Результаты Методика Выборка: 40 пар здоровых однополых МЗ и ДЗ близнецов с нормальным интеллектом в возрасте 63-83 мес. Процедура: 3 экспериментальные. - презентация

1 Результаты Методика Выборка: 40 пар здоровых однополых МЗ и ДЗ близнецов с нормальным интеллектом в возрасте мес. Процедура: 3 экспериментальные ситуации. 1) «зрительное внимание» (фоновая, ребёнок следил за движущимися зрительными стимулами), 2) «однородное поле зрения» (тестовая, отключали свет в экспериментальной камере), 3) «социальная стимуляция» (тестовая, ребёнок слушал эмоциональную ритмическую речь). Получали в среднем 40 с безартефактной записи для каждой ситуации). Велась видеозапись тестирования. Регистрация ЭЭГ: регистрировали ЭЭГ монополярно в 12 отведениях (лобные, верхневисочные, центральные, теменные, затылочные и задневисочные). Оцифрованные (частота 256 Гц) данные анализировали с помощью спектрального анализа (быстрое преобразование Фурье с использованием 2,5-секундных эпох с перекрытием 80%,). Элементы анализа: десятичные логарифмы абсолютных амплитуд узких частотных полос, взятых с интервалом 0,4 Гц (36 бинов от 1,2 до 15,2 Гц). Статистическая обработка: серия дисперсионных анализов ANOVA отдельно для каждого сегмента ЭЭГ размером 0,4 Гц. Факторы повторных измерений: УСЛОВИЕ РЕГИСТРАЦИИ (2 уровня, фоновая и тестовая ситуации), ОТВЕДЕНИЕ (6 уровней), ПОЛУШАРИЕ (2 уровня). Статистически достоверными считались только результаты анализа, значимые для обеих половин выборки (в каждую подвыборку попало по одному близнецу из пары в случайном порядке). Рис. 1 (a, b, c). Групповые амплитудные спектры ЭЭГ для центрального, теменного и затылочного отведений левого полушария в трёх экспериментальных ситуациях. В ситуации однородного поля зрения виден пик альфа- ритма (8,4 Гц) с максимумом в затылочном отведении. При зрительном внимании в центральных отведениях заметен пик мю- ритма (9,4 Гц). Обе тестовые ситуации вызывают подъём амплитуды тета (4-8 Гц). Рис. 2 (a, b). Результаты серии дисперсионных анализов (ANOVA) различий значений абсолютных амплитуд между тестовой и фоновой ситуациями для 36 частотных бинов. Представлены результаты, воспроизведённые в двух подвыборках. Звёздочками отмечены уровни значимости основного эффекта УСЛОВИЯ РЕГИСТРАЦИИ (У) и взаимодействия УСЛОВИЕ*ОТ-ВЕДЕНИЕ (У*ОТ). Цветом обозначены уровень значи-мости и направление изменений (по результатам плановых сравнений). При переходе от зрительному внимания к ситуации затемнения повышается амплитуда активности в диапазоне 4-10 Гц (тета+альфа), при социальной стимуляции растёт тета и снижается мощность мю. Введение С возрастом частотные характеристики ритмов ЭЭГ изменяются (Hudspeth W. J. & Pribram K. H., 1992), поэтому к ЭЭГ детей дошкольного возраста нельзя применять описанные у взрослых традиционные границы частотных компонентов, так как это может привести к получению противоречивых результатов и их некорректной интерпретации.Так, в одной недавней работе, посвящённой младенческой ЭЭГ, частотный диапазон 4-8 Гц был определён как тета (Futagi Y. et al., 1998), а в другом исследовании младенческой ЭЭГ тот же частотный диапазон описывался как альфа-ритм (Schmidt L. A. Et al., 2003). Известно, что ритмы ЭЭГ существенно различаются по своему происхождению и функциональному значению (Гусельников, 1976). Поэтому содержательная интерпретация данных ЭЭГ дошкольников возможна только тогда, когда выяснен вопрос о границах частотных диапазонов ритмических компонентов. Для решения проблемы границ частотных диапазонов было решено использовать функционально- топографический подход (Строганова с соавт., 1999), предполагающий исследование «поведения» смежных частотных полос при адекватной функциональной нагрузке, вызывающей топографически специфические изменения амплитуды данного физиологического ритма. Цель исследования – определение границ частотных диапазонов ритмов альфа, тета и мю у детей в возрасте 5-6 лет на основе анализа реактивности узких частотных полос ЭЭГ при изменении функциональной нагрузки. Заключение Частотные характеристики и функциональные свойства основных ритмов ЭЭГ у детей дошкольного возраста. Тета-ритм (3,6-7,6 Гц). Мощность тета-ритма повышается в тестовых ситуациях (внимание к речи взрослого и затемнение камеры) над ассоциативными областями коры мозга. Синхронизация тета-ритма возникает вследствие особого состояния лимбических структур (Demiralp T. et al., 1994) и отражает эмоциональную нагруженность тестовых ситуаций для ребёнка (Maulsby R. L., 1971; Посикера с соавт., 1986). Мю-ритм (8,8-10,4 Гц). Синхронизация сенсомоторного ритма наблюдается в центральных отведениях в ситуации зрительного внимания и отражает режим функциональной инактивации нейросетей сенсомоторной коры (Mulholland T., 1995) при обработке зрительной информации. Альфа-ритм (8,0-10,0 Гц). Значительный рост амплитуды альфа- ритма с максимумом в затылочных областях коры и с отчётливым каудально- ростральным градиентом сопровождает относительную инактивацию нейронных сетей зрительной коры в ситуации тёмного поля зрения (Pfurtscheller et al., 1996). Полученные значения частотных границ ритмов ЭЭГ детей 5-6 лет совпадают с результатами другого исследования ЭЭГ дошкольников (Orekhova et al., 2006) и имеют принципиальное значение для адекватного использования метода ЭЭГ в возрастной психогенетике и других исследованиях развития мозга. однородное поле зрения / darkness vs зрительное внимание / visual attention социальная стимуляция / speech vs зрительное внимание / visual attention Abstract Identification Of Frequency Bands In Preschool EEG Novikova S., Stroganova T., Posikera I., Malakhovskaya E., Pushina N., Tsetlin M. Moscow State University of Psychology and Education, Psychological Institute of Russian Academy of Sciences. A little is known about the frequency boundaries of EEG rhythmical components in preschool age. In the present study, we used the narrow frequency bins analysis strategy combined with functional topography approach to define theta, alpha and mu frequency bands in 80 healthy 5-6-year-old children. To differentiate the frequency boundaries of adjacent rhythmical components we compared changes in brain activity under a number of functional loads known to modulate the specific EEG rhythms. EEG was registered under baseline and two test conditions. During baseline, the subject remained still and his/her attention was attracted by moving visual stimuli. The test conditions were homogenous visual field in dark experimental camera and attention to child-addressed speech during communication with an adult. Based on well-known properties of basic EEG rhythms we expected that condition of social stimulation would provoke a pronounced theta increase with the most prominent theta response over associative cortical areas. Concurrently, the reactive changes of spectral power in sensorimotor mu frequency band should be opposite to those of theta and observed under central leads. Pronounced alpha synchronization with topographical maximum over occipital scalp areas should be observed in darkness compared with control condition. According to the narrow bin analysis, the cluster of frequency bins demonstrating the properties of mu rhythm in preschool children fell within Hz boundaries. Preschool theta band included frequency bins from 3.6 up to 7.6 Hz. Preschool alpha band was identified within Hz frequency boundaries. N1=24, N2=22 N1=30, N2=28 P< *,05 **,01 ***,001 ****,0001 *****,00001 N=80 1a 1b 1c 2a2b Новикова Светлана Игоревна, аспирантка МГППУ, Малаховская Елена Валентиновна, Строганова Татьяна Александровна, д.б.н., Пушина Наталья Павловна, к.пс.н., Посикера Ирина Николаевна, к.б.н., Цетлин Марина Михайловна, к.пс.н. Московский городской психолого-педагогический университет, Психологический институт российской академии образования

