Методы оценки степени межполушарной асимметрии мозга у человека

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

     Федеральное бюджетное ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ  УЧРЕЖДЕНИЕ

     ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО  ОБРАЗОВАНИЯ 

     «ВОРОНЕЖСКИЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» 
 
 
 

     Биолого-почвенный  факультет   
 

     Кафедра физиологии человека и животных 

Методы  оценки степени межполушарной  асимметрии мозга  у человека 
 
 

     Реферат

     020201 Биология 

     Физиология  человека и животных  
 

     Воронеж 2011 
 
 
 

Содержание

Введение………………………………………………………………………….3

Методы  оценки индивидуального профиля  асимметрии……………………..5

Электоэнцефалография…………………………………………………………13

Оценка  ФМА больных неврологической  и нейрохирургической клиники без грубых нарушений сознания, с сохранным речевым контактом…………….20

Магнитоэнцефалография……………………………………………………….24

Реоэнцефалография……………………………………………………………..25

Ультразвуковые  методы исследования………………………………………..26

Список использованных источников………………………………………….27 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение

      Известно, что объективная оценка индивидуальной функциональной межполушарной асимметрии мозга (ФМА) может с успехом использоваться в педагогике, спорте, профессиональной ориентации и отборе, создании творческих коллективов, криминалистике, анализе парапсихологических явлений, профилактике заболеваний, лечении и реабилитации больных с различной, прежде всего – церебральной патологией.

     Между тем знания о ФМА остаются далеко неполными и крайне мало реализуются в практике. Следует отметить, что общепризнанного унифицированного подхода к изучению ФМА в настоящее время нет. Существует большое количество методов изучения ФМА, варьирующих в зависимости от объекта, «модели» исследования. В норме самоотчет, непосредственное наблюдение за испытуемым часто произвольно дополняются антропометрическими измерениями, психофизиологическим тестированием и нейрофизиологическими обследованиями. Используются локальные электрические раздражения различных зон коры, проба Вада, изучаются состояния после экстирпации различных областей левого иправого полушария, комиссуротомии после односторонних электросудорожных припадков.

     В целом все используемые для изучения ФМА методы можно раз-делить на две категории: 1) экспериментально-психологические методы: а) не требующие специальной аппаратуры, направленные на анализ предпочтений (моторных и сенсорных) при выполнении тех или иных поведенческих актов; б) основанные на использовании различной аппаратуры (тахи-стоскопов, магнитофонов, динамометров, устройств для регистрации времени реакции, теппинга и др.); 2) физиологические методы, основанные на регистрации различных биоэлектрических показателей асимметрии (порогов сенсорных ответов, ЭЭГ- и ВП-показателей, ЭМГ-реакций, вегетативных процессов и др.).

     Если  первая категория методов оценивает ФМА косвенно, то вторая позволяет ее непосредственно регистрировать. В последние годы вторая категория расширяется в связи с развитием методов исследования мозгового кровотока и так называемых методов нейровизуализации (fMRI, РET и др.).

      I. Психологические методы

      Долгое  время в качестве показателя, отражающего функциональную асимметрию мозга, использовался показатель мануального предпочтения. Подобный подход явно недостаточен. Для более полного представления об индивидуальном характере распределения функций между левым и правым полушариями мозга желательно у каждого испытуемого оценивать лево-правое соотношение всех анализаторных систем (как моторных, так и сенсорных). Сочетания различных типов асимметрии не случайны, они характеризуют работу мозга как единого парного органа. В значительной степени заданные генетически эти сочетания относятся к базальным характеристикам строения и функционирования мозга человека. Существует закономерная связь между характером распределения анализаторных функций между левым и правым полушарием и особенностями протекания различных психических функций и состояний.

     Было  введено понятие «индивидуальный профиль асимметрии» (Брагина, Доброхотова, 1981) или «профиль латеральной организации» (ПЛО) мозга (Хомская, Ефимова, 1991), означающее право-левое соотношение функций основных анализаторных систем: двигательной, слуховой и зрительной. Это понятие позволяет оценить индивидуальные различия в парной работе полушарий головного мозга. Индивидуальный профиль асимметрии – присущее данному человеку сочетание моторных и сенсорных признаков, отражающих включенность в активность той или иной стороны тела. Профиль функциональной асимметрии – совокупный показатель, отражающий оценку комплекса латеральных признаков в сенсорной и моторной сферах. 

