Исследования генетической детерминации ЭЭГ человека

ЭЭГ состояния покоя

Генетические исследования ЭЭГ начались в 30-е годы, то есть вскоре после сообщения Бергера о регистрации ЭЭГ у человека. В первых исследованиях ЭЭГ преобладали мето­ды визуального анализа. В них ЭЭГ человека фактически рассматривалась как некий паттерн, то есть характерный рисунок. При таком подходе ЭЭГ выступала как качествен­ный признак. Исследователи, регистрируя ЭЭГ у родствен­ников (чаще всего у близнецов), визуально выделяли опреде­ленные типы кривых и пытались их классифицировать. В ре­зультате родственники могли оцениваться как конкордантные или дискордантные по форме ЭЭГ.

Первые же исследования показали высокое сходство об­щего рисунка ЭЭГ у членов МЗ пар. Как правило, различия между МЗ близнецами не превышали различий между двумя отрезками ЭЭГ одного человека, записанными в разные дни (Davis H., Davis P., 1936; Raney E., 1939; Lennox W. et al., 1945). Однако наиболее интересными можно считать данные, полученные Джуель-Нильсеном и Харвальдом (Juel-Nielsen N., Harvald В., 1958), которые показали, что различные пара­метры ЭЭГ даже у разлученных МЗ близнецов практически идентичны. Исследования ЭЭГ у разлученных близнецов проводились и в последующие годы (Lykken D., 1982; Boushard Т., 1990), на более солидных выборках и с примене­нием более современных методов анализа. Все полученные ре­зультаты указывают на высокий уровень сходства параметров ЭЭГ у разлученных близнецов. Поскольку у разлученных МЗ близнецов нет никаких общих средовых факторов, то все их сходство возникает только за счет генетической идентичнос­ти. Соответственно, данные о поразительном подобии ЭЭГ у разлученных близнецов говорят о том, что в основе семейно­го сходства лежат не средовые, а генетические причины.

Паттерны ЭЭГ у монозиготных близнецов оказались на­столько похожими, что этот признак предлагалось использо­вать при диагностике зиготности близнецов наряду с цветом глаз, волос и другими морфологическими особенностями.

Анализ ЭЭГ как целостного паттерна используется в ге­нетических работах и в наши дни. Наиболее полно он пред­ставлен в исследованиях ЭЭГ, ведущихся под руководством Ф.Фогеля в Германии (Fogel F. et al., 1979,1981). Некоторые из паттернов ЭЭГ, для которых Ф.Фогелем были установлены простые (менделевские) типы наследования, внесены в ката­лог "Наследственные признаки человека" (Маккьюсик В., 1976). Однако индивидов с такими характерными паттернами ЭЭГ в популяции встречается немного (не более 5%). Их мож­но считать крайним выражением всего разнообразия, наблю­даемого в популяции. Примером таких "крайних" типов явля­ются выделенные Ф.Фогелем паттерны, получившие название "монотонные альфа-волны" и "низковольтная ЭЭГ" (рисунок 3). Для них установлен аутосомно-доминантный тип насле­дования. Пробанды, обладающие этими типами ЭЭГ, отлича­ются некоторыми психологическими и биохимическими харак­теристиками (Fogel F. et al., 1979; Fogel F., Propping P., 1981).

1. Низковольтная

2. Низковольтная пограничная (бета-волны)

3. Затылочные медленные бета-волны

4. Монотонные альфа-волны

5. Фронто-прецентральные бета-волны

6. Диффузные бета-волны

Рисунок 3

Наследуемые типы ЭЭГ по Ф. Фогелю

Более распространен, однако, подход к ЭЭГ как к коли­чественному признаку, поскольку все ритмические составляющие ЭЭГ могут быть охарактеризованы всевозможными количественными измерениями (частота, амплитуда, спектральная плотность, когерентность и т.д.). Такой подход следует считать более перспективным, так как он охватывает всю изменчивость, представленную в популяции.

Количественные показатели также фигурируют в рабо­тах Ф.Фогеля (Vogel F., 1958, 1962а, 19626). Первое же его ис­следование было проведено на большой выборке близнецов (100 пар МЗ и 98 пар ДЗ). Регистрация ЭЭГ у близнецов ве­лась не только в состоянии покоя, но и при различных функ­циональных нагрузках (гипервентиляция, гипоксия и сон). Фик­сировался ряд показателей: доминирующая частота ЭЭГ; альфа-индекс (процент времени, в течение которого в ЭЭГ на­блюдается выраженный альфа-ритм); амплитуда альфа-ритма; процент совпадения альфа-волн по фазе; регулярность альфа-ритма. Анализ количественных параметров ЭЭГ показал, что МЗ близнецы практически идентичны по показателям альфа-индекса ЭЭГ, амплитуды и частоты альфа-ритма. Различия между МЗ близнецами были не больше, чем у одного и того же человека при повторной регистрации ЭЭГ. Это дало Ф.Фо­гелю основание для вывода о высокой наследуемости ЭЭГ.

