COGNITIVE EVENT-RELATED POTENTIALS P300 IN SCHOOLCHILDREN AGED 7-17 YEARS

Full Text

Пол считается одним из факторов, влияющих на межиндивидуальную изменчивость нейрофизиологических параметров головного мозга [3-5]. Во многих исследованиях биоэлектрической активности головного мозга представлены данные, полученные у взрослых и подростков, достигших периода полового созревания. Несмотря на то, что ряд авторов указывают на наличие половых различий [2, 3, 6], некоторые ученые придерживаются мнения об отсутствии таковых до начала пубертата у мальчиков и девочек [7, 8]. Исследования, посвященные влиянию пола на параметры когнитивных вызванных потенциалов (КВП), также имеют противоречивые данные. По данным В. В. Гнездицкого и соавт. [1], пол оказывает небольшое влияние на амплитуду Р300 и не оказывает влияния на латентность Р300. П. И. Козлова, Ю. С. Джос, обследуя здоровых подростков от 13 до 18 лет, выявили преобладание латентности компонента Р2 зрительных КВП у юношей 13-18 лет, более высокие значения амплитуд компонентов Р2, N2, Р300 у девушек 13-18 лет [4]. J. Yuan и соавт. отмечают статистически значимую разницу между мужчинами и женщинами при исследовании КВП: у женщин выявлены более короткие показатели латентности и более высокие показатели амплитуды компонентов P2, N2, Р3 на значимые стимулы [13]. L. D. Hoffman, J. Polich отмечают более высокую амплитуду и более короткую латентность у женщин по сравнению с мужчинами [9]. Однако S. C. Steffensen с соавт. обнаружили только меньшую амплитуду Р300 у мужчин [12]. R. B. Sangal и J. M. Sangal установили отсутствие половых различий амплитуды и латентности Р300 у детей [11]. J. Langrova с соавт., обследуя здоровых испытуемых от 25 до 29 лет, указывают на отсутствие гендерных различий в КВП на редкий стимул (Р300) [10]. Таким образом, вопрос влияния пола на КВП остается дис-кутабельным. В литературе недостаточно сведений о влиянии половых различий на КВП у детей. Целью настоящего исследования является выявление особенностей когнитивных зрительных вызванных потенциалов Р300 у школьников 7-17 лет в зависимости от пола. Методы Нами проведено поперечное (одномоментное) исследование. Критерии включения: рождение и проживание обследованных лиц в условиях Европейского Севера России, г. Архангельске; возраст участников групп от 7 до 17 лет; праворукость; единая национальность - русские; наличие информированного согласия родителя и ребенка на участие в исследовании. Критерии исключения: наличие в анамнезе травм головного мозга, эмоциональных и поведенческих расстройств, неврологических, офтальмологических заболеваний, а также общесоматических заболеваний в стадии декомпенсации, леворукость, отказ от исследования. Изучены данные анамнеза детей по форме № 112 «Индивидуальная карта развития ребенка», проведено анкетирование родителей. Для оценки уровня тревож ности использовали методику «Многомерная оценка детской тревожности» Е. Е. Ромицыной. Стадии полового созревания оценивали по методике Таннера в модификации Д. В. Колесова и Н. Б. Сельверовой. Проведено исследование КВП среди 521 школьника (из них 234 мальчика и 287 девочек). Все дети были поделены на группы по возрасту и полу: 7 лет (20 мальчиков и 25 девочек), 8 лет (27 мальчиков и 26 девочек), 9 лет (24 мальчика и 28 девочек), 10 лет (18 мальчиков и 25 девочек), 11 лет (31 мальчик и 31 девочка), 12 лет (16 мальчиков и 26 девочек), 13 лет (24 мальчика и 23 девочки), 14 лет (18 мальчиков и 19 девочек), 15 лет (20 мальчиков и 31 девочка), 16 лет (21 мальчик и 27 девочек), 17 лет (14 мальчиков и 26 девочек). Исследование проводилось в первой половине дня в состоянии