     Методы  оценки индивидуального  профиля асимметрии

      Существуют  разнообразные способы определения  индивидуального профиля асимметрии, ни один из которых не является общепринятым. Большинство исследователей при отборе методов оценки функциональной асимметрии, как правило, основываются на следующих принципах: 1) использование трех типов асимметрий - двигательной, слухоречевой, зрительной; 2) оценка степени выраженности асимметрии; 3) признание разной степени значимости типов асимметрий – мануальная асимметрия является базовым показателем. В существенно меньшей степени используются методы оценки других видов асимметрии (тактильной, вкусовой, обонятельной), что объясняется недостаточной разработанностью этих методов.

      Для оценки индивидуального профиля  асимметрии может быть использован  следующий набор тестов.

      А. Оценка моторной асимметрии

      1. Самооценка обследуемых с помощью опросника Аннетт (1970). Ответы на предложенные вопросы, касающиеся выполнения отдельных привычных действий, позволяют выявить степень доминирования правой (левой) руки. Опросник также включает вопрос о ведущей ноге.

      2. Моторные пробы, при которых определяется ведущая рука: -«переплетение пальцев кистей» - по просьбе испытуемый быстро переплетает пальцы; ведущей рукой считается та, большой палец которой оказывается сверху; - «скрещивание рук или поза Наполеона» - ведущей считается та рука, локоть которой оказывается сверху; «тест на аплодирование» - при аплодировании более активна рука, совершающие ударные движения о ладонь неведущей руки (Лурия, 1962). Определение ведущей ноги – проба «нога на ногу».

      3. Динамометрия - измерение силы кисти  каждой руки с помощью ручного динамометра. Измерение производится трижды: три раза подряд определяется сила сначала правой (или левой) руки, а затем другой руки. Вычисляется среднее значение силы для каждой руки. Ведущей считается рука, превосходящая другую по силе больше, чем на 2 кг; разница в силе меньше 2 кг не учитывается (Брагина, Доброхотова, 1988). Рассчитывается коэффициент асимметрии (К правой руки).

      4. Теппинг-тест - оценка темпа, ритма  и устойчивости движений. Возможно использование различных методик: бланковой (лист бумаги, разделенный на 4 части), испытуемый должен карандашом ставить точки последовательно в 4 частях листа в течение определенного промежутка времени (15-30 с); с использованием механического счетчика, а также компьютерный вариант методики. Фиксируется число ударов, сделанных правой (Nпр) и левой (Nлев) рукой. Рассчитывается коэффициент асимметрии по следующей формуле: Кас=[(Nпр-Nлев)/(Nпр+Nлев)] х 100.

      Б. Оценка слуховой и слухоречевой асимметрии

      1. Для определения латерализации слухоречевых функций используется метод дихотического прослушивания с определением «коэффициента правого уха» (Кпу). Дихотическая стимуляция может осуществляться с помощью стереофонического магнитофона: через наушники в оба уха одновременно по раздельным каналам предъявлялись два набора вербальных стимулов (слова). Слова подавались сериями. В перерыве между сериями испытуемый должен был вспомнить стимулы и воспроизвести их на бумаге. На двух дорожках магнитной ленты записано 16 серий из 4 пар односложных слов; интервалы между словами - 0,5 с, между сериями - 20 с. В эксперименте после прослушивания 8 серий наушники менялись местами. Кпу определялся по формуле: Кпу=[(Еп-Ел)/(Еп+Ел)]х100, где Кпу – коэффициент правого уха, Еп и Ел – общее число слов, правильно воспроизведенных с правого и левого ушей. Положительное значение Кпу указывает на преобладание правого уха - левого полушария – в восприятии речевого материала; значения -5 < Кпу < +5 считаются симметричными (Котик, 1974; Симерницкая, 1978).

      2. Прислушаться к тиканью часов.

