрготропной регуляции также равнялся 1. Для этого надо либо вычисленную норму вектора поделить на 1,414, либо, что более правильно, – вместо нормы вектора в качестве индекса эрготропной регуляции (ИЭР) использовать среднюю квадратическую величину между ИМОК и НЧСС:

ИЭР = ((ИМОК2 + НЧСС2)/2)1/2 ≈ (ИМОК2 + НЧСС2)1/2 / 1,414.

 

Если ИЭР ≤ 1, то преобладает трофотропная регуляция; если 1 < ИЭР < 1,3 – это умеренная выраженность эрготропных регуляторных функций; если ИЭР ≥ 1,3 – это выраженное преобладание эрготропных регуляторных функций. В соответствии с уровнем ИЭР в покое испытуемые были разделены на 3 группы. Первую группу составили испытуемые с ИЭР ≤ 1 (10 женщин, 18 мужчин), т.е. с трофотропной регуляцией; вторую группу – с ИЭР ≥ 1,3 (17 женщин, 14 мужчин), т.е. с выраженной эрготропной регуляцией; третью группу – с ИЭР больше 1, но меньше 1,3 (19 женщин, 12 мужчин). Сравнительная оценка текущей активности полушарий в симметричных точках височных зон в покое у 25 испытуемых была проведена тремя методами: методом регистрации уровня постоянного потенциала (УПП); методом сравнения средних значений сигнала ЭЭГ; методом сравнения микроциркуляции в тканях с помощью аппарата «Лира-100» (регистрационное удостоверение № ФСР 2008/02890 от 24.06.2008). Регистрация УПП мозга проводилась аппаратом АМЕА (портативный одноканальный прибор, http://www.neurotek.mpi.ru/). УПП позволяет провести достоверную качественно-количественную оценку текущей активности полушарий головного мозга, так как УПП зависит от интенсивности энергетического метаболизма и отражает суммацию потенциалов сосудистого происхождения, создаваемых гематоэнцефалическим барьером и реагирующих на рН в оттекающей от мозга крови (Фокин, Пономарева, 2003). Наложение электродов осуществлялось в симметричных точках височных областей биполярным способом, с установкой отрицательного электрода на левой, а положительного электрода – на симметричной точке височной зоны правого полушария. Полученное при таком наложении электродов отрицательное значение межполушарной разности УПП свидетельствовало о большей активности левого полушария головного мозга, а положительное – о большей активности правого полушария. Для регистрации монополярных отведений ЭЭГ использовали 2 канала усилителя биопотенциалов MP30B-CE (BiopacSystems, Inc.). Активные положительные (+) электроды устанавливались на симметричных точках височных зон правого и левого полушарий. После регистрации 5-10 секундных интервалов сигнала ЭЭГ вычислялось среднее значение. Среднее значение оцифрованной синусоиды, имеющей одинаковые, симметричные относительно нулевой линии положительную и отрицательную части сигнала, равно 0, т.е. совпадает с нулевой линией. То же самое будет и при регистрации сигнала сложного спектрального состава, имеющего одинаковую выраженность отрицательной и положительной частей сигнала. При регистрации сигнала ЭЭГ, как правило, наблюдается асимметрия отрицательной и положительной частей сигнала. Уровень этой асимметрии зависит от активности зон, над которыми располагаются положительные активные электроды. В случае расположения положительного активного электрода над более активной зоной среднее значение сигнала имеет меньшую величину (более электроотрицательно). Сравнительная оценка микроциркуляции в исследуемых симметричных височных зонах аппаратом «Лира-100» основывалась на определении индексов биоэлектромагнитной реактивности (БЭМР) живой ткани в точках приложения датчика. Индексы БЭМР зависят от параметров взаимодействия электромагнитного датчика с живой тканью в исследуемой области и тесно связаны с микроциркуляцией и интенсивностью обменных процессов, влияющих на импедансные и диэлектрические характеристики исследуемой ткани. Более активное полушарие определялось по большей величине индекса БЭМР, измеренного датчиком на симметричных точках правой и левой височных зон. Так как этот метод не требует наложения электродов, он более удобен для скрининговых исследований и применялся для всех 90 испытуемых. Оценка достоверности полученных результатов осуществлялась с помощью непараметрического Z-критерия знаков.

