Современный взгляд на эволюцию медленноволнового компонента основной активности фоновой записи на ЭЭГ у детей

Представлены результаты изменения индекса спектральной мощности альфа и тета активности в затылочных отделах коры у детей в состоянии пассивного бодрствования и при произвольной гипервентиляции.
Учитывая современные представления о способности таламических нейронов изменять свою реактивность путем регуляции концентрации ионов Ca2+ с помощью активации InsP3R, мы допускаем, что высокий индекс медленноволновой активности в затылочных отделах коры у детей в возрасте 4-7 лет связан с недостаточным количеством (низкой плотностью расположения) InsP3 рецепторов релейных клеток таламуса.

Оценка индекса отношений спектральной мощности альфа и тета активности (ИОСМα/θ) в затылочных отделах коры у здоровых детей различных возрастных групп.

Наличие медленноволновой активности в структуре основной активности фоновой записи осложняет  интерпретацию ЭЭГ. При достаточном количестве исследований структуры альфа ритма и механизмов его происхождения для практического врача по-прежнему не существует прикладных критериев в оценке роли медленноволнового компонента. Расчёт индекса отношений спектральной мощности альфа (ИСМ_α) активности  к  спектральной мощности тета (ИСМ_θ) активности – ИОСМ в затылочных отделах коры у детей различных возрастных групп может стать удобным критерием, позволяющим провести качественную оценку динамики активности тета диапазона в онтогенезе. 

Исследования проводили  на базе детской городской поликлиники №131 (г. Москва). Показания к включению - отсутствие в анамнезе черепно-мозговой травмы, эпилепсии, аномалий развития центральной нервной системы. Дети были разделены на три возрастные группы согласно возрастной периодизации Л.С. Выготского: группа 4-7 лет (20 человек); группа 8-12 лет (20 человек); группа 13-16 лет (17 человек). Для записи ЭЭГ использовали электроэнцефалограф Нейрон-Спектр-5 («Нейрософт», Таганрог). Электроды накладывали согласно международной схеме наложения электродов «10-20». Рассчитывали ИСМ_α и ИСМ_θ в затылочных отделах коры правого (O₂P₄) и левого (O₁P₃) полушарий. Произвольную  гипервентиляцию проводили с целью провокации сдвига кислотно-щелочного равновесия. ИОСМ рассчитывали по формуле ИСМ_α/ИСМ_θ. Использовали пакет статистических программ STATISTICA 10.0. В связи с небольшими объемами выборок использовали непараметрические аналоги t-критериев для зависимых (W-критерий) и независимых (U-критерий Манна-Уитни) выборок. Вычисляли медиану и квартили как наименее чувствительные к выбросам характеристики. Уровень значимости р при проверке статистических гипотез принимался равным 0,01 и 0,05.

Оценка ИОСМ в состоянии пассивного бодрствования: ИОСМ у детей 4-7 лет в O₁P₃ =(0,7 (0,6-1), в O₂P₄ = 0,8 (0,7-1,2). Достоверного различия в ИСМ_α и ИСМ_θ  не получено. В возрасте 8-12 лет отмечается тенденция к снижению ИСМ_θ, что проявляется изменением ИОСМ: ИОСМ в O₁P₃ =1,2 (1-2), в O₂P₄ =1,3 (1-2). Однако достоверного различия в ИСМ_α и ИСМ_θ  нами также не получено. В возрасте 13-16 лет мы получили достоверное снижение ИСМ_θ (р<0,01), в то время как ИСМ_α достоверно не отличался от других возрастных групп: ИОСМ в O₁P₃ =3 (1,8-8), в O₂P₄ = 2,6 (2-6).

Оценка ИОСМ при произвольной гипервентиляции: У детей 4-7 лет отмечается достоверное увеличение ИСМ_θ (р<0,01), при этом ИОСМ в O₁P₃=0,5 (0,4-0,7), в O₂P₄=0,5 (0,3-1,1). У детей 8-12 лет достоверной разницы между ИСМ_θ и ИСМ_α  нами не получено, ИОСМ в O₁P₃ =1,2 (0,7-1,5), в O₂P₄=1(0,5-1,7). В возрасте 13-16 лет ИСМ_α достоверно превышал ИСМ_θ (р<0,01), при этом ИОСМ в O₁P₃=1,8 (1,1-6,8), в O₂P₄=2,2 (1,3-4,1).

Способность нейронов таламуса и затылочных отделов коры к генерации веретенообразных осцилляций зависит от регуляции концентрации в клетке Ca²⁺, в частности - активности Ca²⁺-каналов. Порядок активации таламического нейрона выглядит следующим образом: агонист (гормон или нейромедиатор) связывается с клеткой с помощью GqPCR; отсоединившаяся от белкового комплекса альфа субъединица под действием молекулы АТФ действует на фосфолипазу C. Последняя гидролизует мембранный липид фосфатидилинозитол 4,5-бисфосфат, превращая его в инозитол 1,4,5-трифосфат (InsP3), который направляется к соответствующему рецептору – InsP3R. Под действием InsP3 активируется внутриклеточный лиганд-связывающий, кальций-высвобождающий канал, локализованный, как правило, в мембране эндоплазматического ретикулюма (ЭР). InsP3R открывает ворота и по электрохимическому градиенту кальций движется из ЭР в клетку. Внутриклеточный кальциевый ток производит временную деполяризацию мембраны клетки. Таким образом, изменение концентрации кальция в цитоплазме клетки является ключевым звеном для изменения частоты биоэлектрической активности мозга. Описанный выше механизм и полученное нами в работе снижение ИСМ_θ в онтогенезе позволяют предположить, что одной из возможных причин наличия медленноволновой активности на ЭЭГ у детей является недостаточное количество (низкая плотность расположения) Ca²⁺ каналов ритмогенных структур мозга.

Благосклонова Н.К., Новикова Л.А. Детская клиническая электроэнцефалография. – М., Медицина, 1994. Базанова О.М. Современная интерпретация альфа-активности электроэнцефалограммы. J. Kevin Foskett, Carl White, King-Ho Cheung, and Don-On Daniel Mak. Inositol Trisphosphate Receptor Ca2+ Release Channels// Department of Physiology, University of Pennsylvania, Philadelphia, Pennsylvania, 2010. Мухин К.Ю., Перухин А.С., Глухова Л.Ю. Эпилепсия. Атлас электро-клинической диагностики – М.:Альварес Паблишинг, 2004. – 440с. Mark H. Libenson, MD. Practical Approach To Electroencephalography. / Sauders Elsevier, 2010. Siddiqui SR, Zafar A, Khan FS, Shaheen M. Effect of hyperventilation on electroencephalographic activity. / J Pak Med Association, 2011

The results of the spectral power index changes in alpha and theta activity in the occipital cortex in children in a state of passive wakefulness and arbitrary hyperventilation. Considering the current understanding of the ability of thalamic neurons to change their reactivity by regulating Ca2 + ion concentration via the activation InsP3R, we admit that a high index of slow wave activity in the occipital cortex in children aged 4-7 years is associated with an insufficient number (low-density arrangement) of InsP3R relay thalamus cells.