УДК 612.592:[612.82:577.352.56]:612.017.2
ВЛИЯНИЕ КРИОТЕРАПИИ НА ЭЛЕКТРИЧЕСКУЮ АКТИВНОСТЬ ГОЛОВНОГО МОЗГА
Миклашевич О.С., Ковальчук А.А., Новосад В.В., Зинчук В.В.
Кафедра нормальной физиологии, Гродненский государственный медицинский университет, Гродно, Беларусь
Аннотация: Криотерапия приводит к активации ряда адаптационно-компенсаторных механизмов, которые способствуют оптимизации его функционирования и обладает антигипоксическим эффектом. Проведен анализ частоты и амплитуды биоэлектрической активности головного мозга у 19 лиц мужского пола в возрасте от 20 до 23 лет. После проведенного курса криотерапии наблюдалось увеличение частоты θ- ритма и снижение частоты β2-ритма в левом полушарии лобной области, увеличение амплитуды β1-ритма центральной области головного мозга. В лобной области правого полушария было установлено снижение только амплитуды δ1-ритма через 15 суток. После курса холодового воздействия в левом полушарии центральной области головного мозга отмечался прирост амплитуды β1-ритма и β2-ритма, тогда как амплитуда β2-ритма снижалась, а в правом полушарии после курса криотерапии отмечался прирост амплитуды δ1-ритма. В теменном регионе выявлено увеличение амплитуды θ-ритма только через 15 суток. В затылочной области правого полушария увеличивалась амплитуда только δ1-ритма через 15 суток после процедуры криотерапии. Критерапия приводит к изменению характеристик биоэлектрической активности головного мозга исследуемых, сохраняющуюся на протяжении 15 суток после ее прекращения.
Ключевые слова: электроэнцефалограмма, криотерапия, адаптация, функциональное состояние организма.
МЭЭНИН ЭЛЕКТР АКТИВДҮҮЛҮГҮНӨ КРИОТЕРАПИЯНЫН ТААСИРИ
Миклашевич О.С., Ковальчук А.А., Новосад В.В., Зинчук В.В.
Гродно мамлекеттик медициналык университетинин нормалдуу физиология кафедрасы, Гродно, Беларусь
Аннотация: Криотерапия анын иштешин оптималдаштырууга жардам берген жана антигипоксиялык таасирге ээ болгон бир катар адаптациялоочу жана компенсациялык механизмдердин активдешине алып келет. Мээнин биоэлектрдик активдүүлүгүнүн жыштыгына жана амплитудасына талдоо 20 жаштан 23 жашка чейинки 19 эркекте жүргүзүлгөн. Криотерапия курсунан кийин фронталдык аймактын сол жарым шарында θ-ритминин жыштыгынын жогорулашы жана β2-ритминин жыштыгынын төмөндөшү жана борбордук аймакта β1-ритминин амплитудасынын жогорулашы байкалган. Оң жарым шардын фронталдык аймагында 15 күндөн кийин δ1-ритминин амплитудасынын төмөндөшү гана аныкталган. Муздатуу курсунун таасиринен кийин мээнин борбордук аймагынын сол жарым шарында β1-ритминин амплитудасы жана β2-ритминин жогорулашы байкалган, ал эми β2-ритминин амплитудасы азайган, ал эми оң жарым шарда курстан кийин криотерапияда δ1 ритмдин амплитудасынын жогорулашы байкалган. Париеталдык аймакта θ-ритминин амплитудасынын жогорулашы 15 күндөн кийин гана аныкталган. Оң жарым шардын желке аймагында криотерапия процедурасынан кийин 15 күндөн кийин δ1-ритминин амплитудасы жогорулаган. Критерапия изилдѳѳнүүчүлѳрдүн мээсинин биоэлектрдик активдүүлүгүнүн мүнөздөмөлөрүнүн өзгөрүшүнө алып келет, ал токтогондон кийин таасири 15 күн бою сакталат.
Негизги сөздөр: электроэнцефалограмма, криотерапия, адаптация, организмдин функционалдык абалы.
INFLUENCE OF CRYOTHERAPY ON ELECTRICAL ACTIVITY OF THE BRAIN
Miklashevich O.S., Kovalchuk A.A., Novosad V.V., Zinchuk V.V.