      3. Вопрос в опроснике Аннетт.

      В. Оценка зрительной асимметрии

      Для определения ведущего глаза используются следующие тесты:

      1. Проба Розенбаха. Испытуемый держит  вертикально в вытянутой руке карандаш и фиксирует его взором на определенной точке (лучше по отношению к любой вертикальной линии), отстоящей на 3-4 м, оба глаза при этом открыты. Затем испытуемый попеременно закрывает один и другой глаз. Ведущим считается глаз, при закрытии которого карандаш смещается в его сторону (Лурия, 1962; Berman, 1971).

      2. Тест «карта с дырой». В листе  плотной бумаги вырезается отверстие  1х1 см. Держа эту карту на  небольшом расстоянии от глаз, испытуемый рассматривает предметы; рассматривание обычно осуществляется  ведущим глазом (Annett, Kilshow, 1982; Брагина,  Доброхотова, 1988).

      3. Самооценка испытуемого – ответ  на вопрос о том, каким глазом он прицеливается. Такой вопрос содержится в опроснике Аннетт (1970).

      Для выявления особенностей межполушарного взаимодействия у младших школьников используют гаплоскопическую методику, основанная на методе бинокулярной конкуренции. Для исследования особенностей межполушарного взаимодействия в системе речевого слуха применяется методика дихотического прослушивания. Для выявления особенностей психической межполушарной асимметрии у младших школьников используют определение стиля мышления с помощью теста Е.П. Торранса, адаптированного к детскому возрасту. Диагностика уровня творческих способностей проводится с помощью теста Дж. Гилфорда, 1972.

     Теппинг-тест. Используется для оценки темпа, ритма и равномерности движений. Показано, что скорость и ритмичность серийных движений ведущей руки выше;

•    скорость выполнения заданий. Оценивается  время выполнения действий правой и  левой рукой отдельно. Используются такие пробы, как отвинчивание болтов, раскладывание предметов в соответствующие пазы, раздача карт, нанизывание бус, завязывание узла и т.д. Скорость выполнения заданий ведущей рукой выше;

•    пробы на точность попадания в  цель;

• время реакции каждой руки, которое определяется при нажатии испытуемым на ключ в ответ на предъявление различных раздражителей (световых, звуковых сигналов, электрокожных раздражителей и т.д.). Скорость реакции ведущей руки выше.

Для определения  мануальной асимметрии во время выполнения двигательных заданий могут использоваться различные методы регистрации – электромиография, видеозапись движений, регистрация латентного времени произвольного напряжения и расслабления, сейсмотреморография, электроэнцефалография, реоэнцефалография и регистрация вызванных потенциалов мозга и т.д.

Из существующих методов оценки межполушарного взаимодействия можно назвать в качестве примеров следующие:

•    проба на реципрокную координацию  движений, предложенная Н.И.Озерницким (1930);

•    проба на одновременное выстукивание правой и левой рукой разного ритма (бимануальные ритмические тесты). Например, правой рукой испытуемый делает два постукивания, левой - одно; затем порядок меняется на обратный. Проба выполняется по речевой инструкции и по показу. Темп выполнения движений изменяется. Движения рук в данной пробе могут не одновременными, а последовательными, что рассматривается как нарушение бимануального взаимодействия;

•    бимануальная простая двигательная реакция (одновременное нажатие  указательными пальцами обеих рук  на кнопки). Оценивается разность времени нажатия, их число, Ведущая рука чаще совершает опережающее нажатие;

•    графические тесты. Они состоят  из бимануальных рисунков и бимануального  письма. Одним из вариантом графических  тестов являются пробы, предложенные Э.Г.Симерницкой (1991). Испытуемому предлагается скопировать написание некоторых букв (или простых рисунков) правой рукой, а затем воспроизвести по памяти те же буквы (или рисунки) сначала правой, а затем левой рукой. Ошибки чаще наблюдаются при письме или рисунках неведущей рукой из-за нарушения межполушарного переноса зрительной и моторной информации. Оценка результатов проводится по балльной системе. Следует однако учесть, что данные тесты отражают состояние полушарного взаимодействия не только в моторной, но и в зрительной сфере;

•    пробы с синхронным «рисованием» в пространстве двумя руками разных фигур (треугольника и круга).

