ЭФФЕКТ КРИОТЕРАПИИ НА БИОЭЛЕКТРИЧЕСКУЮ АКТИВНОСТЬ ЛОБНОЙ И ЦЕНТРАЛЬНОЙ ОБЛАСТИ ГОЛОВНОГО МОЗГА

Полный текст

Введение Криотерапия является технологией, которая посредством действия экстремального холода на организм способствует активизации его резервных возможностей, иммунной системы, улучшению показателей физической работоспособности [8]. При реализации метода криотерапии импульсы, поступающие от кожных рецепторов в высшие регуляторные центры, изменяют нейроиммуноэндокринную регуляцию метаболических процессов, направленных на повышение неспецифической резистентности организма [1]. Однако, у некоторых лиц данная процедура вызывают обратный процесс, приспособительная реакция на холод может осуществляться с развитием напряжения адаптационных механизмов, что приводит к снижению функциональных резервов организма и проявляется индивидуально-типологическими особенностями изменения электроэнцефалограммы головного мозга [7]. Высшей структурой интеграции всех органических процессов и организации активного взаимодействия человека с окружающей действительностью является головной мозг [12]. Наиболее информативными являются электрофизиологические характеристики деятельности человека в различных условиях её выполнения [5]. Оценка динамики паттернов электрической активности мозга может изменяться при различных дезадаптационных нарушениях [3]. Цель исследования - оценить эффект кратковременного общего охлаждения (криотерапии)на биоэлектрическую активность лобной и центральной области головного мозга. Методика В исследовании приняли участие 19 мужчин в возрасте 20-23 лет, которые давали добровольное согласие для его осуществления в соответствии с рекомендациями и решением Комитета по биомедицинской этике УО «Гродненский государственный медицинский университет». Низкотемпературное воздействие на исследуемых осуществлялось при помощи криокамеры «Криомед 20/150-01» (ООО «Мед-Крионика», Россия) в следующем режиме: время действия составляло 120 с, при первом сеансе температура среды имеет значение -90oС с последующим её снижением на -5oС до -120oС. Курс составил 10 процедур ежесуточно. Измерение температуры тела осуществлялась электронным термометром DT-501 (фирма A&D, Япония) до и после сеанса. Для регистрации биоэлектрической активности мозга использовали энцефалограф «Энцефалан-ЭЭГР-19/26» в модификации «Мини» («Медиком МТД ООО НПКФ, Россия), который позволяет определять амплитуду биоэлектрической активности в различных ее областях головного мозга. Использовали 8 канальную запись ЭЭГ (F3, F4, C3, C4, P3, P4, O1, O2) c применением схемы расположения электродов по общепринятой системе «10-20%», рекомендованной Международной федерацией клинических нейрофизиологов (IFCN), в стандартных отведениях, включающих основные зоны правого и левого полушарий головного мозга. Осуществлялось измерение амплитуды следующих ритмов: δ (0,5-4 Гц), β (14-30 Гц), α (8-14 Гц) и θ (4-6 Гц) [9]. В качестве референтных использовали ушные электроды. Проводилась фоновая запись электроэнцефалограммы (в течение 5 минут) в состоянии спокойного бодрствования с закрытыми глазами в условиях сенсорной депривации. Запись выполнялась при ровном дыхании, без глубоких вдохов, кашля и сглатываний в расслабленном положении сидя, при постоянной температуре 22 0 С окружающей среды в затемненном помещении и полной тишине в состоянии максимально возможного эмоционального покоя и мышечной релаксации обследуемого. При выполнении данной процедуры соблюдались «Рекомендации экспертного совета по нейрофизиологии Российской противоэпилептической лиги по проведению рутинной ЭЭГ» [2]. Электроэнцефалографию проводили до курса общего охлаждения, сразу после курса и через 15 суток после его завершения. Для количественной оценки адаптационного потенциала организма применялся также индекс Робинсона (ИР), позволяющий оценивать уровень обменно-энергетических процессов, происходящих в организме, который рассчитывался по формуле: ИР = ЧССп ×АДС/100, где ЧССп - ЧСС в состоянии относительного покоя, уд/мин; АДС - систолическое АД, мм рт.