Особенности пространственного распределения параметров слуховых когнитивных вызванных потенциалов Р300 у молодых людей с миопией

Полный текст

ВВЕДЕНИЕ

С появлением большого количества электронных носителей информации современному человеку стало важно фиксировать изображение, расположенное максимально близко, в лучшем случае на расстоянии вытянутой руки. Гаджеты сопровождают и детей, и взрослых на протяжении всего дня: на интерактивных уроках, дистанционной работе или учёбе, во время подготовки домашних заданий, проектов, отдыха и развлечений. Такая ситуация неминуемо ведёт к увеличению роста заболеваемости миопией (от 7 до 50% за последние сто лет). Манифестация симптоматики приходится на возраст 7–11 лет, независимо от пола ребёнка. Выраженное увеличение удельного веса случаев с впервые выявленной миопией со средней и высокой степенью приходится на возраст 10–14 лет, а в возрасте 15–17 лет в половине всех случаев выявленная миопия определяется уже в высокой степени. В подростковом возрасте периоды статической рефракции приближаются к эмметропии, в результате чего создаются оптимальные условия для деятельности динамической рефракции. Вместе с тем усиленный рост организма в этом возрасте, а также адинамия могут оказывать неблагоприятное воздействие на цилиарную мышцу, способствуя её спастическому состоянию. Следствием этого является не только возникновение, но и прогрессирование миопии [1].

Сегодня близорукость — одна из самых распространённых причин потери зрения, при этом некорригированная миопия является основной причиной снижения остроты зрения вдаль. Выявленный рост близорукости высокой степени у населения с 2000 г. с прогнозом на период до 2050 г. [2] свидетельствует о выраженном прогнозируемом росте её распространения в глобальном масштабе. Так, в Восточной Азии наблюдается высокая распространённость миопии (от 80 до 90%) среди молодых людей, а миопия является основной причиной слепоты и слабовидения у жителей в данном регионе [3]. На территории Российской Федерации близорукость занимает второе место в структуре детской инвалидности и третье место — в инвалидности всего населения [4]. Миопия высокой степени является причиной 12,0% случаев слепоты и слабовидения, в 26,4% случаев приводит к инвалидности у детей и в 19,0% — у взрослых [5].

На примере Архангельской области показано, что наибольшая доля лиц с впервые выявленной миопией у взрослых приходится на возраст 18–29 лет как у женщин (35,0%), так и у мужчин (59,9%). Нарушение аккомодации и рефракции у современных людей из-за высокой нагрузки на зрительную сенсорную систему в связи с цифровизацией многих сфер жизни человека ведёт к риску развития изменений корковых процессов восприятия, переработки информации и, как следствие, когнитивных нарушений [6].

Исследователями показано, что объём кратковременной зрительной памяти у школьников 14–15 лет с миопией несколько ниже по сравнению с лицами с нормальной остротой зрения. Более высокие показатели устойчивости и переключения внимания у подростков без нарушения рефракции. Скорость переключения внимания у школьников с аномалией рефракции в течение учебного года достоверно снижалась, в то время как у других подростков наблюдалась тенденция к её увеличению [6]. С таким офтальмологическим статусом в дальнейшем молодые люди поступают в вуз (в 17–18 лет), где зрительная нагрузка продолжает оставаться высокой. Компьютерный зрительный синдром со снижением остроты зрения наблюдается у студентов в связи с дистанционной формой обучения и цифровизацией образовательного процесса [7–9]. Не секрет, что без должных лечебных мероприятий явления компьютерно-зрительного синдрома ведут к развитию миопической рефракции во всех возрастных группах [10, 11]. Свой вклад в формирование миопии, в том числе вторичной, делает симпатикотония вследствие стресса [12, 13], в том числе связанного с образовательной деятельностью, сменой социально-экономического уклада жизни у студентов, прибывших на обучение из других регионов. Высокая миопия может обусловить развитие когнитивных нарушений разной степени и даже деменции. В последние годы изменилось представление о патогенезе миопии как заболевании, связанном не только с повреждением сетчатки, но и с нарушением функции головного мозга (повреждение системы «глаз–мозг») [14].

