Позитивная волна с латентностью около 300 мс (Р300) возникает при выполнении когнитивных задач, связанных с вниманием и памятью [1—3]. Предполагается, что волна Р300 отражает функцию систем мозга, связанных с сознательным восприятием сигнала [4]. В связи с этим она отчетливо регистрируется при действии значимых стимулов в парадигме вероятностного предъявления (oddball paradigm). При ряде психических заболеваний (шизофрения, алкоголизм, сенильная деменция, болезнь Альцгеймера) наряду с ухудшением обработки информации отмечаются снижение амплитуды и увеличение латентного периода P300 [5—9].
Другим электроэнцефалографическим феноменом, связанным с когнитивными процессами, является вызванный тета-ритм [10—12], регистрирующийся при тех же условиях и в том же временном окне, что и Р300. В отличие от так называемого индуцированного ритма он синхронизирован по фазе и времени возникновения, в связи с чем выявляется методом усреднения отдельных реализаций. Для количественной оценки вызванного тета-ритма, как и других вызванных ритмов, применяются спектральный и когерентный анализы.
Вызванный тета-ритм исследован значительно меньше, чем волна Р300, однако также показана его связь с психическими заболеваниями [10, 13—16], сопровождающимися когнитивными нарушениями (болезнь Альцгеймера, умеренное когнитивное расстройство, шизофрения, биполярное расстройство). Изменения касаются не только тета-, но и других частотных диапазонов [15] и затрагивают различные корковые зоны.
Основными показателями, использующимися при анализе Р300 и обнаруживающими различное функциональное значение, являются амплитуда и латентность, а при анализе вызванного тета-ритма — его мощность и парная когерентность, оценивающая функциональную взаимосвязь разных зон коры. Можно предположить, что использование в анализе всех основных нейрофизиологических показателей позволяет более точно характеризовать центральные процессы и особенности их протекания при выполнении когнитивных задач.
Известно, что когнитивная дисфункция при психических заболеваниях проявляется нарушениями внимания, вербальной памяти, психомоторных функций, способности к планированию и контролю целенаправленного поведения и составляет одно из центральных звеньев патогенеза шизофрении [17—21]. Это нарушение нозологически неспецифично [22]. При психических заболеваниях оно встречается с разной частотой [23]: при шизофрении — до 84%, при психотической депрессии — до 58,3%, при биполярном расстройстве — до 57,7%.
Цель исследования — комплексная (по данным Р300 и вызванного тета-ритма) нейрофизиологическая характеристика когнитивных процессов в норме и особенностей когнитивной дисфункции при разной выраженности когнитивных нарушений у больных с расстройствами личности, шизотипическим расстройством, шизофренией.
Материал и методы
Исследование проведено с участием 44 здоровых лиц (группа нормы). Группа больных состояла из 40 больных шизофренией, включая 35 пациентов с параноидной формой и 5 — с недифференцированной шизофренией (по МКБ рубрики, F20.0 и F20.3 соответственно), 18 больных с шизотипическим расстройством, включая 8 случаев с шизотипическим растройством (F21.0), 5 — с психопатоподобным (F21.4), 5 — с неврозоподобной шизофренией (F21.3), 22 больных с расстройством личности, включая 10 случаев смешанного расстройства (F61.0), 6 — эмоционально неустойчивого (F60.3), 4 — истерического (F60.4) и 2 — с акцентуированными личностными чертами (F71.3). Все исследуемые были праворукими мужчинами в возрасте от 20 до 55 лет без симптомов органического церебрального поражения. Средний возраст обследованных был следующим: 26,6±6,2 года (здоровые), 32,1±9,3 года (больные шизофренией), 33,9±10,8 года (шизотипическое расстройство), 28,6±5,2 года (расстройства личности).
ЭЭГ-исследование проводили вне острого психотического состояния, при отсутствии активной фармакотерапии. Поддерживающие дозы нейролептиков, их комбинацию с транквилизаторами или чистые транквилизаторы получали 7 испытуемых.