Последующие работы подтвердили выводы Фогеля. В большинстве исследований, несмотря на разные размеры вы­борок (часто небольшие) и несовпадение методов регистрации и анализа, монотонно обнаруживалось высокое внутрипарное сходство МЗ близнецов по любым характеристикам альфа-ритма (Inouye E., 1961; Kamitake M., 1963; Young J., 1972; Мешкова Т.А., 1976; Анохин А.П., 1987 и др.).

С развитием методов спектрального анализа ЭЭГ и в ге­нетических работах все чаще стали фигурировать более слож­ные, нежели частота, амплитуда, альфа-индекс, количествен­ные характеристики ЭЭГ. Среди них наиболее распростра­ненными количественными оценками являются суммарные энергии и спектральные плотности отдельных ритмов. [Суммарные энергии и спектральные плотности являются парамет­рами, которые различным образом отражают представленность данного ритма в ЭЭГ. Суммарная энергия частотного диапазона ЭЭГ представля­ет собой абсолютную амплитуду ритма данного диапазона. Спектральные плотности мощности спектров отдельных диапазонов представляют собой величины, нормированные относительно мощности спектра всего диапазо­на частот]

Спектральный анализ ЭЭГ использовался в работе Д. Ликкена с соавторами (Lykken D. et al., 1974). Спектральные характеристики ЭЭГ оказались чрезвычайно похожими у МЗ близнецов. Их внутрипарные корреляции были сопоставимы с таковыми для морфологических признаков — длины и веса тела. В зависимости от частотного диапазона величина корре­ляций колебалась в пределах от 0,76 до 0,86. В то же время в группе ДЗ корреляции оказались очень низкими — от -0,20 до 0,15. Это значительно ниже, чем можно ожидать, исходя из предположения об аддитивности генетических влияний. Правда, условия регистрации ЭЭГ в исследовании Ликкена не­сколько отличались от обычных: ЭЭГ записывалась у испыту­емых в состоянии гипноза. Повторный эксперимент, проведен­ный в 1982 году (Lykken D. et al., 1982), дал те же результаты. К_мз в несколько раз превышал г, а г во многих случаях был близок к нулю, что свидетельствует о неаддитивном типе на­следования спектральных плотностей ритмических составляю­щих ЭЭГ. Д.Ликкен (Lykken D., 1982) называет такие призна­ки, по которым сходство МЗ значительно превышает сход­ство ДЗ, эмерджентными (emergenic traits). Наследственная пе­редача таких признаков обеспечивается полигенными меха­низмами. Для проявления определенного признака необходимо определенное сочетание нескольких генов, передающихся от родителя к потомку случайным образом. Поскольку МЗ близ­нецы имеют идентичный набор генов, их сходство по эмерджентным признакам также достаточно велико. Для ДЗ близне­цов и других близких родственников вероятность наличия оди­накового набора генов убывает в геометрической прогрессии в соответствии с увеличением числа генов, определяющих данный конкретный признак.

Первые отечественные генетические исследования ЭЭГ были начаты в 70-е годы в русле исследования свойств не­рвной системы коллективом сотрудников под руководством Б.М.Теплова и В.Д.Небылицына, а затем И.В.Равич-Щербо. Это работы Н.Ф.Шляхты, Г.А.Шибаровской, Т.А.Мешковой, Н.В.Гавриш, С.Б.Малых. Во всех этих исследованиях, прово­дившихся на близнецах, в целом по большинству количествен­ных параметров ЭЭГ отмечается более высокое внутрипарное сходство МЗ близнецов по сравнению с ДЗ близнецами.

Используя широкий набор количественных параметров ЭЭГ, полученных в результате ручной и автоматической обра­ботки, Т.А.Мешкова (1978) провела сравнение оценок насле­дуемости ЭЭГ различных областей мозга — лобных, цент­ральных, теменных, затылочных и височных — в симметрич­ных отведениях с обоих полушарий. Оказалось, что более вы­сокие оценки наследуемости имеют показатели альфа-ритма, по сравнению с другими частотными диапазонами, и ЭЭГ пра­вого полушария, по сравнению с левым. Доля генетических компонент фенотипической дисперсии колебалась от 46% до 96% для разных параметров и разных областей мозга. Инте­ресно, что наименьшие генотипические влияния практически по всем параметрам были характерны для ЭЭГ левой височ­ной области коры. По мнению автора, это связано с филоге­нетическим возрастом этой области мозга (она появляется до­статочно поздно в филогенезе), длительностью ее созревания в онтогенезе, а также особой ролью в осуществлении речевых функций.