Электронейрофизиологический метод оценки показателей когнитивных вызванных потенциалов (ВП) Р300 традиционно используется у лиц со сниженной функцией зрения с помощью зрительного афферентного канала. Параметры зрительного ВП Р300 могут использоваться как дополнительный метод для оценки остроты зрения, представленный как «когнитивная» острота зрения [15, 16]. Метод когнитивных ВП с использованием слуховой сенсорной системы (время принятия решения при распознавании значимых акустических сигналов) позволит не только нивелировать возможные погрешности восприятия зрительной информации, которые могут повлиять на результаты тестирования, но и выявить новые нейрофизиологические компенсаторные возможности мозга при обработке сенсорной информации в условиях снижения зрительной функции. Феномен кросс-модальной пластичности мозга в зрительных и слуховых центрах коры мозга, который показан на слепых животных, обусловливает усиление функций обработки слуховой информации в зрительной коре. Показано, что нейронные связи билатеральной зрительной коры бинокулярно слепых макак могут быть реорганизованы для обработки слуховых стимулов после зрительной депривации, и этот эффект более очевиден в правой, чем в левой зрительной коре [17]. С учётом того, что роль слуховой сенсорной системы у лиц с миопией повышается, предполагается, что при снижении зрения корковые представительства обработки когнитивной информации, полученной по слуховому каналу, будут расширены — не только в теменных, височных (сенсорная обработка информации), центральных (двигательная реакции при принятии решения с нажатием кнопки) и лобных (программа принятие решения), но и в затылочных областях. Таким образом, представляется важным оценить пространственное церебральное распределение параметров слухового когнитивного ВП Р300 у молодых людей с миопией.

Цель исследования. Изучить различия в характеристиках ВП Р300 у людей 21–23 лет с миопией и без офтальмопатологии.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ

Дизайн: поперечное исследование случайной выборки. Выполнили офтальмологическое обследование 54 человек (34 девушек и 20 юношей) 21–23 лет (средний возраст — 22,3±0,1 года) из числа студентов вузов Архангельска. Исследование проведено на базе консультативно-диагностической поликлиники Северного государственного медицинского университета.

Критерии включения участников в исследование: возраст 21–23 года, наличие подписанного информированного согласия на участие в исследовании, соответствие критериям 1-й и 2-й групп здоровья диспансерного наблюдения по классам, группам болезней, отдельным нозологическим формам, за исключением рефракционных нарушений.

Критерии невключения в выборку: психические (наличие выставленного диагноза по МКБ-10 F00–F99 — психические расстройства и расстройства поведения), неврологические (острое нарушение мозгового кровообращения и черепно-мозговые травмы в анамнезе), офтальмологические (наличие выставленного диагноза по МКБ-10 Н00–Н59 — болезни глаза и его придаточного аппарата, за исключением Н52 — нарушения рефракции и аккомодации) заболевания, снижение слуха менее чем на уровне 25 дБ, симптомы острых инфекций или обострения хронических заболеваний (гипертонический криз, лихорадка, болевой синдром любой этиологии и т.д.) накануне или непосредственно перед обследованием.

В ходе исследования участникам определяли некорригированную остроту зрения (НКОЗ) и максимально корригированную остроту зрения (МКОЗ), величину клинической рефракции (в диоптриях), оценивали качественные изменения, а также по результатам исследования аккомодации — запас относительной аккомодации (в диоптриях).

На основании данных офтальмологического обследования участников исследования разделили на две группы: 1-я — офтальмологически здоровые (не имеющие заболеваний органа зрения); 2-я — пациенты с миопической рефракцией (слабой, средней и высокой степени), код по МКБ-10 — Н52.1.

Поскольку половых различий между группами не выявлено, сформировали две группы (32 и 22 человека в каждой).

Все испытуемые были людьми с ведущей правой рукой.

Всем участникам исследования провели запись параметров когнитивного вызванного слухового потенциала Р300 с использованием электроэнцефалографа «НейронСпектр-4/ВПМ» («Нейрософт», Россия).

Обследуемые находились в положении сидя с закрытыми глазами. Частота квантования сигнала ЭЭГ составляла 500 Гц, в полосе регистрации 0,5–35,0 Гц; сопротивление электродов — до 10 кОм; подача в случайной последовательности через наушники серии двух слуховых стимулов, среди которых есть частые (незначимые) и редкие (значимые); при появлении значимого стимула испытуемому необходимо было нажать на кнопку; условия стимуляции — бинауральная, длительность стимула — 50 мс, интенсивность — 80 дБ, период между стимулами — 1 с, частота тона – 2000 Гц (значимый стимул) и 1000 Гц (незначимый стимул); вероятность предъявления значимого стимула — 30% общего количества стимулов с числом усреднений до 25 для значимых стимулов и исключением сигналов, превышающих амплитуду 100 мкВ; оценивается амплитуда от пика до пика N2-P300 и латентность Р300 в ЭЭГ-отведениях согласно международной схеме «10–20» [18].