ст. Его уменьшение отражает усиление функциональных резервов сердечно-сосудистой системы, а увеличение, наоборот, ухудшение. Статистическая обработка полученных данных с использованием программы «Statistica 10.0». Проверку распределения количественных данных на нормальность осуществляли с помощью критерия Шапиро-Уилкоксона, Колмогорова-Смирнова. Сравнения количественных данных для зависимых групп проводили с помощью критерия Вилкоксона. Данные представлены в виде медианы и межквартильного размаха (Me [25%; 75%]). Пороговым значением уровня статистической значимости принято значение 0,05. Результаты исследования и их обсуждение К концу холодового воздействия температура тела исследуемых в аксиллярной области снижалась на 0,2 (0,3;0,1) 0С с последующим ее восстановлением до прежнего уровня в течение 10-15 минут. Индекс Робинсона после криовоздействия уменьшался до 86,4 [84;93, 6] р˂0,05 по сравнению с исходным 96 [92, 5;100, 8] р˂0,05 и через 15 суток его величина была 92,4 [86, 4;97, 5] р˂0,05, что свидетельствует об улучшении обменно-энергетических процессов сердечно-сосудистой системы [11]. В табл. 1 представлен характер изменения основных параметров электроэнцефалограммы лобной области головного мозга при данном холодовом воздействии. Таблица 1. Изменения амплитуды электроэнцефалограммы лобной области при холодовом воздействии, Me [25%; 75%] Ритм Холодовое воздействие до после через 15 суток левое полушарие правое полушарие левое полушарие правое полушарие левое полушарие правое полушарие δ1, мкВ 14,56 [13, 07;25, 7] 17,96 [12, 08;23, 57] 17,14 [13, 85;22, 32] 22,29 [13, 17;29, 56] 19,81 [14, 77;33, 47] 16,09 [11, 12;18, 93] # $ δ2, мкВ 13,24 [7, 87;16, 52] 11,17 [9, 74;14, 04] 10,93 [10, 25;16, 48] 12,54 [8, 4;18, 22] 10,43 [8, 87;12, 77] 11,5 [9, 01;13, 83] Θ, мкВ 10,09 [7, 79;14, 91] 9,12 [8, 13;12, 49] 11,15 [9, 22;5, 17] 9,66 [8, 12;15, 57] 11,82 [8, 8;13, 23] 10,93 [8, 78;14, 5] α, мкВ 13,06 [8, 94;17, 8] 12,68 [8, 72;17, 66] 14,61 [12, 36;19, 02] 15,14 [11, 63;19, 01] 14,87 [8, 68;19, 68] 14,43 [8, 7;19, 84] β1, мкВ 7,68 [5, 66;10, 27] 8,84 [6, 42;10, 39] 9,63 [8, 49;11, 62] * 9,11 [7, 62;11, 82] 8,77 [6, 66;9, 75] 8,93 [7, 95;11, 82] β2, мкВ 6,07 [4, 51;7, 42] 6,0 [4, 48;7, 84] 7,07 [5, 8;9, 59] 6,89 [5, 65;10, 55] 6,34 [5, 06;7, 13] 6,35 [4, 43;7, 52] Примечание: достоверные изменения относительно до - * и после холодового воздействия - #; между полушариями - $ В левом полушарии этого региона наблюдалось увеличение β1-ритма на 25,4% (р˂0,05) после курса криотерапии. Показано, что возрастание амплитуды β-ритма может быть, как в ситуации внимания, при напряжении, эмоциональном возбуждении, при решении сложных вербальных задач, так и связано со стрессовой реакцией на экспериментальную ситуацию [10]. Изменений по δ-, β2-, α- и θ-ритмам в этом регионе не было выявлено. В правом полушарии в лобной области было установлено снижение только δ1-ритма на 38,5% (р˂0,05) через 15 суток после курса холодового воздействия. Появление δ-активности вне глубокого сна свидетельствует об уменьшении уровня активности таламуса и таламокортикальных путей, в частности, а также ретикулярной формации головного мозга [15, 17]. Для изучения стресс-реакции организма оправдано использование различных сигналов электроэнцефалограммы лобных долей для непрерывного мониторинга в реальном времени [13]. Межполушарный градиент для этого отдела был выявлен только через 15 суток после прекращения сеанса в лобной доле по δ1-ритму (рис. 1), проявляющийся в увеличении его асимметрии слева (23,2%; р˂0,05). Рис. 1. Межполушарный градиент лобной области головного мозга по δ1-ритму через 15 суток после кратковременного общего охлаждения: левое (□) и правое полушария ( ). * - достоверно относительно левого полушария Асимметричные паттерны электрической активности лобной доли головного мозга отражают тенденции приближения и избегания, при этом стабильность относительной активации правого полушария связана с эмоциями/мотивацией ухода, а активация левого полушария связана с приближением и положительным аффектом [14]. В табл. 2 отражены изменения биоэлектрической активности центральной области головного мозга. После курса холодового воздействия в левом полушарии отмечался прирост амплитуды β1-ритма на 20,3% (р˂0,05) и β2-ритма на 27,7% (р˂0,05), что отражает повышение активности возбуждающих ретикулярных структур ствола мозга [4]. Показано, что β1-ритм может быть использован в качестве биомаркера в исследованиях для отражения изменений функционального состояния сенсомоторной коры [16]. Через 15 суток после курса отмечалось, наоборот, снижение амплитуды β2-ритма на 16,7% (р˂0,05), а в правом полушарии увеличилась только амплитуда β2-ритма на 22,6% (р˂0,05). Таблица 2. Изменения амплитуды электроэнцефалограммы центральной области при холодовом воздействии, Me [25%; 75%] Ритм Холодовое воздействие до после через 15 суток левое полушарие правое полушарие левое полушарие