Исследование Н.В.Гавриш и С.Б.Малых (1994), прове­денное на близнецах 6—8 лет (26 пар МЗ и 22 пары ДЗ), в котором выделялось три (по АлферовойВ.В., Фарбер Д.А., 1990) основных поддиапазона альфа-ритма, позволило сде­лать заключение о различной природе межиндивидуальной изменчивости отдельных частотных компонентов альфа-рит­ма. При этом наблюдается следующая закономерность: чем позже в онтогенезе соответствующий компонент альфа-рит­ма становится доминирующей формой активности, тем мень­шую роль в семейном сходстве играют генетические факторы. Один из выводов, сделанных авторами, заключается в том, что при генетическом анализе ЭЭГ неправомерно сопостав­лять данные разных возрастных групп по параметрам толь­ко широкополосного альфа-ритма.

Структура фенотипической изменчивости некоторых количественных параметров ЭЭГ анализировалась также в семьях туркменской популяции (Анохин А.П.,1987). Для боль­шинства показателей абсолютной мощности спектров вклад генетических факторов оказался достаточно высоким, за ис­ключением бета-диапазона в затылочных отведениях. Адди­тивная генетическая компонента изменчивости (G_А) варьи­ровала от 0% для бета-диапазона в затылочной области до 80% для бета-диапазона в лобных отведениях. Как правило, фенотипическое сходство между сибсами превышало сход­ство между родителями и детьми. Это объясняется как эф­фектами доминирования, так и влиянием систематических общесемейных средовых факторов. При анализе относитель­ных мощностей частотных диапазонов было выявлено две группы показателей: 1) показатели с низкими оценками наследуемости — характеристики электрической активности лобных областей мозга и тета-активность височных областей; 2) показатели с высоким уровнем наследуемости — ха­рактеристики ЭЭГ височной и затылочной областей.

К сожалению, в большинстве генетических исследова­ний ЭЭГ либо обследовались небольшие контингента испыту­емых одного возраста, либо возрастной диапазон был слиш­ком велик, что для популяционных исследований является большим недостатком. От размера выборки зависит точность оценки компонент дисперсии исследуемых признаков.

Возможность оценки значения того или иного эффекта зависит от целого ряда факторов: действительной величины эффекта в популяции (чем больше эффект, тем легче он выяв­ляется); уровня достоверности, выбранного в качестве крите­рия для отвержения нулевой гипотезы об отсутствии влияния эффекта; размера выборки (чем больше размер выборки, тем более тонкие эффекты мы можем оценить). Исследования, в которых обследуются большие выборки испытуемых, дают возможность более точной оценки всех эффектов, особенно это касается тех случаев, когда величина эффекта в популя­ции невелика.

В этом плане своеобразной вехой являются опублико­ванные недавно результаты исследования, проведенного гол­ландскими учеными из Свободного университета г.Амстер­дама (van Beijsterveldt С. et al.,1996; van Baal С. et al., 1996). Остановимся на нем более подробно, поскольку оно, в опре­деленном смысле, является образцовым (как по выборке ис­пытуемых, так и по использованным методам анализа). Во-первых, следует отметить, что для определения зиготности близнецов использовались не только опросники и биохимия крови, но и "генная дактилоскопия" (Генная дактилоскопия (DNA fingerprint) — способ установления генетической идентичности, основанный на анализе спектров образцов ДНК. Уникальность каждого индивида определяется при этом на уровне последовательности нуклеотидов. Идентичность спектров ДНК у близне­цов однозначно указывает на их монозиготность, а различия между спек­трами говорят о дизиготности близнецов.), что обеспечивает 100-процентную надежность определения зиготности.

Во-вторых, впервые близнецовое исследование ЭЭГ про­ведено на столь представительной выборке: 71 пара МЗ и 96 пар ДЗ близнецов пяти лет в исследовании К. ван Баал и др. (1996) и 91 пара МЗ и 122 пары ДЗ близнецов 16 лет в исследовании К. ван Бейстервельдт и др. (1996). В-третьих, регистрация ЭЭГ осуществлялась в 14 отведениях. В-четвер­тых, помимо анализа каждого отведения в отдельности, ав­торы рассмотрели взаимосвязи между биоэлектрической ак­тивностью различных областей коры (показатели когерент­ности). В-пятых, для оценки генетических и средовых компо­нент фенотипической дисперсии использовали новейшие ме­тоды генетического анализа, в частности, метод структур­ного моделирования.

Сначала подробно остановимся на анализе ЭЭГ от­дельных отведении. Рассмотрим вначале результаты, полу­ченные на выборке пятилетних близнецов. ЭЭГ детей запи­сывали в состоянии покоя (3 минуты с открытыми глазами и столько же с закрытыми). Анализировали спектры мощнос­ти дельта(1,5—3,5 Гц), тета (4—7,5 Гц), альфа (8—12,5 Гц), и бета (13—25 Гц) диапазонов.