Оценивали распределение признака на нормальность. Для выявления различий между показателями у сравниваемых групп использовали критерий Манна–Уитни, для описательной статистики признаков — медиану (Me) и интервал значений от первого (Q1) до третьего (Q3) квартиля, абсолютное и процентное отношение. Критический уровень значимости (p) при проверке статистических гипотез в исследовании принимали равным 0,05. Полученные результаты обрабатывали с помощью статистического пакета программ SPSS.

Исследование проводили с соблюдением всех требований Хельсинкской декларации, все участники дали добровольное информированное письменное согласие на участие в исследовании. Исследование одобрено локальным этическим комитетом (протокол № 06/09-23 от 27.09.2023).

РЕЗУЛЬТАТЫ

Распределение обследованных лиц по видам миопии и по полу в случайной выборке представлено в табл. 1. Преобладали лица с миопией слабой степени (29,6% случаев).

При анализе основных показателей выявлено статистически значимое снижение показателя (р=0,001) НКОЗ как при сравнении с группой без офтальмопатологии, так и при сравнении групп с миопической рефракцией в зависимости от увеличения степени близорукости. Так, в среднем острота зрения без коррекции в группе без офтальмопатологии составила 1,0; в группе с миопической рефракцией слабой степени (от -0,5 до -3,0 дптр) — 0,1, средней степени (от -3,25 до -6,0 дптр) — 0,1, высокой степени (свыше -6,25 дптр) — 0,01.

В группах с различной степенью близорукости оценивали МКОЗ. Статистически значимых отличий в группе с МКОЗ при сравнении групп со слабой, средней и высокой степенью миопии не выявили (р=0,400).

На практике в ходе офтальмологического приёма, как правило, оценивается запас относительной аккомодации (положительная часть объёма аккомодации). При оценке данного показателя выявлено уменьшение положительной части объёма аккомодации. Так, при отсутствии офтальмопатологии данный показатель оставил в среднем -4,43 дптр. При сравнении групп с различной степенью миопии также было выявлено снижение данного показателя. При слабой степени близорукости положительная часть объёма аккомодации составила в среднем -3,6 дптр, при средней и высокой степенях — -3,2 дптр и -2,0 дптр соответственно. Отличия были статистически значимы (р=0,0037).

Полученные в результате исследования слуховых когнитивных ВП Р300 значения латентности и амплитуды пиков ВП Р300 в группах участников без офтальмопатологии и с установленным диагнозом «миопия» представлены в табл. 2.

У лиц с миопической рефракцией, в сравнении с группой офтальмологически здоровых людей, фиксируется тенденция удлинения времени принятия решения (латентность Р300) при распознавании значимого слухового стимула во всех отведениях, но статистически значимо в передневисочных (F7, F8), средневисочных (Т3, Т4), левом лобном (F3) и лобно-срединном (Fz) отделах головного мозга.

Статистически значимых различий амплитуд ВП Р300 в каждом изучаемом отведении ЭЭГ между группами не выявлено. Однако были обозначены различия переднезаднего градиента распределения величин амплитуд ВП Р300 в группах здоровых лиц и с миопией (рис. 1).

 

Рис. 1. Распределение показателей переднезатылочного градиента по амплитуде (мкВ) P300 вызванных потенциалов Р300 у здоровых людей и у людей с миопией (мкВ): а — левое полушарие; б — правое полушарие (**p <0,01 между O1 и F3, O1 и C3; #p <0,05 между O1 и P3).

 

У здоровых лиц выражен переднезатылочный градиент амплитуд Р300 в виде более низкой амплитуды в затылочном отведении ЭЭГ в сравнении с передними отделами, но статистически значимо — в левом полушарии головного мозга. Так, в затылочном отведении слева амплитуда Р300 была значимо меньше, чем в лобном (p=0,009), центральном (p=0,008) и теменном (p=0,04) отделах головного мозга. Как у здоровых, так и у лиц с миопией была тенденция снижения амплитуды Р300 в затылочном отведении ЭЭГ в правом полушарии мозга. Однако у лиц c миопией в левом полушарии амплитуда Р300 в затылочном отведении ЭЭГ оставалась выраженной статистически на уровне передних отделов головного мозга.

