Количественные характеристики альфа-ритма электроэнцефалограммы при депрессивных расстройствах

Полный текст

Депрессивные расстройства относятся к наиболее распространённым психическим нарушениям [1]. В настоящее время депрессия занимает второе место в мире среди всех медицинских причин инвалидности и смертности [2]. Такая высокая распространённость депрессии среди людей во всём мире во многом обусловлена недостатком знаний о природе (механизмах) развития и течения данного расстройства.

Депрессия — одно из психопатологических состояний, тесно связанных с изменением церебрального электрогенеза. Как показало множество исследований, при депрессивных расстройствах нарушается мозговая ритмика во всех частотных диапазонах [3–5]. Количественная электроэнцефалография (ЭЭГ) — доступный и неинвазивный метод, который позволяет изучать электрическую активность мозга как в состоянии покоя, так и связанную с когнитивными процессами [5]. Увеличение абсолютной мощности бета-ритма — основной коррелят количественной ЭЭГ в состоянии покоя, обнаруживаемый у пациентов с депрессивными расстройствами [6, 7]. В некоторых исследованиях описано снижение альфа-активности у пациентов с депрессией [4, 5].

Увеличение бета- и снижение альфа-активности связаны с нарушением корковой возбудимости, поэтому существует предположение, что у субъектов с расстройствами настроения развивается гомеостатический дисбаланс, ведущий к растормаживанию/гипервозбудимости в центральной нервной системе.

Как было упомянуто ранее, депрессивные расстройства могут быть связаны с поведенческой гипервозбудимостью. Поскольку снижение альфа-активности указывает на повышение возбудимости коры головного мозга, важно определить, является ли снижение альфа-ритма нейрофизиологическим признаком, уникальным для пациентов с депрессивными расстройствами и не характерным для здоровых людей.

В ряде работе подчёркнуто, что полное понимание количественных характеристик альфа-ритма требует учёта, как минимум, трёх параметров: спектральной мощности, микроструктуры альфа-сегментов (веретён), выраженности реакции активации (подавления альфа-ритма при открывании глаз) [8].

Сегодня существуют обширные данные по вопросам изменения мощности альфа-ритма при депрессии [9–11]. Исследования характеристик альфа-веретён ЭЭГ у пациентов с депрессивными расстройствами нам обнаружить не удалось. Работы по исследованию реакции активации (эффект Бергера) у пациентов с депрессивными расстройствами в литературе исчисляются единицами [12].

Таким образом, целью нашего исследования было изучение количественных характеристик альфа-ритма у пациентов с депрессивными расстройствами.

Материал и методы

Выборку исследования составили пациенты, проходившие лечение в клинике Научно-исследовательского института психического здоровья (отделение аффективных состояний) Томского национального исследовательского медицинского центра. Всего были обследованы 84 пациента (67 женщин и 17 мужчин) в возрасте от 20 до 60 лет с расстройствами настроения в рамках депрессивного эпизода (F32.0-2 — 52 пациента), рекуррентного депрессивного расстройства (F33.0-2 — 19 пациентов), дистимии (F34.1 — 13 пациентов). Все испытуемые дали письменное информированное согласие.

Формирование выборки и клиническую оценку состояния пациентов осуществляли квалифицированные врачи-психиатры с применением стандартизованной карты описания пациентов, которая включала идентифицирующие больного данные, анамнез жизни, психиатрический анамнез, неврологический и соматический статус, а также данные психометрических шкал (табл. 1).

 

Таблица 1. Клиническая характеристика пациентов

Показатель	Me [Q1; Q3]
Возраст, годы	45 [33; 55]
Давность заболевания, годы	5 [2; 10]
HDRS-17 (Hamilton Rating Scale for Depression 17)	20 [14; 25]
HARS (Hamilton Anxiety Rating Scale)	16 [11; 23]
CGI-S (Clinical Global Impression Scale — Severity)	4 [4; 5]

 

Критерии включения: установленный диагноз депрессивного расстройства по Международной классификации болезней 10-го пересмотра, добровольное согласие на участие в исследовании.

Критерии исключения: наличие хронических соматических расстройств в стадии обострения, эпилепсии, выраженных органических поражений головного мозга (таких, как киста, энцефалопатия и др.), черепно-мозговых травм любой степени тяжести в анамнезе, коморбидных психических расстройств (например, аддиктивные расстройства, умственная отсталость, шизофрения и др.), отказ от участия в исследовании.

В качестве группы контроля были обследованы 45 психически и соматически здоровых человек, сопоставимых по полу и возрасту основной группе, с аналогичными критериями исключения.

Регистрацию и анализ биоэлектрической активности головного мозга осуществляли при помощи 16-канального энцефалографа «Неврополиграф» по международной системе «10–20», монополярно от фронтальных (frontal), центральных (central), теменных (parietal), затылочных (occipital) и височных слева (left temporal) и справа (right temporal) отведений (рис. 1).