В целом, как указывают Е.Д.Хомская  и  др. (1998), тесты на межполушарное взаимодействие в двигательной сфере нуждаются  в дальнейшей разработке с применением количественных оценок результатов.

     При определении ведущей руки рекомендуют  опрашивать испытуемого на предмет  того, кто из ближайших родственников (мама, папа, бабушка, дедушка, родные сестры или братья) выполняет какие-либо действия левой рукой. Замечено, что некоторые из леворуких людей практически всегда предпочитают действовать левой рукой, а некоторые - избирательно выполняют левой рукой лишь какую-то одну или две ручные операции. Это многими исследователями интерпретируется как то, что свойство «левшества» может иметь различную количественную степень выраженности у разных людей.

     В связи с этим, некоторые исследователи  рекомендуют для диагностики  особенностей ФАМ рассчитывать так  называемый коэффициент асимметрии. Его величина определяется как отношение количества признаков, которые свидетельствуют о правополушарности (например, предпочтение держать ножницы в левой руке, прицеливаться левым глазом, прислушиваться левым ухом и т.п.), к общему количеству диагностических признаков, которые используются при обследовании. Вычисление коэфициента асимметрии позволяет исследователям говорить о «степени латерализации» и, учитывая ее,  образовывать различные функциональные группы с последующим изучением их психофизиологических и психических особенностей.

     Однако, в связи с этим Н.Н.Богданов (1997) отмечает, что в настоящее время  отсутствует общепринятая точка  зрения на то, какие показатели асимметрии следует выбрать для вычисления коэффициента асимметрии, каким из них следует придать большее, а каким – меньшее значение. Этот автор также обращает внимание на то, что показатели асимметрии не коррелируют между собой, в различной степени ограничиваются культурологическим давлением и даже могут изменяться в течение жизни с одного типа на противоположный. По его мнению, сложным вопросом является выбор критерия разграничения правшей и левшей, волюнтаризм выбора которого приводит к неоднородности формирования групп испытуемых и к получению нечетких или не согласующихся в разных работах результатов. В литературе прослежены некоторые корреляционные связи между результатами проведения различных проб на выявление признаков асимметрии. Например, по данным Е.В.Гуровой (1949), левая «поза Наполеона» в большом проценте случаев сочетается с левым типом аплодирования. Отмечается достоверная связь между предпочтением руки при письме и верхним положением той же руки при аплодировании, между рукой при письме и силой сжатия динамометра.

  Полное описание ИПФА обследуемого может включать признаки асимметрии ног. Ведущую ногу, определяют, выясняя, какая нога у испытуемого является толчковой или маховой, какой ногой обследуемый точнее бьют по мячу, какая нога первой направляется при прыжке через препятствия, ощущается ли разница в размерах стопы (на какой ноге обувь свободнее) и т.п. Наряду с этим, проводятся пробы, позволяющие выявить неравенство ног по силе, скорости, координации и точности движений, длине шага, роли в поддержании вертикальной позы у человека. Для изучения асимметрии тела Брагиной и Доброхотовой (1988) предложен тест «вращение», в котором испытуемого просят осуществить вращение вокруг оси тела сначала в одну, а затем в другую сторону. Отмечается, в какую сторону вращение осуществляется первым. При вращении в неудобную сторону движение совершается медленнее и вызывает затруднения. Правши чаще совершают вращение в правую сторону. При оценке зрительной асимметрии могут анализироваться острота зрения, размеры монокулярных полей зрения, оценка яркости зеленого цвета, время реакции на зрительную стимуляцию, методы тахистоскопического предъявления сигналов раздельно в правое и левое полуполя зрения.