В пятилетнем возрасте у детей доминируют медленные волны (дельта, тета и альфа-1 в сумме составляют почти 92% общей вариативности сигнала), тогда как более быст­рые волны (альфа-2, бета-1 и бета-2) представлены меньше (лишь 8%). Наибольшая мощность спектра характерна для тета-активности. Результаты свидетельствуют о высокой наследуемости тета, альфа-1 и альфа-2 частот: в среднем оценки наследуемости для показателей абсолютной мощно­сти тета-диапазона равны 81%, для альфа-1 и альфа-2 диа­пазонов — 81% и 78% соответственно. Для других диапазо­нов влияние генетических факторов несколько меньше, но тем не менее наследственные факторы объясняют большую часть наблюдаемых индивидуальных различий в показате­лях дельта- и бета-диапазонов (средние значения наследуе­мости составляют 55% для дельта диапазона, 73% — для бета-1 и 64%— для бета-2). Генетические влияния на пока­затели относительных мощностей дельта- и бета-диапазонов несколько больше, чем для абсолютных спектров (значения коэффициента наследуемости составляют 63% для дельта-диапазона; 76%— для тета-дипазона; 71%— для альфа-1 и 72% — для альфа-2 диапазона; 68% и 65% — для обоих бета-диапазонов).

Преимуществом данного исследования является и то, что в нем принимали участие также и разнополые близне­цы, что позволило оценить половые различия в наследуемо­сти характеристик ЭЭГ. Корреляции разнополых и однопо­лых ДЗ близнецов оказались примерно равными, что свиде­тельствует об одинаковом уровне генетических и средовых влияний в группах мальчиков и девочек. Метод подбора мо­делей, использованный для генетического анализа, показал, что полученные данные лучше всего описываются простой генетической моделью (АЕ).

При исследовании 16-летних близнецов использова­лись те же отведения и методы анализа, что и на выборке пятилетних детей. В этом возрасте, так же как и в 5 лет, прак­тически для всех показателей наблюдалось высокое сход­ство МЗ близнецов (r_мз около 0,85); корреляции ДЗ были при­мерно вполовину меньше. Использование метода подбора моделей показало, что для большинства ритмов во всех об­ластях мозга простая генетическая модель наилучшим обра­зом описывает полученные данные.

Рассмотрим результаты одномерного генетического анализа.

Дельта-диапазон. Корреляции МЗ близнецов в этой час­тотной области были ниже, чем в других. Корреляции ДЗ близнецов в среднем были в два раза меньше, чем МЗ. Под­бор моделей показал, что наилучшие результаты дает простая генетическая модель. Наследуемость ЭЭГ-характеристик дельта-диапазона во фронтальных областях составляла около 70%, тогда как для задних областей она была выше (80%).

Тета-диапазон. Для тета-диапазона внутрипарные кор­реляции МЗ оказались выше (в среднем для всех отведении около 0,9); корреляции ДЗ в среднем составляли около поло­вины корреляций МЗ. Уровень половых различий в генети­ческих влияниях был невелик. Как и для дельта-диапазона, простая генетическая модель наилучшим образом описыва­ет полученные данные, за исключением отведении СЗ и РЗ. Для этих отведении данным лучше всего соответствует генотип-средовая модель, учитывающая половые различия.

Альфа-диапазон. Данные по мощности альфа-ритма луч­ше всего описываются простой генетической моделью. Коэффициент наследуемости (усредненный по всем отведениям) составляет около 89%. Половых различий в генетичес­ких влияниях не обнаружено.

Бета-диапазон. Корреляции ДЗ близнецов-девочек ока­зались несколько ниже, чем можно было предположить, ис­ходя из степени родства. Корреляции МЗ были на том же уровне, что и для альфа-диапазона. Подобные результаты указывают на наличие генетических эффектов, обусловлен­ных доминированием. Результаты подбора моделей показа­ли, что для двух отведении (РЗ и Т5) наилучшим образом подходит аддитивно-доминантная модель, а для оставшихся областей — простая генетическая модель.

Многомерный анализ ЭЭГ. Многомерный анализ был про­веден только для показателей альфа-диапазона, поскольку он является доминирующей частотой в ЭЭГ. Этот способ ана­лиза позволяет оценить, в какой степени одни и те же гены вносят свой вклад в наблюдаемую дисперсию ЭЭГ различ­ных зон мозга. Наличие высоких генетических корреляций между всеми отведениями подтверждает предположение о том, что одни и те же генетические воздействия лежат в ос­нове ЭЭГ разных отведении.

Результаты двумерного анализа свидетельствуют о том, что ковариации между симметричными отведениями право­го и левого полушарий обусловлены, как правило, одним об­щим генетическим фактором, за единственным исключени­ем: ковариация между отведениями Fpl—Fp2 обусловлена также и специфическим генетическим фактором.