спокойного бодрствования. Регистрацию КВП проводили на 21-канальном электроэнцефалографе «Нейрон-Спектр-4/ВПМ» (Россия). Электроды располагались на поверхности головы согласно Международной системе размещения электродов «10-20». Референтные электроды располагались на мочках ушей. Применяли зрительную стимуляцию по методике “Odd-ball paradigm”, когда в случайной последовательности подаются серии двух стимулов, среди которых есть «незначимые» (частые) и «значимые» (редкие). Зрительные стимулы предъявляли в виде картинок. Соотношение количества незначимых стимулов к значимым 70/30. Эпоха анализа составляла 750 мс. Клиническое значение имели ответы на значимые стимулы. Исследовали амплитуду и латентность когнитивных зрительных вызванных потенциалов (P2, N2, P2-N2, P3, N2-P3) в двух отведениях О1А1 и О2А2, (рис. 1, 2). 5 мкВ/деп. - N3 РЗ 75 мс/дєл. Рис. 1. Латентности пиков Р1, N1, P2, N2, P3, N3 ВП Р300 Примечание: 1 - латентность пика Р1, 2 - латентность пика N1, 3 - латентность пика Р2, 4 - латентность пика N2, 5 - латентность пика Р3, 6 - латентность пика N3. РЗ 75 мс/дел. Рис. 2. Межпиковые интервалы и амплитуды пиков Р2, N2, P3 вызванных потенциалов Р300 Примечание: 1 - межпиковый интервал N2-P3; 2 - межпиковый интервал N2-N3; 3 - межпиковый интервал Р3-Ш; 4 - амплитуда пика Р2; 5 - амплитуда пика N2; 6 - амплитуда пика Р3. 44 Экология человека 2018.07 Медицинская экология Комплекс Р1, N1, P2, или волна V отражают процесс восприятия, а соответственно более поздняя волна N2, P3, N3 - это комплекс, ответственный за опознавание, дифференцировку, запоминание и принятие решения. Пик N2 определяет правильность опознания (извлечение из памяти), Р300 - принятие решения (счет), амплитуда N2-Р3 отвечает за объем оперативной памяти [6]. Результаты исследования анализировались с помощью статистического пакета программ SPSS 21.0 for Windows. Для оценки нормальности распределения признака использовался критерий Шапиро - Уилка. Критический уровень значимости принимался равным 0,05, р = 0,05. Количественные данные, не подчиняющиеся закону нормального распределения, представлены в виде медианы (25-й; 75-й процентили) Ме (Q1; Q3). Для выявления статистически значимых различий между несвязанными группами при неподчинении признака закону нормального распределения использовался критерий Манна - Уитни. Результаты При анализе латентности компонента Р2 у девочек 7 лет при сравнении с мальчиками обнаружены более Таблица 1 Распределение уровня латентности компонента Р2 по полу Воз раст/ Пол Латентность, мс О1 О2 Маль чики Девочки р-уровень Маль чики Девочки р-уровень 7 лет 126,0 (84,0; 147,3) 139,0 (126,0; 160,0) 0,073 126,5 (77,8; 141,5) 141,0 (125,0; 162,0) 0,021 8 лет 129,0 (106,0; 144,0) 125,5 (114,8; 142,3) 0,908 126,0 (103,0; 136,0) 125,5 (109,5; 141,5) 0,979 9 лет 135,0 (116,0; 143,5) 136,5 (115,0; 148,8) 0,514 130,0 (116,5; 143,3) 132,0 (115,8; 145,0) 0,941 10 лет 128,5 (110,3; 146,3) 124,0 (114,0; 140,5) 0,980 128,5 (113,5; 145,5) 124,0 (111,5; 136,8) 0,629 11 лет 126,0 (106,0; 138,0) 132,0 (121,0; 142,0) 0,149 128,0 (113,0; 143,0) 125,0 (112,0; 140,0) 0,559 12 лет 130,0 (123,5; 146,5) 128,5 (119,0; 134,3) 0,364 128,0 (107,3; 145,5) 120,0 (81,5; 137,5) 0,218 13 лет 141,5 (127,3; 149,8) 136,0 (116,0; 141,0) 0,038 134,0 (118,3; 143,8) 129,0 (113,0; 137,0) 0,237 14 лет 136,5 (122,8; 143,3) 129,0 (103,0; 144,0) 0,443 134,5 (121,8; 145,3) 129,0 (115,0; 142,0) 0,199 15 лет 133,5 (125,3; 141,8) 133,5 (124,8; 142,0) 0,976 133,5 (116,0; 141,5) 125,0 (115,3; 141,0) 0,520 16 лет 136,0 (125,5; 142,0) 132,0 (118,0; 142,0) 0,647 129,0 (119,0; 136,0) 138,0 (122,0; 146,0) 0,109 17 лет 