 

Рис. 1. Система «10–20»

 

В качестве референта использовали объединённые электроды, расположенные на мочках ушей (А1, А2), заземляющий электрод — в отведении Fpz. Сопротивление электродов не превышало 10 кОм. Частоты среза фильтров верхних и нижних частот составляли 1,5 и 50 Гц, частота квантования — 250 Гц. Проводили 2-минутную пробу в покое с закрытыми глазами и 30-секундную пробу с открытыми глазами.

На полученных ЭЭГ-записях удаляли артефактные фрагменты путём обнуления независимых компонент ЭЭГ (ICA-анализ — от англ. Independent Component Analysis). Дополнительно с помощью автоматической процедуры из дальнейшего анализа исключали эпохи, в которых присутствовали чрезмерно большие потенциалы (более 150 мкВ). Длительность анализируемых участков равнялась продолжительности всей пробы.

Анализировали значения абсолютной спектральной мощности (мкВ2) для альфа-ритма (8–13 Гц) по всем отведениям ЭЭГ. Оценку микроструктуры альфа-веретён проводили по параметрам внутрисегментарной вариабельности амплитуды и средней частоте. Силу реакции активации (эффекта Бергера) определяли по формуле:

Ra=(Рзг–Рог)/Рзг×100%,

где Ra — сила реакции активации; Рзг и Рог — спектральная мощность альфа-ритма при закрытых и открытых глазах, мкВ2.

Исходя из того, что альфа-ритм наиболее выражен в теменно-затылочных отделах коры головного мозга, для каждой записи данных ЭЭГ сила реакции активации была рассчитана в отведениях: Р3, Р4, О1, О2, Т5 и Т6.

Статистическая обработка данных была выполнена в программе Statistica 12. Данные представлены в виде Me [Q1; Q3]. Проверка согласия с законом нормального распределения проведена с помощью критерия Шапиро–Уилка. Полученные данные не подчинялись закону нормального распределения. В связи с этим применяли непараметрический U-критерий Манна–Уитни для оценки различий между двумя независимыми выборками (контроль — пациенты). Для выявления различий качественных показателей в сравниваемых группах был использован критерий согласия χ2. Различия считали статистически значимыми при уровне значимости р <0,05.

Результаты

Спектральная мощность альфа-ритма. Показатели спектральной мощности альфа-ритма у пациентов с депрессивными расстройствами в сравнении с контролем представлены на рис. 2.

 

Рис. 2. Показатели спектральной мощности альфа-ритма. Слева — медианы альфа-ритма при закрытых глазах (ЗГ); справа — при открытых глазах (ОГ); *уровень статистической значимости при сравнении групп с помощью критерия Манна–Уитни

 

Значения спектральной мощности альфа-ритма при закрытых глазах не различались между пациентами с депрессивными расстройствами и контролем (р >0,05). При открытых глазах показатели спектральной мощности альфа-ритма были статистически значимо выше у пациентов с депрессивными расстройствами в отведениях Fp1 (p=0,041), F4 (p=0,042), F7 (p=0,046) и T4 (p=0,047) по сравнению с контролем.

Микроструктура альфа-веретён. Вариабельность амплитуды и средняя частота альфа-веретён при закрытых глазах представлены в табл. 2 и 3.

 

Таблица 2. Варианты средней амплитуды альфа-веретён в исследуемых группах

Группа	«Плоская» электроэнцефалограмма (до 15 мкВ)	Низкоамплитудная электроэнцефалограмма (15–29 мкВ)	Электроэнцефалограмма с нормальной амплитудой (30–100 мкВ)
Контроль, абс. (%)	1 (2,2)	12 (26,7)	32 (71,1)
Пациенты, абс. (%)	8 (9,5)	45 (53,6)	31 (36,9)
р	0,243	0,006	0,004

Примечание: р — уровень статистической значимости при сравнении групп с помощью критерия χ2.

 

Таблица 3. Варианты средней частоты альфа-веретён в исследуемых группах

Группа	Замедленный альфа-ритм	Альфа-ритм 10 Гц	Ускоренный альфа-ритм
Контроль, абс. (%)	10 (22,2)	29 (64,4)	5 (11,1)
Пациенты, абс. (%)	30 (35,7)	44 (52,4)	2 (2,4)
р	0,167	0,258	0,093

Примечание: р — уровень статистической значимости при сравнении групп с помощью критерия χ2.

 

В группе пациентов с депрессивными расстройствами отмечено преобладание «изменённых» типов данных ЭЭГ, лишь у 36,9% пациентов средняя амплитуда альфа-веретена соответствовала критериям нормальной электрокардиограммы. Статистический анализ данных показал, что у пациентов с депрессивными расстройствами регистрировался преимущественно низкоамплитудный альфа-ритм (53,6% против 26,7%, р=0,006). Показатели средней частоты альфа-веретена не различались между пациентами и контролем (р >0,05).

Сила реакции активации (эффект Бергера). Выраженность реакции активации в исследуемых группах приведена в табл. 4. Степень депрессии альфа-ритма в задневисочных отведениях Т5 (р=0,012) и Т6 (р=0,006) оказалась статистически значимо менее выражена у пациентов с депрессивными расстройствами по сравнению с контрольной группой здоровых людей.