Ковариация между симметричными отведениями обус­ловлена в основном генетическими факторами (вклад гене­тических факторов составляет почти 90%), хотя свой вклад вносит и фактор различающейся среды.

В целом результаты работы голландских исследовате­лей свидетельствуют о значительном влиянии генетических факторов на индивидуальные различия в спектральных ха­рактеристиках ЭЭГ, которое увеличивается с возрастом.

Теперь подробно рассмотрим результаты голландско­го исследования, касающиеся анализа когерентности ЭЭГ.

Сначала несколько слов о самой когерентности. Пока­затели когерентности обычно используют для оценки синхронности ЭЭГ в двух различных отведениях.

Когерентность g ²_xy (w) является оценкой корреляции про­цессов x(t) u y(t) для каждой частотной составляющей этих процессов в области определения их спектров. Близкая к 1 ко­герентность на частоте w для фазы Ф_xy (w), близкой к нулю, соответствует высокой положительной корреляции в обычной статистике; для фазы, близкой к 180⁰ — высокой отрицатель­ной корреляции. Функция полностью независимых процессов равна нулю. Одновременное определение когерентности и фазы позволяет наиболее полно изучать корреляционные свойства процессов.

Тэтчер (Tatcher R., 1987) считает, что когерентность между двумя отведениями отражает наличие аксональных взаимосвязей между соответствующими областями мозга. Число и мощность связей находят свое отражение в показа­телях когерентности. Высокая когерентность указывает на то, что ЭЭГ различных зон мозга синхронизированы, и рас­сматривается как показатель "связанности" областей мозга, поскольку синхронизированные колебания в нейронных се­тях наблюдаются только в том случае, если они связаны между собой.

Дело в том, что отдельные области мозга не работают изолированно друг от друга, их взаимодействие координиру­ется сложными нейронными цепями, которые связывают их между собой. Число этих кортико-кортикальных связей у че­ловека очень велико, и их развитие продолжается вплоть до 20-ти лет. Предполагается (Changeux J., Danchin A., 1976), что общая программа формирования кортико-кортикальных связей находится под генетическим контролем, но общее число синапсов слишком велико для того, чтобы использо­валась какая-либо специфическая генетическая программа. Действительно, морфология мозолистого тела у МЗ близне­цов более сходна, чем у неродственников, что свидетельству­ет в пользу влияния генотипа. С другой стороны, полной морфологической идентичности у членов МЗ пар нет, что говорит о возможном участии среды в формировании мор­фологических особенностей центральной нервной системы. Вероятно, только общий план нейронных взаимосвязей гене­тически запрограммирован (Huttenlocher P., 1994), тогда как более тонкая настройка формируется во взаимодействии со средой (Wiesel Т., 1994).

Развитие центральной нервной системы — эпигенети­ческий процесс. ЦНС развивается во взаимодействии со сре­дой, и результатом этого развития является модификация как ЦНС, так и среды (Benno R.,1990; Molenaar P. et al., 1993).Таким образом, при анализе индивидуальных различий во взаимосвязях между областями мозга, наряду с генети­ческими факторами, можно ожидать влияния специфическо­го индивидуального опыта.

Следует отметить, что когерентность изменяется в ходе созревания мозга. Исследование Р.Тэтчер (Tatcher R. et al., 1987, 1994), проведенное методом поперечных срезов на боль­шой выборке испытуемых разного возраста — от младенцев до взрослых, показало большие изменения когерентности в онтогенезе.

Исследования К. ван Бейстервельдт и К. ван Баал (van Beijsterveldt С., 1996; van Baal С., 1997) являются однимииз первых работ, посвященных оценке вклада генетических фак­торов в индивидуальные различия во взаимосвязях между раз­личными областями мозга.

Исследование К. ван Баал (1997) выполнено на близне­цах 5 лет (167 пар). Когерентность подсчитывалась в тета-диапазоне (4,0—7,5 Гц) между префронтальными, фронтальны­ми, центральными, париетальными и затылочными областями.

Одномерный генетический анализ выявил достаточно сильные генетические влияния для всех показателей коге­рентности. Корреляции в группе МЗ близнецов всегда были выше, чем в группе ДЗ, величина оценок наследуемости ко­герентности колебалась от 30% до 71% (таблицы 1 и 2)

Таблица 1

Оценки наследуемости (в широком смысле) когерентности в тета-диапазоне в левом полушарии у детей 5 лет

Таблица 2

Оценки наследуемости (в широком смысле) когерентности в тета-диапазоне в правом полушарии у детей 5 лет

Анализ когерентности ЭЭГ у близнецов юношеского возраста (16 лет) (van Beijsterveldt С., 1996) также выявил наличие генетических влияний в индивидуальных различиях по этому показателю. Когерентность вычислялась во всех частотных диапазонах для тех же самых отведении, что и в предыдущей работе. Выборка включала в себя 89 пар МЗ, 72 пары однополых ДЗ и 46 пар разнополых ДЗ.