2 Новикова Светлана Игоревна, аспирантка МГППУ, Малаховская Елена Валентиновна, Строганова Татьяна Александровна, д.б.н., Пушина Наталья Павловна, к.пс.н., Посикера Ирина Николаевна, к.б.н., Цетлин Марина Михайловна, к.пс.н. Московский городской психолого-педагогический университет, Психологический институт российской академии образования Введение С возрастом частотные характеристики ритмов ЭЭГ изменяются (Hudspeth W. J. & Pribram K. H., 1992), поэтому к ЭЭГ детей дошкольного возраста нельзя применять описанные у взрослых традиционные границы частотных компонентов, так как это может привести к получению противоречивых результатов и их некорректной интерпретации.Так, в одной недавней работе, посвящённой младенческой ЭЭГ, частотный диапазон 4-8 Гц был определён как тета (Futagi Y. et al., 1998), а в другом исследовании младенческой ЭЭГ тот же частотный диапазон описывался как альфа-ритм (Schmidt L. A. Et al., 2003). Известно, что ритмы ЭЭГ существенно различаются по своему происхождению и функциональному значению (Гусельников, 1976). Поэтому содержательная интерпретация данных ЭЭГ дошкольников возможна только тогда, когда выяснен вопрос о границах частотных диапазонов ритмических компонентов. Для решения проблемы границ частотных диапазонов было решено использовать функционально-топографический подход (Строганова с соавт., 1999), предполагающий исследование «поведения» смежных частотных полос при адекватной функциональной нагрузке, вызывающей топографически специфические изменения амплитуды данного физиологического ритма. Цель исследования – определение границ частотных диапазонов ритмов альфа, тета и мю у детей в возрасте 5-6 лет на основе анализа реактивности узких частотных полос ЭЭГ при изменении функциональной нагрузки.