 

Таблица 4. Индексы подавления альфа-ритма (%) при открывании глаз в исследуемых группах

Группы	P3	P4	O1	O2	T5	T6
Пациенты	67 [52; 80]	67 [52; 79]	72 [60; 85]	73 [53; 84]	67 [46;82]	65 [48; 78]
Контроль	72 [54; 87]	73 [58; 85]	72 [50; 85]	76 [54; 91]	78 [64; 84]	80 [68; 89]
р	0,171	0,093	0,449	0,931	0,012	0,006

Примечание: данные представлены в виде Me [Q1; Q3]; Р3, Р4, О1, О2, Т5 и Т6 — отведения по системе «10–20»;

р — уровень статистической значимости при сравнении групп с помощью критерия Манна–Уитни

 

Обсуждение

В представленной работе была проведена комплексная оценка количественных характеристик альфа-ритма у пациентов с депрессивными расстройствами. Были оценены как неспецифические физические параметры волнового процесса (частота, амплитуда, мощность), так и физиологические особенности альфа-осцилляций (реактивность на зрительную стимуляцию при открывании глаз).

Согласно данным ряда авторов, очевидно, что изменение какой-либо отдельной характеристики, например амплитуды или частоты, не может претендовать на полноту оценки альфа-активности у пациентов [8, 13]. Лишь анализ вместе взятых параметров альфа-ритма ЭЭГ позволяет оценить эффективность работы психофизиологических механизмов поведения и адаптации.

В целом, как показало исследование, у пациентов с депрессивными расстройствами более высокие показатели спектральной мощности альфа-ритма при открытых глазах в некоторых отведениях, преобладание низкоамплитудного альфа-веретена и снижение силы подавления альфа-ритма при открывании глаз по сравнению с нормой. Обнаруженные изменения косвенно указывают на снижение осцилляторной активности мозговых процессов при депрессивных расстройствах. Это можно объяснить, исходя из физиологических постулатов и знания механизмов генерации биоэлектрической активности мозга на молекулярно-клеточном уровне. Также за последние несколько лет накоплено большое количество исследований корреляций между поведенческими функциями, ЭЭГ-сигналами и степенью оксигенации крови в различных областях головного мозга [14, 15].

ВЫВОД

В нашем исследовании были изучены количественные характеристики альфа-ритма электроэнцефалограммы у больных депрессией. Представленные Результаты носят предварительный характер и могут быть полезны для разработки новых методологических подходов с целью диагностики заболевания, а также для дальнейших исследований с целью получения новых фундаментальных сведений о природе депрессивных расстройств.

ДОПОЛНИТЕЛЬНО

Финансирование. Исследование проведено в рамках выполнения государственного задания, тема №0550-2019-0007.

Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов по представленной статье.

Вклад авторов: Галкин С.А. — запись и оценка параметров ЭЭГ, статистическая обработка данных, написание статьи; Васильева С.Н. — клинико-психопатологическое обследование выборки; Симуткин Г.Г. — разработка концепции исследования, анализ литературных данных; Бохан Н.А. — окончательное утверждение для публикации рукописи.

Funding. The study was conducted within the framework of the state task, topic No. 0550-2019-0007.

Conflict of interests. The authors declare no conflicts of interests.

Contribution of the authors: Galkin S.A. — recording and evaluation of EEG parameters, statistical data processing, writing an article; Vasilyeva S.N. — clinical and psychopathological examination of the sample; Simutkin G.G. — development of the research concept, analysis of literary data; Bohan N.A. — final approval for the publication of the manuscript.

Об авторах

Станислав Алексеевич Галкин

Научно-исследовательский институт психического здоровья, Томский национальный исследовательский медицинский центр Российской академии наук

Автор, ответственный за переписку.
Email: s01091994@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-7709-3917
SPIN-код: 3902-4570

младший научный сотрудник

Россия, 634014, Томск, ул. Алеутская, 4

Светлана Николаевна Васильева

Научно-исследовательский институт психического здоровья, Томский национальный исследовательский медицинский центр Российской академии наук

Email: vasilievasn@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-7600-7557
SPIN-код: 3607-2437

кандидат медицинских наук, научный сотрудник

Россия, 634014, Томск, ул. Алеутская, 4

Герман Геннадьевич Симуткин

Научно-исследовательский институт психического здоровья, Томский национальный исследовательский медицинский центр Российской академии наук

Email: ggsimutkin@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-9813-3789
SPIN-код: 4372-4950

доктор медицинских наук, ведущий научный сотрудник

Россия, 634014, Томск, ул. Алеутская, 4

Николай Александрович Бохан

Научно-исследовательский институт психического здоровья, Томский национальный исследовательский медицинский центр Российской академии наук; Сибирский государственный медицинский университет

Email: mental@yamndex.ru
ORCID iD: 0000-0002-1052-855X
SPIN-код: 2419-1263

доктор медицинских наук, профессор, академик РАН

Россия, 634014, Томск, ул. Алеутская, 4; 634050, Томск, Московский тракт, 2

Список литературы

Дополнительные файлы