Результаты и их обсуждение. Проведённое сравнение определения более активной височной зоны правого и левого полушарий методами регистрации УПП, среднего значения сигнала ЭЭГ и индексов БЭМР во всех 25 случаях показало 100 % (P< 0,01) совпадение результатов качественного сравнения межполушарной активности (табл. 1). В 15 случаях большая активность наблюдалась в височной зоне правого полушария, о чём свидетельствовали: положительное значение УПП; более электроотрицательное справа среднее значение ЭЭГ, зарегистрированное при расположении положительного активного электрода на правой височной области; более высокий справа индекс БЭМР. В 10 случаях большая активность наблюдалась в височной зоне левого полушария, о чём свидетельствовали: отрицательное значение УПП; более электроотрицательное слева среднее значение ЭЭГ; более высокий слева индекс БЭМР.

Таблица 1. Сравнение межполушарной активности методами регистрации УПП, среднего значения ЭЭГ и индексов БЭМР

Метод сравнения УПП (мВ), (+) электрод – справа, (–) электрод – слева Среднее значение ЭЭГ (мкВ), (+) активный электрод Индексы БЭМР Большая активность
слева справа слева справа
n=15 6,889 ± 4,22 +13,17 ± 14,7 – 18,99 ± 14,3 1,226± 0,051 1,329± 0,064 справа
n=10 -7,78 ± 3,19 – 19,4 ± 9,22 +10,23 ± 9,04 1,391± 0,070 1,244± 0,068 слева

 

В 14 случаях параллельное определение более активного полушария в височной области методами регистрации УПП и индексов БЭМР было проведено и после физической нагрузки. Оно также показало совпадение результатов во всех случаях (P<0,01). Таким образом, индексы БЭМР, зарегистрированные в симметричных точках височных зон, позволяли определить полушарие с более высоким уровнем микроциркуляции и кровоснабжения, и это определение всегда совпадало с определением полушария с более активной височной зоной методами регистрации УПП и среднего значения ЭЭГ. В дальнейшем у 65 испытуемых определение более активного полушария в покое и после нагрузки осуществлялось в скрининговом режиме именно этим методом. В группе из 28 испытуемых с ИЭР ≤ 1, те есть с преобладанием трофотропной регуляции работы сердечнососудистой системы в покое, в 82 % случаев (P< 0,01) более высокая активность наблюдалась в височной области левого полушария, а в 18 % случаев – в височной области правого полушария. После стандартной нагрузки (20 приседаний за 30 с) у 24 испытуемых была зарегистрирована инверсия градиента межполушарной активности, при которой более высокая активность стала наблюдаться на противоположном полушарии. При этом у всех этих испытуемых ИЭР стал более 1,3. У четырёх испытуемых после этой стандартной нагрузки инверсии межполушарной активности не произошло, но при этом и ИЭР был <1,3 (ИЭР = 0,996±0,042). Для этих испытуемых было проведено дополнительное исследование, в котором в качестве нагрузки применялся степ-тест – 3-минутное восхождение на ступеньку высотой 49 см в ритме 20 шагов в минуту. После такой нагрузки у этих испытуемых также произошло как необходимое увеличение ИЭР (> 1,3), так и инверсия межполушарной активности. Таким образом, в этой группе испытуемых в 82 % случаев преобладание трофотропной регуляции работы сердечнососудистой системы было связано с более высокой активностью левого полушария, а преобладание эрготропной регуляции – с более высокой активностью правого полушария. Но у 18 % наблюдалась зеркально противоположная картина, когда трофотропная регуляция была связана с повышенной активностью правого полушария, а эрготропная, соответственно, с активностью левого. При этом для определения специфики полушарий в регуляции эрготропных и трофотропных функций в этой группе испытуемых (ИЭР в покое меньше 1) фактически достаточно определения более активного полушария в покое (то есть полушария, отвечающего за трофотропную регуляцию). Проба с нагрузкой, повышающей ИЭР до уровня выраженной эрготропной регуляции, лишь показала, что во всех этих случаях на взаимодействии с эрготропными системами регуляции специализировалось противоположное полушарие. В группе с выраженным преобладанием эрготропной регуляции работы сердечнососудистой системы (31 человек, ИЭР в покое = 1,518±0,123) в 81 % случаев (P< 0,01) более высокая активность наблюдалась в височной области правого полушария, а в 19 % случаев – в височной области левого полушария. После функциональной нагрузочной пробы уровень ИЭР стал ещё выше (1,648±0,242), а инверсии градиента межполушарной активности в височных областях не произошло, соответственно, ни в одном случае. То есть в этой группе также возможно определение специфики полушарий в регуляции эрготропных и трофотропных функций без исследования реакции на нагрузку, но уже по полушарию, специализированному на функциональных связях с эрготропными системами регуляции. В группе с умеренной выраженностью эрготропной регуляции работы сердечнососудистой системы (31 человек, ИЭР в покое больше 1, но меньше 1,3) в 58% случаев (18 человек) большая активность была зарегистрирована в височной области правого полушария, а у 42% (13 человек) – в височной области левого полушария. Так как исходное функциональное состояние у испытуемых этой группы фактически являлось переходным, то есть у одних испытуемых уже могла произойти инверсия повышенной активности полушария с «трофотропного» на «эрготропное», а у других ещё нет, было невозможно увязать более активное полушарие в покое со специфичностью взаимодействия полушарий с трофотропными или эрготропными системами регуляции. Единственной возможностью исследования этой специфичности полушарий у таких испытуемых являлось использование нагрузочной пробы, приводящей к выраженному преобладанию эрготропной регуляции и позволяющей определить полушарие, специализирующееся на функциональных связях с эрготропными системами регуляции. После нагрузочной пробы, когда ИЭР становился больше 1,3, у 27 испытуемых этой группы (87 %) преобладала активность в височной области правого полушария, а у 4 человек (13%)ввисочной областилевого полушария. При этом в 15 случаях происходила межполушарная инверсия максимальных индексов БЭМР (в четырех случаях – с правого на левое полушарие, в 11-ти случаях – с левого на правое), а в 16-ти случаях – рост градиента межполушарных индексов БЭМР с максимумом на правом полушарии (табл. 2).