При оценке ведущего глаза используются тесты:

•    тест Розенбаха («установление» вертикали). Испытуемый держит вертикально в  вытянутой руке карандаш и фиксирует его взором на вертикальной линии, отстоящей на 3-4 метра, оба глаза при этом открыты. Затем испытуемый попеременно закрывает один и другой глаз. Ведущим считается глаз, при закрытии которого карандаш смещается;

•    проба Аветисова (1976). Испытуемый держит в вытянутой руке предмет (линейку, ручку или карандаш), загораживая им источник света (лампу). Тень от предмета падает на ведущий глаз;

•    тест «карта с отверстием». В листе  плотной бумаги вырезается отверстие  диаметром 1 см. Держа эту карту  на небольшом расстоянии от глаз, испытуемому предлагают рассматривать предметы; рассматривание осуществляется ведущим глазом;

•    наведение фокуса в бинокле. Испытуемый двумя глазами смотрит в бинокль, окуляры которого исходно наведены на разное расстояние. Ведущий глаз первым «настраивается» на резкость при общей настройке;

•    проба с калейдоскопом. Испытуемому  предлагается рассмотреть узоры  в калейдоскопе. Он подносится испытуемым к ведущему глазу. Существует ряд простых и общедоступных приемов, которые можно использовать при оценке слуховой асимметрии:

•    проба с часами или секундомером (прислушивание);

•    прислушивание к шуму за стеной или  на улице;

•    проба «шепот».

      Используются  также методы, требующие применения специальной аппаратуры: аудиометрия, определение времени реакции на звук, методы предъявления слуховой стимуляции с помощью стереофонического магнитофона. 

      Следует обратить внимание на экспериментально обнаруженную  изменчивость асимметрии слуха. Так, при повторном дихотическом прослушивании инверсия доминантности отмечается у 10-30% испытуемых. У большинства людей различается тактильная чувствительность правой и левой половины тела (феномен асимметрии кожного анализатора). Существующие клинические и экспериментальные методы оценки этого вида асимметрии  недостаточно разработаны. Чаще они применяются в клинике локальных поражений мозга, однако, оценка тактильной асимметрии в норме требует использования более тонких, количественных показателей. Рекомендуются следующие пробы:

•    пробу на локализацию прикосновения. На тыльной поверхности одной, а затем другой руки осуществляется прикосновение и фиксируется время реакции в 10 стандартных точках;

•    пробу на узнавание цифр, нарисованных на тыльной поверхности кисти - от 0 до 9 (проба Ферстера);

•    пробу на узнавание на ощупь с закрытыми глазами знакомых бытовых предметов;

•    пробу на узнавание монет;

•    пробу на узнавание фактуры материала;

•    методика определения порога тактильной чувствительности;

•    метод двойной тактильной стимуляции, Испытуемому одновременно на тыльные поверхности обеих рук наносят в разные места два точечных прикосновения. Он должен точно показать место прикосновения на каждой руке. Локализация прикосновения на ведущей руке более точна, чем на субдоминантной;

•    проба на определение формы объекта с помощью двух рук (Доска Сегена). Для выявления особенностей взаимодействия полушарий используется модификация методики «Доска Сегена» (Семенович, 1991).

Электоэнцефалография

  ЭЭГ представляет собой запись переменной электрической активности мозга, регистрируемой с поверхности скальпа в частотном диапазоне порядка 0,5 – 50 Гц и амплитудой, не превышающей сотен микровольт. Согласно современным представлениям, ЭЭГ является алгебраической суммой внеклеточных электрических полей возбуждающих и тормозных постсинаптических потенциалов корковых нейронов, причем основной вклад в ЭЭГ вносят потенциалы апикальных дендритов наиболее крупных, вертикально ориентированных нейронов (в частности, пирамидных клеток коры). ЭЭГ отражает совместную активность большого числа нервных элементов, поэтому по картине ЭЭГ можно судить о режиме работы участка нервной сети, расположенного под отводящим электродом. Характеристики ЭЭГ существенно меняются при изменении синаптической активности, например, при сенсорной стимуляции, изменении функционального состояния и т.д. Обычно используется стандартное по Международной системе 10 – 20 (Jasper, 1965) расположение на скальпе электродов (чаще от 8 до 21), что дает возможность оценить по ЭЭГ функциональное состояние основных сенсорных, моторных и ассоциативных зон коры и их под-корковых проекций. Информативными параметрами для такой оценки, как при визуальном, так и при компьютерном анализе ЭЭГ являются амплитудно-частотные и пространственные характеристики. При обычных условиях записи электроэнцефалограммы (состояние спокойного бодрствования с закрытыми глазами) ЭЭГ здорового человека в основном представляет собой совокупность ритмических компонентов, различающихся по частоте, амплитуде, корковой топографии и функциональной реактивности.