Department of Normal Physiology, Grodno State Medical University, Grodno, Belarus
Abstract: Cryotherapy leads to the activation of a number of adaptive and compensatory mechanisms that help optimize its functioning and has an antihypoxic effect. An analysis of the frequency and amplitude of bioelectrical activity of the brain was carried out in 19 males aged 20 to 23 years. After a course of cryotherapy, an increase in the frequency of the θ rhythm and a decrease in the frequency of the β2 rhythm in the left hemisphere of the frontal region, and an increase in the amplitude of the β1 rhythm in the central region of the brain were observed. In the frontal region of the right hemisphere, only a decrease in the amplitude of the δ1 rhythm was detected after 15 days. After a course of cold exposure in the left hemisphere of the central region of the brain there was an increase in the amplitude of the β1 rhythm and β2 rhythm, while the amplitude of the β2 rhythm decreased, and in the right hemisphere after a course of cryotherapy there was an increase in the amplitude of the δ1 rhythm. In the parietal region, an increase in the amplitude of the θ rhythm was detected only after 15 days. In the occipital region of the right hemisphere, the amplitude of only the δ1 rhythm increased 15 days after the cryotherapy procedure. Crytherapy leads to a change in the characteristics of the bioelectrical activity of the brain of the subjects, which persists for 15 days after its cessation.
Key words: еlectroencephalogram, cryotherapy, adaptation, functional state of the body.
Введение
Курсовое низкотемпературное воздействие на организм человека приводит к активации ряда взаимосвязанных адаптационно-компенсаторных механизмов, которые способствуют оптимизации его функционирования и обладает антигипоксическим эффектом [7]. Однако необходимо понимание, что в процессе адаптации к воздействию экстремально низких температур запускаемые неспецифические адаптационные реакции могут являться причиной стресса, поэтому необходимо оценивать текущее функциональное состояние человека, уровень его индивидуальных адаптационных возможностей, а также состояние регуляторных механизмов вегетативной нервной системы. Влияние криотерапии характеризуется напряжением всех органов и систем, однако данные об изменении биоэлектрической активности головного мозга остаются достаточно противоречивыми.
Цель исследования: изучить влияние криотерапии на фоновую активность ЭЭГ головного мозга человека.
Материалы и методы исследования
В исследовании приняли участие 19 лиц мужского пола высшего учебного заведения в возрасте от 18 до 23 лет. Исследования проводились при добровольном согласии студентов в соответствии с рекомендациями и решением Комитета по биомедицинской этике УО «Гродненский государственный медицинский университет».
Низкотемпературное воздействие осуществлялось при помощи криокамеры «Криомед 20/150-01» (изготовитель ООО «Мед-Крионика», Россия), в течение 120 секунд, исходная температура - 90 oС с последующим её снижением до -120 oС. Данное воздействие осуществлялось в течение 10 суток ежедневно [6].
Для регистрации биоэлектрической активности мозга применяли прибор для электроэнцефалографии «Энцефалан-ЭЭГР-19/26» модификации «Мини» (изготовитель «Медиком МТД ООО НПКФ, Россия). ЭЭГ проводили до курса криотерапии, сразу после него и через 15 суток после завершения курса. Анализу подвергались безартефактные участки ЭЭГ по параметрам частоты и амплитуды ритмов левого и правого полушарий головного мозга.
Статистическая обработка полученных данных с использованием программы «Statistica 10.0». Данные представлены в виде медианы и межквартильного размаха (Me [25%; 75%]).
Результаты исследования и их обсуждение
После проведенного курса холодового воздействия наблюдалось увеличение частоты θ- ритма в левом полушарии лобной области на 33,5 % (р˂0,05) и снижение частоты β2-ритма центральной области головного мозга на 18,1 % (р˂0,05). В левом полушарии лобной области головного мозга наблюдалось увеличение амплитуды β1-ритма на 25,4% (р˂0,05) после курса криотерапии. Изменений по амплитудам δ-, β2-, α- и θ-ритмов в этом регионе не было выявлено. В правом полушарии в лобной области было установлено снижение только амплитуды δ1-ритма на 38,5% (р˂0,05) через 15 суток после курса.
После курса холодового воздействия в левом полушарии центральной области головного мозга отмечался прирост амплитуды β1-ритма на 20,3% (р˂0,05) и β2-ритма на 27,7% (р˂0,05), что отражает повышение активности возбуждающих ретикулярных структур ствола мозга [4]. Показано, что β1-ритм может быть использован в качестве биомаркера в исследованиях для отражения изменений функционального состояния сенсомоторной коры [1]. Через 15 суток после курса отмечалось, наоборот, амплитуда β2-ритма снижалась на 16,7 % (р˂0,05), а в правом полушарии увеличивается только амплитуда β2-ритма на 22,6% (р˂0,05). Изменений частотных характеристик выявлено не было.
Показано, что повышение характеристик β-ритма возникает при увеличении потока сенсорной информации при криотерапии, а также при психоэмоциональном напряжении как реакции на новую обстановочную афферентацию. Воздействие данных факторов вызывает возбуждение нейронов ретикулярной формации, импульсная активность которых проявляется изменением β-активности. [3].
В теменном регионе левого полушария головного мозга наблюдалось увеличение частоты β1- ритма на 34,7 % (р˂0,05) через 15 суток после проведения курса криотерапии. В затылочной области произошло увеличение θ- активности левого полушария через 15 суток после курса криотерапии на 5,7 % (р˂0,05), а частота β1-ритма увеличилась на 2,8 % (р˂0,05) сразу после холодового воздействия.