ОБСУЖДЕНИЕ

Используемая нами методика когнитивных ВП Р300 со значимыми акустическими, а не зрительными сигналами позволила установить влияние миопической рефракции у участников исследования на скорость и особенность обработки поступающей информации: по данным слуховых ВП Р300, у лиц с миопией, в сравнении со здоровыми людьми, более удлинённое время принятия решения в височных, срединно-лобной и левой лобной областях головного мозга, а также сглажен переднезатылочный градиент амплитуды Р300 с относительно высокой амплитудой Р300 в левом затылочном отделе головного мозга.

Основой целенаправленной деятельности человека является функциональная система достижения результата [19]. Принятие решения как основа когнитивной деятельности с участием акцептора действия происходит как результат афферентного синтеза, обработки афферентной информации всех модальностей, но в большей степени зрительной [15, 20]. На фоне близорукости происходит значительное снижение вклада зрительной афферентной информации, повышение значимости получения информации от других каналов, в том числе слухового, что может быть основой относительного удлинения времени принятия решения у лиц с миопической рефракцией [21].

Зрительная кора головного мозга принимает участие в окончательном формировании и восприятии зрительного образа. С помощью электрофизиологических исследований показано, что у людей с миопией обнаруживается аномальное церебральное зрение, которое отражает изменение функции всей зрительной нервной системы, начиная с сетчатки и заканчивая зрительной корой (зрительный сигнал, генерируемый глазом, получающим внешнюю световую стимуляцию, по зрительному пути достигает зрительного центра, обрабатывается и интегрируется зрительным центром, формируя субъективное ощущение, называемое мозговым зрением), по всей видимости, изменяется механизм нейронной регуляции восприятия и обработки информации на церебральном уровне у лиц с близорукостью [18, 21].

В ходе исследования распределения слуховых ВП Р300 выявили изменение пространственной локализации данных потенциалов, что даёт повод говорить о пластичности мозговой деятельности и возможности её изменения на фоне снижения зрительных функций. В основе данных изменений, вероятно, лежат процессы функциональной реорганизации нервной системы в ответ на снижение внешнего (зрительного) стимула [22]. Данные изменения могут происходить путём преобразования структуры, функций или связей в тканях головного мозга [23].

Поскольку все испытуемые в нашем исследовании были с ведущей правой рукой, можно говорить о том, что обработка моторной информации при нажатии кнопки правой рукой у лиц с миопией не даёт той десинхронизации биоэлектрической активности мозга на контралатеральной стороне моторной активности, по сравнению со здоровыми людьми.

Таким образом, у лиц с миопией фиксируется особый характер пространственного церебрального распределения латентности и амплитуд ERPs, а именно — относительное увеличение времени принятия решения в зонах мозга, особенно связанных с медиобазальными структурами головного мозга (височные отделы) и в левой лобной области. Выявлены различия в распределении латентностей Р300 с межполушарной асимметрией, что может говорить о новой функциональной адаптации коры головного мозга у людей со сниженным зрением и включением процессов нейропластичности [17]. Отсутствие достоверных различий амплитуд Р300 между затылочными и передними областями мозга, как в левом, так и в правом полушариях, вероятно, может свидетельствовать о задействовании всей коры у лиц с миопией при обработке поступающей информации [18].

Вероятно, на фоне близорукости происходит значительное снижение вклада зрительной афферентной информации, повышение значимости получения информации от других каналов, в том числе слухового, что может быть основой относительного удлинения времени принятия решения у лиц с миопией.

Полученные результаты привели нас к пониманию того, что механизмы, регулирующие пластичность, не только более изменчивы, чем считалось ранее, но могут формироваться и в зрелом мозге. Хотя пластичность сенсорных систем наиболее высока в ограниченные по времени периоды раннего развития, регуляторами пластичности во взрослом мозге можно рассматривать воздействие различных нейромодуляторов, оказывающих влияние на обработку сенсорной информации. Ухудшение сенсорных входных сигналов может вызывать пластичность первичной сенсорной коры, возможно, в результате адаптивного механизма, способствующего перестройке кортикальной связи, похожие результаты были получены и другими исследователями. P. Voss и соавт. высказали идею о том, что механизмы пластичности могут действовать на протяжении всей жизни. Данная идея предполагает, что многие функциональные свойства сенсорных нейронов могут быть изменены [24]. Вышеописанные механизмы можно рассматривать как нейрофизиологическую основу высокой амплитуды слуховых ВП Р300 в зоне зрительной коры у миопов.