Результаты свидетельствуют о значительном влиянии генетических факторов (не менее 50%) в индивидуальных различиях когерентности во всех анализируемых частотных диапазонах. Наибольшая доля вариативности, обусловлен­ная генетическими причинами, наблюдается для "быстрых" частотных диапазонов. Показатели наследуемости (усред­ненные по всем отведениям) составляют 60%, 65% и 60% для тета-, альфа- и бета-диапазонов соответственно. Наследуемость когерентности для дельта-диапазона ниже.

Межполушарных различий в наследуемости когерентности не было обнаружено (таблица 3).

Таблица 3

Коэффициенты наследуемости когерентности у близнецов 16 лет

Поскольку, как мы уже упоминали, когерентность мо­жет служить индикатором того, в какой степени различные области мозга связаны между собой, полученные результа­ты свидетельствуют о значительном влиянии генетических факторов на изменчивость связей между областями мозга 16-летних детей.

Как отмечают авторы работы, наследуемость когерент­ности несколько ниже, чем наследуемость показателей мощ­ности спектра, для которых усредненный по всем частотным диапазонам и отведениям коэффициент наследуемости составляет 85%. Меньшая наследуемость когерентности, вероятно, обусловлена более низкой стабильностью этой характеристи­ки. Очевидно, что увеличение ошибки измерения, которая вхо­дит в общую дисперсию, приводит к уменьшению наследуемо­сти. В ряде работ оценивалась ретестовая надежность показа­телей когерентности (Gasser Т. et al., 1987; Dunkin J. et al., 1994; Harmony Т. et al., 1993). Исследования были проведены на различных по размеру выборках испытуемых разного воз­раста, с различным интервалом между повторными измерени­ями. Гессер (Gasser Т. et al., 1987) обнаружил, что при интервале между измерениями в один год для молодых испытуемых характерны более низкие ретестовые корреляции (0,40), чем для пожилых (0,60). Таким образом, было установлено, что воспроизводимость показателей когерентности ниже, в срав­нении с показателями мощности спектра. Соответственно, меньшая надежность когерентности может быть причиной бо­лее низких оценок наследуемости.

3. КГР в состоянии покоя. Все немногочисленные работы, посвященные анализу КГР в состоянии покоя, были проведены с использованием близнецового метода. Первое известное генетическое исследование электрической активности кожи было проведе­но в 1934 году Карменом (цит. по Lader M., Wing L., 1966). Автором этой работы было обнаружено, что внутрипарное сходство МЗ близнецов по частоте и амплитуде КГР выше, чем сходство ДЗ близнецов (показатели сходства оценивались с помощью внутрипарных корреляций). Высо­кое внутрипарное сходство МЗ по амплитудным и времен­ным характеристикам КГР было обнаружено и в ряде дру­гих исследований, что свидетельствует о влиянии наслед­ственных факторов на индивидуальные различия по этой ха­рактеристике (Rachman S., 1960; Lader M., Wing L., 1966; HumeW., 1973). КГР при орентировочной и оборонительной реакциях. Кроме показателей КГР в состоянии покоя (фоновых), в ряде работ изучалась КГР в экспериментальных ситуациях, вызывающих ориентировочную и оборонительную реакции.

Ориентировочная реакция (ОР) была впервые описана И.П.Павловым как двигательная реакция (поворот головы и глаз) на новый раздражитель, сопровождающаяся торможе­нием текущей условно-рефлекторной деятельности. ОР име­ет важное значение для организма, поскольку она, с одной стороны, выступает в качестве исследовательской реакции, а с другой — направлена на предупреждение возможных опасностей. Ориентировочная реакция на новый или неожи­данный стимул представляет собой простейшую форму ин­формационного поиска, тогда как оборонительная реакция (ОбР) — реакция организма на угрожающий стимул. Обе эти адаптивные реакции являются сложными функциональными системами и направлены на выживание и ориентировку орга­низма в окружающей среде. И ОР, и ОбР сопровождаются множеством физиологических изменений, которые можно измерить, регистрируя электроэнцефалограмму, особеннос­ти сердечно-сосудистой деятельности и другие психофизио­логические показатели. КГР представляет собой "ключевой" компонент ОР, отражающий значимость ситуации и "запус­кающий" ОР (Кочубей Б.И., 1983).

Имеются экспериментальные данные, свидетельствую­щие о том, что наследственные факторы лежат в основе индивидуальных различий показателей КГР при угашении ориентировочной реакции на звук и при оборонительной ре­акции, вызванной громким звуком. Для ОР и ОбР коэффици­енты наследуемости составляют 1,0 и 0,62 соответственно (Zvolsky P. et al., 1976). Угашение ориентировочной реакции фиксируется при неоднократном повторении стимула, то есть при потере им качества новизны, и называется привы­канием ОР.