3 Новикова Светлана Игоревна, аспирантка МГППУ, Малаховская Елена Валентиновна, Строганова Татьяна Александровна, д.б.н., Пушина Наталья Павловна, к.пс.н., Посикера Ирина Николаевна, к.б.н., Цетлин Марина Михайловна, к.пс.н. Московский городской психолого-педагогический университет, Психологический институт российской академии образования Методика Выборка: 40 пар здоровых однополых МЗ и ДЗ близнецов с нормальным интеллектом в возрасте мес. Процедура: 3 экспериментальные ситуации. 1) «зрительное внимание» (фоновая, ребёнок следил за движущимися зрительными стимулами), 2) «однородное поле зрения» (тестовая, отключали свет в экспериментальной камере), 3) «социальная стимуляция» (тестовая, ребёнок слушал эмоциональную ритмическую речь). Получали в среднем 40 с безартефактной записи для каждой ситуации). Велась видеозапись тестирования. Регистрация ЭЭГ: регистрировали ЭЭГ монополярно в 12 отведениях (лобные, верхневисочные, центральные, теменные, затылочные и задневисочные). Оцифрованные (частота 256 Гц) данные анализировали с помощью спектрального анализа (быстрое преобразование Фурье с использованием 2,5-секундных эпох с перекрытием 80%,). Элементы анализа: десятичные логарифмы абсолютных амплитуд узких частотных полос, взятых с интервалом 0,4 Гц (36 бинов от 1,2 до 15,2 Гц). Статистическая обработка: серия дисперсионных анализов ANOVA отдельно для каждого сегмента ЭЭГ размером 0,4 Гц. Факторы повторных измерений: УСЛОВИЕ РЕГИСТРАЦИИ (2 уровня, фоновая и тестовая ситуации), ОТВЕДЕНИЕ (6 уровней), ПОЛУШАРИЕ (2 уровня). Статистически достоверными считались только результаты анализа, значимые для обеих половин выборки (в каждую подвыборку попало по одному близнецу из пары в случайном порядке).

4 Новикова Светлана Игоревна, аспирантка МГППУ, Малаховская Елена Валентиновна, Строганова Татьяна Александровна, д.б.н., Пушина Наталья Павловна, к.пс.н., Посикера Ирина Николаевна, к.б.н., Цетлин Марина Михайловна, к.пс.н. Московский городской психолого-педагогический университет, Психологический институт российской академии образования Результаты Рис. 1 (a, b, c). Групповые амплитудные спектры ЭЭГ для центрального, теменного и затылочного отведений левого полушария в трёх экспериментальных ситуациях. В ситуации однородного поля зрения виден пик альфа-ритма (8,4 Гц) с максимумом в затылочном отведении. При зрительном внимании в центральных отведениях заметен пик мю-ритма (9,4 Гц). Обе тестовые ситуации вызывают подъём амплитуды тета (4-8 Гц).