136,5 (122,0; 144,0) 136,0 (115,5; 146,3) 0,967 138,5 (124,5; 143,3) 134,0 (123,8; 142,0) 0,705 Примечание для табл. 1-3. Жирным шрифтом выделены статистически значимые результаты, где р<0,05. высокие значения в правом затылочном отведении (р = 0,021). В возрасте 8-12 лет половые различия сглажены и не достигают значимого уровня как по правому, так и по левому полушариям. Однако у мальчиков 13 лет нами выявлено удлинение латентности в левой затылочной области (р = 0,038). Необходимо отметить, что возрастной период 14-17 лет характеризуется отсутствием половых отличий (табл. 1). При оценке амплитуды компонента Р2 у 10-летних мальчиков по сравнению с девочками наблюдались более высокие показатели. Статически значимые различия характерны для правого полушария (р = 0,012). В возрасте 16 лет, напротив, амплитуда Р2 преобладает у девочек, различия статически значимы в левом полушарии, р = 0,020. При анализе латентности компонента N2 выявлены более высокие значения в правом полушарии у 7-летних девочек по сравнению с мальчиками, р = 0,029, в то время как более высокая амплитуда отмечается у мальчиков 11 лет в правом затылочном отведении (р = 0,037). При оценке латентности интервала P2-N2 зафиксированы более высокие показатели у 13-летних Таблица 2 Распределение показателей латентности Р300 среди мальчиков и девочек от 7 до 17 лет Воз раст/ Пол Латентность, мс Отведение О1А1 Отведение О2А2 Маль чики Девочки р-уровень Маль чики Девочки р-уровень 7 лет 297,0 (265,8; 327,5) 317,0 (295,0; 337,0) 0,153 296,0 (273,3; 327,3) 308,0 (279,5; 329,5) 0,607 8 лет 303,0 (269,0; 312,0) 311,5 (280,0; 339,3) 0,050 288,0 (272,0; 315,0) 314,0 (281,5; 336,8) 0,027 9 лет 315,0 (283,0; 362,5) 313,0 (273,8; 348,3) 0,693 306,0 (273,5; 357,5) 327,0 (270,0; 348,5) 0,640 10 лет 308,0 (292,0; 326,3) 327,0 (294,3; 344,3) 0,258 309,5 (283,5; 340,0) 320,0 (298,3; 352,3) 0,387 11 лет 297,0 (279,0; 321,0) 298,0 (277,0; 316,0) 0,794 301,0 (280,0; 313,0) 292,0 (279,0; 306,0) 0,223 12 лет 308,5 (297,0; 330,3) 306,5 (284,8; 333,3) 0,907 292,0 (277,0; 312,3) 298,5 (285,8; 315,3) 0,371 13 лет 313,0 (283,5; 333,5) 308,0 (285,0; 323,0) 0,450 298,5 (265,5; 321,0) 297,0 (279,0; 324,0) 0,587 14 лет 300,0 (274,3; 326,8) 290,0 (280,0; 302,0) 0,271 300,0 (272,0; 325,5) 289,0 (271,0; 301,0) 0,558 15 лет 285,0 (269,0; 297,5) 296,0 (272,8; 314,3) 0,125 279,0 (267,0; 302,8) 284,0 (266,5; 301,0) 0,804 16 лет 300,0 (280,0; 323,5) 296,0 (283,0; 303,0) 0,232 301,0 (277,5; 327,0) 303,0 (290,0; 311,0) 0,803 17 лет 299,0 (285,5; 322,0) 311,0 (282,8; 332,0) 0,769 293,5 (283,5; 311,0) 303,0 (284,3; 319,5) 0,528 45 Медицинская экология Экология человека 2018.07 Таблица 3 Распределение уровня амплитуды компонента N2-P3 по полу Воз раст/ Пол Амплитуда, мВ Отведение О1А1 Отведение О2А2 Маль чики Девочки р-уровень Маль чики Девочки р-уровень 7 лет 14,4 (10,2; 19,0) 10,2 (4,4; 12,6) 0,006 15,2 (9,2; 19,3) 9,8 (5,3; 13,5) 0,009 8 лет 10,4 (7,0; 14,6) 13,5 (9,4; 18,7) 0,064 10,8 (7,4; 16,2) 11,9 (8,1; 18,0) 0,350 9 лет 15,0 (12,9; 21,5) 15,2 (9,1; 17,5) 0,271 14,5 (9,0; 20,6) 13,1 (8,3; 16,6) 0,295 10 лет 12,3 (7,4; 19,3) 14,2 (11,7; 17,3) 0,620 13,3 (6,1; 21,8) 13,8 (8,5; 18,0) 0,722 11 лет 12,3 (8,4; 19,0) 11,1 (7,7; 17,0) 0.379 11,4 (7,5; 18,5) 12,3 (8,1; 15,6) 0,927 12 лет 12,3 (8,1; 16,1) 11,5 (8,5; 17,3) 0,877 12,8 (7,9; 16,8) 14,1 (9,4; 20,8) 0,437 13 лет 12,0 (8,2; 13,4) 7,8 (2,6; 12,1) 0,026 10,2 (6,1; 14,5) 9,2 (5,1; 12,5) 0,344 14 лет 9,7 (6,9; 15,1) 10,6 (6,3; 13,8) 0,940 10,3 (7,7; 14,0) 11,1 (8,2; 13,8) 0,799 15 лет 9,6 (7,0; 12,2) 10,2 (7,7; 13,3) 0,628 9,2 (7,5; 12,4) 9,1 (7,0; 11,4) 0,520 16 лет 13,1 (9,0; 