Регистрацию электрической активности мозга осуществляли на нейрофизиологической системе «Neuroscan 4.5» в помехозащищенной комнате монополярным способом от 19 активных электродов, расположенных по международной схеме 10—20 (Fp1, Fp2, F3, F4, С3, С4, Р3, Р4, О1,О2, F7, F8, T3, T4, Т5, Т6, Fz, Cz, Pz). В качестве индифферентного использовали объединенный ушной электрод. Фильтры низких частот соответствовали 100 Гц, высоких — 1 Гц, применяли режекторный фильтр 50 Гц. Частота опроса ЭЭГ сигнала составляла 1000 Гц.
Для получения исследуемых показателей использовали вероятностный вариант предъявления целевых (тон 2000 Гц, 50 мс, 75 дБ, 20% от общего количества) и незначимых (1000 Гц, 50 мс, 75 дБ, 80% от общего количества) слуховых стимулов. Межстимульный интервал задавался случайным образом и варьировал от 1800 до 2200 мс. Эпоха анализа составляла 1000 мс (200 до и 800 мс после стимула) для компонента Р300 и 1200 мс (400 до и 800 мс после стимула) для вызванного тета-ритма. Шаг дискретизации в обоих случаях составлял 10 мс.
Амплитуду и латентность Р300 определяли по результатам усреднения 25—30 эпох на значимый стимул после коррекции сигнала по предстимульному периоду. При этом амплитуду измеряли относительно изолинии в мкВ, латентность — от момента подачи сигнала до максимума Р300 — в мс. Вызванный тета-ритм получали с помощью специализированного программного блока (Event-Related Bandpower) системы Scan 4.5 при анализе тех же эпох, что и при исследовании Р300. После коррекции сигнала по предстимульному периоду эпохи подвергали цифровой фильтрации в полосе тета-ритма (от 3 до 7 Гц) и получали временную динамику мощности (мкВ2) этого ритма. По данным общегруппового анализа временной динамики ритма находили его динамические максимумы, в районе которых выделяли временное окно для оценки средней выраженности максимума. Аналогичным способом вычисляли динамические максимумы и временные окна для парной когерентности вызванного тета-ритма. В результате анализа были получены следующие показатели: для мощности вызванного тета-ритма — максимум 330 мс, временное окно — 275—385 мс, для парной когерентности — 360 и 300—420 мс соответственно.
Для статистического анализа показателей Р300 и мощности вызванного тета-ритма использовали дисперсионный анализ (ANOVA) с повторными измерениями и многомерным критерием Вилксона, который применяли в качестве поправки на независимость повторных измерений. Анализировали факторы «группа» (n=2 при попарном сопоставлении), «латерализация» (n=5), «область» (n=3) и взаимодействие факторов. В качестве повторных измерений использовали показатели от 15 областей мозга (F7, T3, T5, F3, C3, P3, Fz, Cz, Pz, F4, C4, P4, F8, T4, T6), позволявшие выяснить влияние полушария (фактор «латерализации») и внутриполушарных особенностей (фактор «области») на полученные результаты. При анализе межгрупповых различий показателей парной когерентности тета-ритма (171 пара между 19 областями мозга) применяли стандартный дисперсионный анализ, перед проведением которого показатели когерентности логарифмировали с использованием формулы Х=0,5Ln((1+γ2)/(1–γ2)), где γ — значение когерентности. Независимость исследуемых показателей (амплитуды и латентности Р300, мощность вызванного тета-ритма) определяли с помощью факторного анализа (метод главных компонент) с варимакс-ротацией факторов, собственные значения которых равны 1 и более.
Результаты
Дисперсионный анализ амплитуды, латентности Р300 и вызванного тета-ритма в стандартном для исследований Р300 отведении (Pz) выявил отчетливые значимые межгрупповые различия (р=0,000003, р=0,003864, р=0,000002 для показателей соответственно). Наиболее выраженные полярные различия отмечены для групп здоровых испытуемых и больных шизофренией, проявляясь у последних снижением амплитуды, увеличением латентности Р300 и снижением мощности вызванного тета-ритма (рис. 1). В группах шизотипического расстройства и расстройств личности выраженность показателей занимала промежуточное положение.