Таблица 2. Сравнение межполушарной активности в покое и после нагрузки в группе с умеренной выраженностью эрготропной регуляции (1 < ИЭР < 1,3)

Испытуемые В покое После нагрузочной пробы
n=31 Индексы БЭМР ИЭР Индексы БЭМР ИЭР
слева справа слева справа
n = 4 1,258 ±0,094 1,474 ±0,078 1,187 ±0,023 1,634 ±0,071 1,420 ±0,082 1,455 ±0,068
n = 11 1,682 ±0,062 1,515 ±0,047 1,097 ±0,059 1,308 ±0,06 1,544 ±0,071 1,55 ±0,222
n=16 1,304 ±0,082 1,488 ±0,067 1,150 ±0,056 1,312 ±0,084 1,596 ±0,091 1,544 ±0,221

Для исследования стабильности выявленной специфики взаимодействия полушарий с трофотропными и эрготропными системами регуляции у 14 испытуемых (5 мужчин, 9 женщин) проводилось повторное исследование через 4 недели после первого исследования. Исходный уровень ИЭР при повторном исследовании в шести случаях незначительно отличался от такого в первом исследовании (соответствовал группе первого исследования), в восьми случаях значительно. Но сами результаты определения специфики полушарий по взаимодействию с трофотропными и эрготропными системами регуляции во всех 14 случаях (P < 0,01) совпали с результатами первого исследования. В целом по всем испытуемым в 83% случаев левое полушарие специализировалось на взаимодействии с трофотропными регуляторными системами, а правое – с эрготропными (P < 0,01). У 17% испытуемых на взаимодействии с эрготропными регуляторными системами специализировалось левое полушарие, а с трофотропными регуляторными системами – правое полушарие. Значимых гендерных различий не было: преобладающая тенденция специализации полушарий у женщин наблюдалась в ~ 85 % случаев (39 из 46), а у мужчин в ~ 82 % (36 из 44). Моторная асимметрия, связанная с ведущей рукой, также не была определяющей для функциональной асимметрии полушарий по взаимодействию с трофотропными и эрготропными системами. Подавляющее большинство (85 из 90) испытуемых были правшами, а в немногочисленной выборке левшей преобладающая тенденция специализации полушарий по взаимодействию с трофотропными и эрготропными системами (у 4 из 5) была такой же, как у правшей.