15,7) 11,3 (8,1; 12,7) 0,117 14,2 (7,8; 16,5) 11,1 (7,9; 13,2) 0,249 1 7 лет 12,1 (8,1; 16,0) 11,3 (8,0; 13,9) 0,424 14,6 (16,8; 17,1) 11,5 (9,6; 13,6) 0,392 девочек по сравнению с мальчиками в правом полушарии, р = 0,026. При анализе амплитуды интервала Р2-N2 по полу не было выявлено статистически значимых различий. При анализе латентности компонента Р300 в обоих полушариях наблюдались более высокие показатели у 8-летних девочек по сравнению с мальчиками (табл. 2). Амплитуды компонента Р300 в обоих отведениях статистически значимо не отличались. Оценка латентности интервала N2-P3 показала отсутствие различий по полу. При анализе амплитуды компонента N2 -P3 было выявлено преобладание показателя у 7-летних мальчиков по сравнению с девочками в обоих полушариях, р = 0,006 и р = 0,009 соответственно. Также более высокие показатели амплитуды интервала N2-P3 отмечались у 13-летних мальчиков по сравнению с девочками (табл. 3). Обсуждение результатов Результаты нашего исследования демонстрируют наличие половых различий практически среди всех компонентов КВП (за исключением амплитуды интервала Р2-N2 и амплитуды компонента Р300). Меньшие значения латентности компонентов Р2 и N2 у мальчиков 7 лет свидетельствуют о лучшем протекании процессов восприятия, дифференцировки стимулов и запоминания. Увеличение амплитуды интервала N2-P3 среди мальчиков 7 лет отражает процессы формирования оперативной памяти и меньшие значения латентности компонента Р300 в возрасте 8 лет и свидетельствует о более быстром процессе принятия решений по сравнению с девочками. В среднем школьном возрасте у мальчиков более интенсивно по сравнению с девочками происходят процессы восприятия и дифференцировки стимулов и извлечения из памяти, что подтверждается увеличением амплитуды пика Р2 в возрасте 10 лет, амплитуды пика N2 в возрасте 11 лет, уменьшением латентности интервала P2-N2, увеличением амплитуды N2-P3 в возрасте 13 лет при сравнении с девочками. Среди школьников старшего возраста нами выявлено увеличение амплитуды пика Р2 в левом полушарии у девочек 16 лет, р = 0,020, что характеризует формирование процессов восприятия. Необходимо отметить, что в возрастном периоде 14-17 лет половые отличия показателей латентности Р2, Р3 и амплитуды N2-P3 отсутствуют. Таким образом, половые различия КВП у детей преимущественно до 14-летнего возраста отражают неравномерный процесс развития головного мозга и когнитивных функций среди мальчиков и девочек младшего и среднего школьного возрастов. Наши результаты демонстрируют половые особенности зрительных когнитивных вызванных потенциалов у детей и подчеркивают важность учета пола при исследовании когнитивной функции у детей 7-17 лет. Благодарности Авторы выражают огромную благодарность администрации и педагогическому коллективу МБОУ СШ № 45 г. Архангельска за возможность проведения исследований. Авторство Калинина Л. П. подготовила первый вариант статьи, участвовала в разработке концепции и дизайна исследования, внесла существенный вклад в получение, анализ и интерпретацию данных; Джос Ю. С. внесла существенный вклад в концепцию и дизайн исследования, получение, анализ и интерпретацию данных, окончательно утвердила присланную в редакцию рукопись; Волокитина Т. В. внесла существенный вклад в интерпретацию и анализ данных

About the authors

L P Kalinina

Northern (Arctic) Federal University named after M.V. Lomonosov

SPIN-code: 4332-2040

Yu S Dzhos

Pediatric Center «Okkervil»

Email: josyuliya@gmail.com
SPIN-code: 2067-8388

T V Volokitina

Northern (Arctic) Federal University named after M.V. Lomonosov

SPIN-code: 9729-5665

References

Supplementary files