Известно, что при обработке новой когнитивной информации задействовано в большей степени правое полушарие головного мозга. В свою очередь, когда информация приобретает рутинный характер, приоритет в её обработке смещается в область левого полушария [25]. Полученные результаты свидетельствуют об увеличении активности нейронов левого полушария головного мозга, участвующих в формировании слуховых ВП Р300, у лиц с близорукостью, что свидетельствует об адаптации коры головного мозга к изменениям восприятия сенсорной информации. Приоритет представленной информации слева отражает длительность, сформированность и закрепление данного процесса.

Исходя из полученных данных, представляется важным проведение исследования слуховых когнитивных ВП Р300 у лиц с миопией с целью выявления возможных предикторов когнитивных нарушений у данной группы пациентов. Выраженное замедление времени обработки информации, по данным ВП Р300, на фоне сглаживания переднезатылочного градиента амплитуды ВП Р300 у лиц с миопией можно также рассматривать в качестве скрининговых предикторов в оценке риска когнитивных нарушений. Данные предикторы могут быть основанием для рекомендации к углубленному обследованию когнитивных функций у лиц с миопией с помощью методов нейропсихологического тестирования.

С учётом масштаба распространенности миопии в мире [2, 3, 6] и неуклонного роста цифровизации современного пространства и образовательной среды [9] актуально изучение вопросов профилактики и ранней диагностики когнитивных нарушений у лиц, страдающих близорукостью.

Ограничения исследования связаны с небольшим объёмом выборки, что не позволило провести анализ параметров слуховых когнитивных ВП Р300 с учётом различной степени близорукости. Перспектива дальнейших исследований предполагает более дифференцированный подход в оценке нейрофизиологических коррелятов риска развития когнитивных нарушений с учётом степени выраженности миопии.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

По данным слуховых когнитивных ВП Р300, у лиц с миопией, в сравнении со здоровыми людьми, более удлинённое время принятия решения в височной, срединно-лобной и левой лобной областях головного мозга, а также сглажен переднезатылочный градиент амплитуды Р300 с относительно высокой амплитудой Р300 в левом затылочном отделе головного мозга. Увеличение времени обработки слуховой информации у молодых людей с миопией может быть связано с функциональной переорганизацией коры головного мозга, а именно задействованности как левого, так и правого полушария с вовлечением затылочных областей при обработке новой слуховой информации.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

Вклад авторов. Все авторы внесли существенный вклад в разработку концепции и подготовку статьи, прочли и одобрили финальную версию перед публикацией.

Источник финансирования. Работа выполнена в рамках научного проекта № 23–75–01072 «Электронейрофизиологические механизмы риска когнитивных дисфункций у лиц с миопией», поддержанного Российским научным фондом.

Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с публикацией настоящей статьи.

Информированное согласие на участие в исследовании. Все участники до включения в исследование добровольно подписали форму информированного согласия, утвержденную в составе протокола исследования этическим комитетом.

ADDITIONAL INFORMATION

Author contribution. All authors have made a significant contribution to the development of the concept of the study, drafting the text, its critical evaluation, editing and approval of the final version.

Funding source. The work is a part of the project No. 23–75–01072 “Electroneurophysiological mechanisms of the risk of cognitive dysfunction in persons with myopia” supported by the Russian Science Foundation.

Competing interests. The authors declare that they have no competing interests.

Patients’ consent. Written consent was obtained from all the study participants according to the study protocol, which was approved by the local ethic committee.

Об авторах

Р. Н. Зеленцов

Северный государственный медицинский университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: zelentsovrn@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-4875-0535
SPIN-код: 9312-3211

канд. мед. наук, доцент

Россия, 163000, Архангельск, пр. Троицкий, 51

Л. В. Поскотинова

Федеральный исследовательский центр комплексного изучения Арктики им. акад. Н.П. Лавёрова Уральского отделения Российской академии наук

Email: liliya200572@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-7537-0837
SPIN-код: 3148-6180

д-р биол. наук, канд. мед. наук, доцент

Россия, Архангельск

И. С. Кожевникова

Федеральный исследовательский центр комплексного изучения Арктики им. акад. Н.П. Лавёрова Уральского отделения Российской академии наук, Архангельск; Северный (Арктический) федеральный университет им. М.В. Ломоносова

Email: kogevnikovais@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-7194-9465
SPIN-код: 2441-2363

канд. биол. наук

Архангельск; Архангельск

Список литературы

Дополнительные файлы