В исследовании Б.И.Кочубея (1983, 1988) испытуемым предъявляли звуки различного тона и интенсивности, вызы­вающие либо ориентировочную, либо оборонительную реак­ции (По литературным данным, порог оборонительного компонента ре­акции лежит между 90 и 100 дБ, то есть можно считать, что звук интенсив­ностью 105 дБ, предъявлявшийся испытуемым, вызывал у них оборони­тельную реакцию.), и фиксировали различные параметры КГР (по Тарханову). Результаты, полученные Б.И.Кочубеем (1983, 1988), также подтвердили факт влияния генотипа на характеристи­ки электрокожной активности при ОР и ОбР. Поскольку КГР является ключевым компонентом ОР, то есть отражает сам факт активации функциональной системы ОР, то, возможно, полученные данные позволяют говорить и о наследственной детерминации индивидуальных особенностей ОР.

Интересны также результаты изучения КГР в ситуа­ции угашения ориентировочной реакции при повторении сти­мула — изучение "привыкания ОР". Согласно предложенной Е.Н.Соколовым (1960) концепции нервной модели стимула, ориентировочная реакция — это "информационный регуля­тор, включающийся при создании неопределенности и рабо­тающий в направлении получения информации, снимающей эту неопределенность" (Соколов Е.Н., 1964, с. 17). Нервная модель стимула, формирующаяся в процессе привыкания ОР, фиксирует огромное количество различных характеристик стимула. Каждый предъявляемый испытуемому стимул сли­чается с моделью. В случае рассогласования нервной моде­ли стимула и параметров воспринимаемого стимула возникает ориентировочная реакция "что такое?", величина кото­рой зависит от величины рассогласования. Привыкание ори­ентировочной реакции — проявление своеобразного меха­низма "информационного гомеостаза" (Гомеостаз — относительное динамическое постоянство внутрен­ней среды организма; механизм поддержания гомеостаза обеспечивает адап­тацию организма к изменяющимся условиям среды.).

Вообще привыкание, то есть способность высокоорга­низованных организмов к прекращению ответных реакций на повторяющиеся незначимые стимулы, наряду со способ­ностью реагировать на значимые или новые стимулы, явля­ется важнейшим механизмом адаптации, ведь в противном случае организму пришлось бы нести колоссальные энерге­тические затраты, и его выживание стало бы весьма про­блематичным. Привыкание реакции на новый стимул можно рассматривать и как простейшую модель обучения. Неуди­вительно, что эта важнейшая характеристика связана с раз­личными психологическими особенностями человека. Так, например, известно, что индивидуальные особенности ори­ентировочной реакции связаны с обучаемостью, когнитивны­ми стилями, особенностями темперамента (Maltzman I., 1971;

Goldstein H.S. et al., 1970; Dronsejko K.,1972; Neary R.S., Zuckerman Z., 1976; Stelmack R.M., Plouffe L.,1983).

Поскольку явления ОР и ОбР имеют фундаментальный характер и являются одной из биологических систем адап­тации, понятен и интерес генетиков поведения к этим реак­циям, хотя их исследования немногочисленны.

Как показали работы M.Lader, L.Wing (1966), W.Hume (1973), Б.И.Кочубея (1983), D.Lykken с сотрудниками (1988), индивидуальные особенности привыкания КГР имеют выра­женный наследственный компонент. По данным Б.И.Кочу­бея, вклад неаддитивных генетических факторов в межинди­видуальные различия по скорости привыкания КГР (Для оценки скорости привыкания, как правило, используют чис­ло попыток, предшествующих нулевым ответам (нет реакции), либо ана­лизируют кривую привыкания, где по ординате дана величина электрокож­ной реакции, а по абциссе — номер попытки.) на зву­ки 80 (ОР) и 105 дБ (ОбР) составляет 74% и 53% соответ­ственно.