Выводы

1. У большинства испытуемых (83%) левое полушарие имело более тесные функциональные связи с трофотропными системами регуляции, а правое – с эрготропными системами, но в 17% случаев наблюдалась зеркально противоположная специализация полушарий во взаимодействии с этими регуляторными системами.

2. Изменение напряженности работы систем трофотропной-эрготропной регуляции сопровождалось соответствующими изменениями текущей активности в височных зонах полушарий с инверсией наиболее активного полушария при переходе от функционального состояния с трофотропной регуляцией (ИЭР ≤ 1) к функциональному состоянию с выраженной эрготропной регуляцией (ИЭР ≥ 1,3).

3. Исследование динамических процессов межполушарной асимметрии, связанной со стабильными функциональными связями полушарий с системами трофотропной-эрготропной регуляции возможно только при условии одновременной регистрации как показателей, отражающих текущую активность полушарий, так и показателей, позволяющих оценить выраженность текущей эрготропной регуляции.

Список литературы
  1. Баклаваджян О.Г. Центральные механизмы гомеостаза: Частная физиология нервной системы. – Л.: Наука. – 1983. – С. 218-312.
  2. Вейн А.М. Надсегментарные вегетативные механизмы: Вегетативные расстройства: Клиника, диагностика, лечение. – М.: ООО Медицинское информационное агентство. – 2003. – С. 24-43.
  3. Доброхотова Т.А., Брагина Н.Н. Функциональная асимметрия и психопатология очаговых поражений мозга. – М.: Медицина. – 1977. – 360 с.
  4. Пестряев В.А., Кинжалова С.В., Макаров Р.А. Определение минутного объема крови в покое по показателям артериального давления, частоты пульса, веса и роста и обоснование нового индекса минутного объема крови // Вестник уральской медицинской академической науки. – 2012. – №3. – С. 85-86.
  5. Пестряев В.А., Кинжалова С.В., Макаров Р.А. Способ определения минутного объема крови (МОК) и общего периферического сопротивления сосудов (ОПСС). – Патент на изобретение № 2481785, зарегистрирован в Государственном реестре изобретений РФ 20.05.2013.
  6. Реброва Н.П., Чернышева М.П. Функциональная межполушарная асимметрия мозга человека и психические процессы. – Спб.: Речь. – 2004. – 96 с.
  7. Ротенберг В.С. Церебральные механизмы двух компонентов мышления: противоречия, перспективы и новая парадигма. – Сб. Мышление и разум. – М.: Наука. – 1994. – С. 121-131.
  8. Фокин В.Ф., Пономарева Н.В. Энергетическая физиология мозга. – Антидор. – 2003. – 288 с.
  9. Фокин В.Ф., Боравова А.И., Галкина Н.С. и др. Стационарная и динамическая организация функциональной межполушарной асимметрии. – Руководство по функциональной межполушарной асимметрии. – М.: Научный мир. – 2009. – С. 389-428.
  10. Фокин В.Ф., Пономарёва Н.В., Кротенкова М.В. и др. Влияние вегетативной нервной системы на динамические свойства функциональной межполушарной асимметрии. — Материалы конференции «Современные направления исследований функциональной межполушарной асимметрии и пластичности мозга». – М.: Научный мир. – 2010. – С. 263-269.
  11. Craig A.D. Forebrain emotional asymmetry: a neuroanatomical basis? // Trends in Cognitive Sciences . – V. 9, №12. – P. 566-571.
  12. Oppenheimer S.M., Gelb A., Girvin J.P., Hachinski V.C. Cardiovascular effects of human insular cortex stimulation // Neurology. – 1992. – № 42. – P. 1727-1732.
Комментарии и пинги к записи запрещены.

Комментарии закрыты.

Дизайн: Polepin