Для левого полушария теменной области головного мозга при холодовом воздействии был установлен следующий характер изменения амплитуды δ1-ритма: увеличение на 66,6% (р˂0,05) после курса криотерапии и на 64,0% (р˂0,05) через 15 суток после его завершения. Как известно, δ-ритм является нейрофизиологическим маркером сложных когнитивных процессов, активности памяти, внутренней концентрации [5], в связи с этим наблюдаемое нами увеличение амплитуды данного ритма левого полушария отражает состояние внутреннего напряжения. Значение амплитуды β1-ритма возрастало только после холодового воздействия (23,2%, р˂0,05). Достоверных изменений по амплитудам δ2-, β2-, α- и θ-ритмам левого полушария головного мозга не было выявлено.
В теменной области правого полушария установлено увеличение только амплитуды θ-ритма в эти временные периоды на 28,6% (р˂0,05) и на 27,4% (р˂0,05), соответственно, по сравнению с исходным значением. По остальным ритмам существенного изменения не отмечалось.
θ-ритм рассматривается как базовый ритм лимбического происхождения, обусловленный кортикогиппокампальными связями и активацией системы поведенческого торможения, и его увеличение отражает нарастание психоэмоционального напряжения [8]. Повышение ЭЭГ θ-активности в ответ на холод свидетельствует о повышении активности гипаталамо-диэнцефальных структур, снижение ингибирующего влияния со стороны коры головного мозга на подкорковые структуры справа и при сохранении этого влияния коры слева [2].
ЭЭГ затылочной области головного мозга имеет несколько иной характер изменения. Для левого полушария в этом регионе отмечался прирост амплитуды δ1-ритма после холодового воздействия на 75,4% (р˂0,05), а через 15 суток - на 56,9% (р˂0,05). Для θ-ритма выявлено увеличение амплитуды 23,2% (р˂0,05) только через 15 суток. В затылочной области правого полушария увеличивалась амплитуда только δ1-ритма: на 2,8% (р˂0,05) через 15 суток после процедуры криотерапии [5].
Увеличение гипокампального θ- ритма в лобной и затылочной областях головного мозга исследуемых свидетельствует об адаптивных перестройках организма в ситуации изменившихся условий среды [1].
Заключение:
Проведение процедуры криотерапевтического воздействия приводит к изменению характеристик биоэлектрической активности головного мозга исследуемых, сохраняющуюся на протяжении 15 суток после ее прекращения.
Литература:
1. Изнак А.Ф., Изнак Е.В., Дамянович Е.В. и др. Нейрофизиологические показатели эффективности терапии депрессии позднего возраста // Журнал неврологии и психиатрии им. С.С. Корсакова. – 2012. – Т. 112, № 8. – С. 49-55.
2. Каратыгин Н.А., Коробейникова И.И., Перцов С.С. Влияние ритмически организованной оптической стимуляции на результативность когнитивной деятельности человека и пространственные характеристики альфа-диапазона ЭЭГ // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. – 2022. – Т. 173, № 4. – С. 414-421.
3. Кривоногова Е.В., Кривоногова О.В., Поскотинова Л.В. Индивидуально-типологические особенности реактивности ЭЭГ-ритмов, сердечно-сосудистой системы и уровня лактоферрина в условиях общего воздушного охлаждения человека // Физиология человека. – 2021. – Т. 47, № 5. – С. 67-76.
4. Миклашевич О.С., Соловьев А.В., Ковальчук А.А., Зинчук В.В. Эффект криотерапии на биоэлектрическую активность лобной и центральной области головного мозга // Вестник Смоленской государственной медицинской академии. – 2023. – Т. 22, № 2 – С. 14-19.
5. Миклашевич О.С., Соловьев А.В., Ковальчук А.А., Зинчук В.В. Эффект кратковременного общего охлаждения на биоэлектрическую активность затылочной и теменной области головного мозга // Журнал Гродненского государственного медицинского университета. – 2023. – Т. 21, № 3 – С. 274-279.
6. Пирогова Л.А., Велитченко Н.П., Галяс Т.Н. Современные технологии аппаратных методов массажа и криотерапии: монография – Гродно: ГрГМУ, 2012. – 116 с.
7. Сороко С.И., Трубачев В.В. Нейрофизиологические и психофизиологические основы адаптивного биоуправления: монография – Санкт-Петербург: Политехника-сервис, 2010. – 607 с.
8. Трушина, Д. А., Ведясова О.А., Павленко С.И. Пространственная картина ритмов электроэнцефалограммы у студентов-правшей с разными уровнями тревожности в покое и во время экзаменационного стресса // Ульяновский медико-биологический журнал. – 2016. – № 2. – С. 141-150.