Привыкание КГР исследовалось также на выборке раз­лученных близнецов (Lykken D. et al., 1994). Выборка испы­туемых была достаточно большой: в исследовании приняли участие 43 пары разлученных МЗ и 25 пар разлученных ДЗ наряду с обычными близнецами (всего 79 пар МЗ и 42 пары ДЗ). Процедура исследования отличалась от традиционной экспериментальной парадигмы. При традиционном подходе к исследованию процесса привыкания испытуемому предъяв­ляют ряд незначимых для него стимулов. Однако испытуе­мый может просто игнорировать стимулы, и за счет этого привыкание наступит быстрее; или, наоборот, испытуемый может специально обращать внимание на стимулы, напри­мер, считая их, что замедлит процесс привыкания. В резуль­тате вместо индивидуальных различий процесса привыкания экспериментатор может фиксировать, не подозревая об этом, различия в интерпретации задачи. Для решения этой про­блемы В.Иконо и Д.Ликкен предложили давать испытуемым увлекательные задачи, требующие концентрации внимания, и при этом просили игнорировать незначимые, отвлекающие внимание стимулы. Этот подход хорошо зарекомендовал себя при дифференциации психически больных (Iacono W., 1982, 1983,1984) и здоровых людей. В.Иконо и Д.Ликкен (1983, 1984) показали, что, когда испытуемым предъявлялась опре­деленная задача (например, слушать радиопередачу, смот­реть фильм) и давалась инструкция игнорировать отвлекаю­щие стимулы, привыкание происходило быстрее, по сравне­нию с ситуацией традиционно организованного эксперимен­та. Наблюдались значительные индивидуальные различия между людьми в электрической активности кожи: у одних испытуемых выраженная реакция на первые громкие звуки исчезала в конце серии звуков, у других реакция не исчеза­ла и в конце серии, а у некоторых испытуемых реакции не было и на первые звуки.

В исследовании Д.Ликкена (1988) для регистрации мак­симальной реакции проводимости кожи (РПрК) использова­лась следующая экспериментальная задача. Испытуемый дол­жен был надувать воздушный шар, который находился внутри куба. Когда шар надувался до определенной величины, то иголка, расположенная в кубе, протыкала шар, и он лопался.

Максимум реакции определялся как пик реакции проводимости кожи во время выполнения этой задачи минус уровень проводимости кожи, зафиксированный перед выполнением экспериментальной задачи. Для оценки привыкания электрической активности кожи испытуемому во время прослушивания рассказа предъявляли серию громких звуков (105 дБ) с нерегулярным интервалом предъявления (от 20 до 100 сек).

Для того чтобы при генетическом анализе можно было сопоставлять данные разных испытуемых, Д.Ликкен использо­вал относительные оценки величин реакции КГР (в %) по от­ношению к диапазону вариации этой величины — от миниму­ма реакции до максимума.

В психофизиологии, как и в большинстве областей психологическо­го измерения, наблюдаемая переменная может являться коррелятом ла­тентной психологической переменной. Часто предполагают, что функция, связывающая между собой наблюдаемую и латентную переменные, явля­ется монотонной и простой (например, линейной). Таким образом, если Y — психологическое действие стимула, то РПрК = а + b Y, где парамет­ры а и b определяются физиологическими особенностями индивида. В час­тности, в случае привыкания КГР а будет равно нулю, поскольку мы пола­гаем, что при отсутствии ориентировочной реакции не должно быть ре­акции проводимости кожи, а коэффициент b будет отражать чувстви­тельность периферических электрокожных мехнизмов к центральным изме­нениям, вызванным психологическим событием. Поскольку РПрК _макс = bY_макс то при коррекции сырых данных (РПрК/РПрК_макс) элиминируется пара­метр b, который служит внешним (физиологическим) источником измен­чивости. Действительно, "сырая" РПрК отражает как реактивность ЦНС на внешнее воздействие, так и эффекторную реактивность (завися­щую, например, от числа потовых желез в области наложения электро­да), тогда как скорректировать значения амплитуд отражают только активность ЦНС.

В результате коррекции сырых данных внутрипарные корреляции показателей КГР ДЗ близнецов увеличились до Уровня половины корреляции МЗ, что свидетельствует об аддитивном действии генов. Различия в данных, полученных для скорректированных и нескорректированных параметров, были обусловлены гетерогенностью последних.

Внутриклассовые корреляции показателей КГР оказа­лись весьма высоки как у разлученных, так и у выросших вместе близнецов. Причем величина коэффициентов корреляции превышает ретестовую стабильность (Koriat A. et al., 1973; Iacono W. et al., 1984; Faulstich M. et al., 1986). Это свидетельствует о существенной роли наследственных фак­торов в индивидуальных различиях показателей КГР. Ре­зультаты метода подбора моделей также подтверждают вы­вод о большой роли генетических факторов (их действием можно объяснить от 21,7% до 70,3% фенотипической диспер­сии указанного признака). Было выявлено значительное влия­ние фактора различающейся среды (в этот фактор входят также ошибка измерения и нестабильность признака), тогда как фактор общей среды (общая семья, школа, друзья и т.д.) оказался практически незначим для формирования индиви­дуальных особенностей показателей электрической активно­сти кожи.

Итак, результаты немногочисленных исследований элек­трической активности кожи свидетельствуют о влиянии на­следственных факторов на характеристики КГР как в состоя­нии покоя, так и при различных функциональных нагрузках, причем влияние генетических факторов при нагрузках больше.

Дата добавления: 2014-11-08