     Большой интерес, но и значительные методические трудности представляет исследование медленных биоэлектрических процессов  мозга (частотой ниже 1 Гц), рассматриваемых в литературе как результат деятельности нейроглиальной популяции, коррелят процессов метаболизма. Указывается на связь биоэлектрических процессов этого класса (в первую очередь, уровня постоянного потенциала или УПП) с церебральным энергетическим обменом.

     Одной из важных областей электрографии является полисомнография. В число ее задач входят объективная оценка длительности и качества ночного сна, выявление нарушений его структуры (в частности, длительности и латентного периода разных фаз сна, особенно фазы сна с быстрыми движениями глаз – REM), обнаружение сердечно-сосудистых (тахикардия, брадикардия) и дыхательных (апноэ) расстройств во время сна. Помимо ЭЭГ, в сомнографических исследованиях в течение всего ночного (или дневного) сна регистрируются такие физиологические характеристики как электроокулограмма (ЭОГ), электромиограмма (ЭМГ), электрокардиограмма (ЭКГ), дыхательные движения, АД, температура кожи и насыщение крови кислородом (с помощью ушногофотодатчика). Все эти показатели необходимы для идентификации стадий сна по общепринятым стандартным критериям. Асимметрия спонтанной биоэлектрической активности мозга человека состоит в различиях характеристик электрических процессов в правом и левом полушариях головного мозга. Возможен качественный и количественный анализ этой асимметрии. При визуальной оценке ЭЭГ в норме в состоянии относительного покоя отмечается значительное сходство паттерна биоэлектрической активности правого и левого полушарий. Межполушарные различия ее рисунка в одновременно зарегистрированных симметричных регионах наиболее отчетливо проявляются в альфа-диапазоне.

     Установлено, что у здоровых испытуемых с регулярным альфа-ритмом в состоянии спокойного бодрствования активность доминантного (по речи) полушария характеризуется  меньшей амплитудой и, в некоторых случаях, большей частотой. Причем, имеются определенные различия этой асимметрии у людей с разным индивидуальным профилем асимметрии. У правшей, как правило, амплитуда альфа-ритма меньше в затылочно-теменных отделах левого полушария по сравнению с правым. У левшей асимметрия альфа-ритма проявляется в меньшей степени, или его амплитуда ниже в правом полушарии. В контексте сложившихся в электрофизиологии представлений, функционально более активным (больше уровень активации) считают то полушарие (или область мозга), в котором мощность альфа-активности ниже. Вместе с тем, во многих случаях асимметрия паттерна ЭЭГ неочевидна. Это, прежде всего, относится к десинхронному типу ЭЭГ или ЭЭГ «без альфа-ритма», к реакциям на сложные раздражители, измененное функциональное состояние. В связи с этим анализируются полушарные различия количественных характеристик ЭЭГ: амплитуды (мощности), частоты, когерентности. Последняя характеризует степень согласованности электрической активности в разных точках коры, отражая особенности функционирования мозга целостной системы. В последние годы используются и более сложные, вероятностные характеристики биоэлектричекой активности. Наиболее распространенными при количественной оценке асимметрии ЭЭГ являются два подхода. 1) Сравнение одноименных показателей симметричных зон регистрации с оценкой устойчивости и достоверности выявленных различий на основе статистических критериев (Стьюдента, Вилкоксона, Манна-Уитни). Для наглядности применяется топографическое картирование степени асимметрии исследуемых параметров. Такой подход с оценкой достоверности асимметрии спектрально-когерентных характеристик ЭЭГ по критерию Манна-Уитни (сравнение значимых различий медиан) реализован, в частности, в программе Воронова-Гриндель, разработанной в ИНХ им. Бурденко (Воронов и др., 2003).