правое полушарие левое полушарие правое полушарие δ1, мкВ 17,35 [11, 39;24, 91] 17,27 [13, 67;20, 14] 18,04 [12, 62;23, 33] 19,56 [13, 18;30, 32] 19,25 [13, 24;30, 54] 14,05 [9, 32;19, 79] $ δ2, мкВ 12,34 [6, 82;16, 23] 11,28 [8, 97;14, 8] 10,96 [8, 35;13, 81] 11,51 [8, 89;18, 73] $ 10,58 [7, 76;14, 78] 12,25 [9, 08;18, 54] Θ, мкВ 10,17 [7, 42;13, 87] 10,14 [8, 51;12, 19] 9,64 [8, 38;15, 65] 9,64 [8, 16;13, 29] 11,38 [8, 25;12, 88] 11,71 [8, 52;13, 52] α, мкВ 14,19 [10, 61;18, 83] 13,79 [11, 15;21, 11] 15,74 [13, 12;19, 99] 16,82 [13, 77;19, 73] 15,16 [9, 94;22, 98] 15,12 [11, 55;22, 31] β1, мкВ 8,1 [6, 68;11, 03] 9,3 [7, 17;11, 47] 9,74 [8, 19;11, 53] * 10,09 [7, 53;12, 17] 8,34 [7, 76;10, 19] 8,73 [7, 74;10, 7] β2, мкВ 5,75 [4, 58;7, 68] 6,45 [4,48;7,72 7,34 [5, 73;10, 7] * 7,05 [6, 26;8, 83] * 6,29 [5, 21;7, 23] # 6,67 [5, 09;7, 68] Примечание: достоверные изменения относительно до - * и после холодового воздействия - #; между полушариями - $ Как показано на рис. 2, асимметрия полушарий центральной области после влияния низкотемпературного воздействия проявлялась по δ2-ритму и составила 5,0% (р˂0,05) справа, а через 15 суток более активным было отмечено левое полушарие по δ1-ритму (37,0%, р˂0,05). Согласно современным исследованиям, правое и левое полушария принимают разное по характеру и по значимости участие в осуществлении различных функций, которые выполняются при их совместном интегрированном взаимодействии [6]. Рис. 2. Межполушарный градиент после кратковременного общего охлаждения по δ2-(А) ритму и через 15 суток δ1-(Б) ритму центральной области головного мозга: левое (□) и правое полушарие ( ). * - достоверно относительно левого полушария. Усиление интеграции, вызванное ритмически организованной оптической стимуляции с частотой 10 Гц, является одним из факторов, способствующих увеличению результативности выполнения когнитивных задач [5]. Снижение степени невротизации пациентов, направленных на формирование функциональных связей мозга, отражается в уменьшении количественных показателей реакции усвоения ритмов фотостимуляции β-диапазона и связано с понижением возбудимости нейронов коры больших полушарий [3]. Можно предполагать, согласно нашим данным, что выявленные изменения биоэлектрической активности мозга отражают реализацию позитивного эффекта процедуры криотерапии. Таким образом, проведение процедуры кратковременного общего охлаждения организма меняет биоэлектрическую активность головного мозга, что может влиять на адаптационные механизмы и мобилизацию функциональных систем. Выводы 1. В конце курса криотерапии, и на протяжении 15 суток после происходит увеличение адаптационного потенциала организма исследуемых, проявляющееся в снижении индекса Робинсона. В лобной области левого полушария амплитуда β1-ритма увеличивалась после курса холодового воздействия, а в правом полушарии значение δ1-ритма через 15 суток снижено. 2. Электроэнцефалограмма центральной области после кратковременного общего охлаждения характеризуется увеличением амплитуд β1- и β2-ритмов, через 15 суток данная тенденция сохраняется. Межполушарная асимметрия в лобной области выявлена только по δ1-ритму через 15 суток после прекращения курса, а в центральной области выражена по δ2-ритму, а через 15 суток по δ1-ритму.

Об авторах

Ольга Сергеевна Миклашевич

Гродненский государственный медицинский университет

Email: email@example.com
лаборант кафедры нормальной физиологии УО «Гродненский государственный медицинский университет» Минздрава Республики Беларусь 230009, Республика Беларусь, Гродно, ул. Горького, 80

Антон Владимирович Соловьев

Гродненский государственный медицинский университет

Email: email@example.com
ассистент кафедры нормальной физиологии УО «Гродненский государственный медицинский университет» Минздрава Республики Беларусь 230009, Республика Беларусь, Гродно, ул. Горького, 80

Андрей Александрович Ковальчук

Гродненский государственный медицинский университет

Email: email@example.com
студент лечебного факультета УО «Гродненский государственный медицинский университет» Минздрава Республики Беларусь 230009, Республика Беларусь, Гродно, ул. Горького, 80

Виктор Владимирович Зинчук

Гродненский государственный медицинский университет

Email: email@example.com
доктор медицинских наук, профессор кафедры нормальной физиологии УО «Гродненский государственный медицинский университет» Минздрава Республики Беларусь 230009, Республика Беларусь, Гродно, ул. Горького, 80

Список литературы

Дополнительные файлы