Для исследования пространственных особенностей показателей использовали дисперсионный анализ с повторным измерениями. Из анализа были исключены как менее информативные лобные полюсные и затылочные отведения. Использовали попарное сопоставление групп (норма/шизофрения, норма/шизотипическое расстройство, норма/расстройства личности, шизотипическое расстройство/расстройства личности). Из таблицы видно, что наиболее информативными для дифференциации групп являются амплитуда Р300 и вызванный тета-ритм, наименее — латентность Р300. Наибольшее количество значимых различий установлено при сопоставлении групп нормы и групп больных шизофренией.
Примечание. Группы: 1-я — здоровые (норма); 2-я — шизофрения; 3-я — шизотипическое расстройство; 4-я — расстройства личности.
Больных шизофренией по сравнению с нормой характеризовали: групповой фактор, свидетельствующий о диффузном снижении амплитуды, увеличении латентности Р300 и снижении мощности вызванного тета-ритма; фактор латерализации, свидетельствующий о большей выраженности изменений амплитуды Р300 и мощности вызванного тета-ритма в сагиттальных и парасагиттальных областях мозга билатерально; фактор области, указывающий на преобладание изменений в центральных и средневисочных зонах коры и взаимодействие факторов по показателю мощности вызванного тета-ритма, свидетельствующего о максимальной выраженности ослабления тета-ритма в лобно-центральных отделах мозга.
Группе пациентов с шизотипическим расстройством по сравнению с группой нормы соответствовало только снижение амплитуды Р300 в сагиттальных и парасагиттальных областях мозга билатерально и центральных и теменных областях с максимумом выраженности в теменных отделах (факторы латерализации, области и взаимодействия).
Группе больных с расстройствами личности по сравнению с группой нормы соответствовали диффузное снижение амплитуды Р300 и мощности вызванного тета-ритма, снижение амплитуды Р300 в сагиттальных и парасагиттальных отделах и увеличение латентности Р300 в центральных и средневисочных областях мозга (факторы групповой, латерализации и взаимодействия). Обследуемые с шизотипическим расстройством и расстройствами личности статистически значимо не различались.
Результаты дисперсионного анализа, продемонстрировавшие, что в разграничении групп испытуемых играют роль показатели как Р300, так и вызванного тета-ритма, явились основанием для более точной оценки связи и соотношений между этими показателями. Для этой цели использовался факторный анализ данных сагиттальных отведений (Fz, Cz, Pz), которые чаще других имели информационное значение. Факторный анализ выявил 2 независимых фактора, покрывавших 84,5% общей дисперсии признаков. К 1-му фактору (60,7% дисперсии) относятся амплитуда Р300 и мощность вызванного тета-ритма с высокими (0,88—0,93) факторным нагрузками, ко 2-му (23,8% дисперсии, факторные нагрузки 0,90—0,96) — латентность Р300.
При общегрупповом дисперсионном анализе, включавшем все исследуемые группы, 71,3% показателей парной когерентности тета-ритма обнаружили значимые (р<0,05) различия (рис. 2, а). Близкие результаты (77,7%) показало сопоставление групп нормы и больных шизофренией. Однако сопоставление групп нормы с группой шизотипического расстройства или расстройствами личности выявило отчетливое снижение значимых различий — до 40,9 и 45,6% соответственно. Группы шизотипического расстройства и расстройств личности статистически значимо не различались. Снижение количества значимых показателей парной когерентности тета-ритма в группах шизотипического расстройства и расстройств личности при их сравнении с группой нормы происходило за счет высокодостоверных различий — р<0,000 (рис. 2, б).
Для более детального исследования межгрупповых соотношений показатели парной когерентности, полученные при общегрупповом дисперсионном анализе, были разделены на три уровня значимости (р=0,00000—0,000000, р=0,000—0,0000, р=0,05—0,00). В каждом из уровней выявлялись области мозга с наибольшим количеством когерентных связей, для которых затем вычислялись групповые значения когерентности (рис. 3). Как видно на рис. 3, межгрупповые соотношения мало зависели от уровня значимости и локализации показателей когерентности. Во всех случаях наиболее высокие показатели характеризовали здоровых испытуемых, наиболее низкие — больных шизофренией, тогда как показатели групп шизотипического расстройства и расстройств личности занимали промежуточное положение.