5 Новикова Светлана Игоревна, аспирантка МГППУ, Малаховская Елена Валентиновна, Строганова Татьяна Александровна, д.б.н., Пушина Наталья Павловна, к.пс.н., Посикера Ирина Николаевна, к.б.н., Цетлин Марина Михайловна, к.пс.н. Московский городской психолого-педагогический университет, Психологический институт российской академии образования Результаты Рис. 2 (a, b). Результаты серии дисперсионных анализов (ANOVA) различий значений абсолютных амплитуд между тестовой и фоновой ситуациями для 36 частотных бинов. Представлены результаты, воспроизведённые в двух подвыборках. Звёздочками отмечены уровни значимости основного эффекта УСЛОВИЯ РЕГИСТРАЦИИ (У) и взаимодействия УСЛОВИЕ*ОТ-ВЕДЕНИЕ (У*ОТ). Цветом обозначены уровень значи-мости и направление изменений (по результатам плановых сравнений). При переходе от зрительному внимания к ситуации затемнения повышается амплитуда активности в диапазоне 4-10 Гц (тета+альфа), при социальной стимуляции растёт тета и снижается мощность мю. однородное поле зрения / darkness vs зрительное внимание / visual attention социальная стимуляция / speech vs зрительное внимание / visual attention P< *,05 **,01 ***,001 ****,0001 *****,00001

6 Новикова Светлана Игоревна, аспирантка МГППУ, Малаховская Елена Валентиновна, Строганова Татьяна Александровна, д.б.н., Пушина Наталья Павловна, к.пс.н., Посикера Ирина Николаевна, к.б.н., Цетлин Марина Михайловна, к.пс.н. Московский городской психолого-педагогический университет, Психологический институт российской академии образования Заключение Частотные характеристики и функциональные свойства основных ритмов ЭЭГ у детей дошкольного возраста. Тета-ритм (3,6-7,6 Гц). Мощность тета-ритма повышается в тестовых ситуациях (внимание к речи взрослого и затемнение камеры) над ассоциативными областями коры мозга. Синхронизация тета- ритма возникает вследствие особого состояния лимбических структур (Demiralp T. et al., 1994) и отражает эмоциональную нагруженность тестовых ситуаций для ребёнка (Maulsby R. L., 1971; Посикера с соавт., 1986). Мю-ритм (8,8-10,4 Гц). Синхронизация сенсомоторного ритма наблюдается в центральных отведениях в ситуации зрительного внимания и отражает режим функциональной инактивации нейросетей сенсомоторной коры (Mulholland T., 1995) при обработке зрительной информации. Альфа-ритм (8,0-10,0 Гц). Значительный рост амплитуды альфа-ритма с максимумом в затылочных областях коры и с отчётливым каудально-ростральным градиентом сопровождает относительную инактивацию нейронных сетей зрительной коры в ситуации тёмного поля зрения (Pfurtscheller et al., 1996). Полученные значения частотных границ ритмов ЭЭГ детей 5-6 лет совпадают с результатами другого исследования ЭЭГ дошкольников (Orekhova et al., 2006) и имеют принципиальное значение для адекватного использования метода ЭЭГ в возрастной психогенетике и других исследованиях развития мозга.

7 Новикова Светлана Игоревна, аспирантка МГППУ, Малаховская Елена Валентиновна, Строганова Татьяна Александровна, д.б.н., Пушина Наталья Павловна, к.пс.н., Посикера Ирина Николаевна, к.б.н., Цетлин Марина Михайловна, к.пс.н. Московский городской психолого-педагогический университет, Психологический институт российской академии образования Abstract Identification Of Frequency Bands In Preschool EEG Novikova S., Stroganova T., Posikera I., Malakhovskaya E., Pushina N., Tsetlin M. Moscow State University of Psychology and Education, Psychological Institute of Russian Academy of Sciences. A little is known about the frequency boundaries of EEG rhythmical components in preschool age. In the present study, we used the narrow frequency bins analysis strategy combined with functional topography approach to define theta, alpha and mu frequency bands in 80 healthy 5-6-year-old children. To differentiate the frequency boundaries of adjacent rhythmical components we compared changes in brain activity under a number of functional loads known to modulate the specific EEG rhythms. EEG was registered under baseline and two test conditions. During baseline, the subject remained still and his/her attention was attracted by moving visual stimuli. The test conditions were homogenous visual field in dark experimental camera and attention to child-addressed speech during communication with an adult. Based on well-known properties of basic EEG rhythms we expected that condition of social stimulation would provoke a pronounced theta increase with the most prominent theta response over associative cortical areas. Concurrently, the reactive changes of spectral power in sensorimotor mu frequency band should be opposite to those of theta and observed under central leads. Pronounced alpha synchronization with topographical maximum over occipital scalp areas should be observed in darkness compared with control condition. According to the narrow bin analysis, the cluster of frequency bins demonstrating the properties of mu rhythm in preschool children fell within Hz boundaries. Preschool theta band included frequency bins from 3.6 up to 7.6 Hz. Preschool alpha band was identified within Hz frequency boundaries.