Результаты и обсуждение
По современным представлениям исследованные в работе показатели имеют определенное функциональное значение: амплитуда Р300 в лобно-центральных отделах отражает уровень активации лобных отделов, уровень селективного внимания, активацию рабочей памяти, а в теменных отделах — обновление модели стимула в рабочей памяти [24]; латентный период Р300 характеризует скорость классификации стимулов [25—27]; вызванный тета-ритм связан с уровнем бодрствования, бдительностью, готовностью к действию [28—30]; парная когерентность, как известно, отражает уровень функциональных связей между зонами коры по исследуемому ритму.
В исследованиях шизофрении устойчиво выявляются снижение амплитуды и увеличение латентности Р300 [5, 31]. Полученные нами данные согласуются с этими результатами, свидетельствуя об ослаблении когнитивных функций при шизофрении. Однако основным нейрофизиологическим коррелятом когнитивной дисфункции при этом заболевании, по нашим данным, выступают не локальные изменения амплитуды Р300 либо в лобно-центральных отделах, либо теменных зонах коры, а генерализованное снижение амлитуды и повышение латентности компонента Р300. Эти данные указывают на то, что при шизофрении когнитивной дисфункции соответствуют в первую очередь общемозговые нарушения, тогда как роль локализованных изменений менее значима. На общемозговой характер изменений указывают также данные о диффузном снижении мощности вызванного тета-ритма и не связанное с уровнем статистической значимости и отведением снижении его парной когерентности.
Факторный анализ исследуемых показателей обнаружил высокую взаимосвязь между амплитудой Р300 и мощностью вызванного тета-ритма и независимую вариацию латентного периода Р300, который выделился в самостоятельный фактор. Эти данные свидетельствуют об информационной близости амплитуды Р300 и мощности вызванного тета-ритма и независимости латентного периода Р300. Принимая во внимание функциональное значение исследованных показателей, можно предположить, что при шизофрении когнитивный дефицит коррелирует со снижением уровня селективного внимания, нарушением обновления модели стимула в рабочей памяти и общим уровнем бодрствования, тогда как ухудшение скорости классификации стимулов представляет собой самостоятельный процесс.
Пространственно локализованные изменения более четко проявляются в нейрофизиологической характеристике шизотипического расстройства и личностных расстройств. При шизотипическом расстройстве отмечается снижение амплитуды Р300 с преобладанием в теменных отделах, что может свидетельствовать о дефицитарности процесса обновления модели стимула в рабочей памяти при этом расстройстве. Личностные расстройства наряду с диффузными изменениями характеризуют снижение Р300 в сагиттальных и парасагиттальных отведениях и локальное увеличение латентности Р300 в центральных отведениях.
Выявленные диффузные и локализованные изменения всех исследованных показателей представляют собой количественный континуум, в котором норма и шизофрения находятся на полюсах и различия между ними выражены в наибольшей степени, а шизотипическое расстройство и расстройства личности занимают промежуточное положение, достоверно не отличаясь друг от друга. Эти данные свидетельствуют об общей тенденции, при которой межгрупповые различия сводятся преимущественно к их количественной выраженности с близкими промежуточными значениями при личностных и шизотипических расстройствах и указывают на отсутствие особых (специфических) ЭЭГ-признаков когнитивной дисфункции в зависимости от характера психопатологических расстройств и поведенческих нарушений. Учитывая наличие связи между когнитивными нарушениями и нейрофизиологическими показателями, можно предположить, что полученные результаты отражают в первую очередь градуальное ослабление когнитивных функций в ряду норма, шизотипическое расстройство, расстройства личности, шизофрения, что может соответствовать снижению у испытуемых критики и осознания последствий своих поступков.
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
The authors declare no conflicts of interest.