Имя материала: Психогенетика

Автор: И.В. Равич-Щербо

2.роль генотипа в формировании индивидуальных особенностей ээг

 

Перед изложением основных данных, касающихся роли факторов генотипа в происхождении индивидуальных особенностей ЭЭГ, целесообразно отметить следующие моменты:

1. Общее число работ, посвященных изучению генетической обусловленности ЭЭГ, невелико, особенно по сравнению с исследованиями наследуемости интеллекта и других психологических признаков. Начиная с первых исследований, проведенных с 30-х годов и по сей день включительно, их насчитывается немногим более сорока [105, 106, 132, 431].

Эти работы выполнены преимущественно методом близнецов (за исключением нескольких семейных исследований). Однако количество обследованных пар во многих случаях невелико: 10-20 пар близнецов того и другого типа. Не всегда в экспериментах участвовали близнецы обоих типов, иногда - только МЗ близнецы. Наиболее представительное исследование МЗ близнецов, выросших вместе и разлученных (42 и 35 пар соответственно), было проведено под руководством Т. Бушара [208]. Сильно варьирует в работах и возрастной диапазон близнецов - от 5 до 60 лет. Ввиду того что с возрастом меняется паттерн ЭЭГ и может изменяться характер генотип-средовых отношений, это вносит дополнительные искажения в результаты.

2. Регистрация ЭЭГ относится к числу экспериментальных методов, которые, в отличие от стандартизованных психологических тестов, допускают различные вариации в проведении обследований. Так, в обследовании близнецов применяли и монополярный, и биполярный варианты записи ЭЭГ, причем нередко использовались разные отведения, не всегда строго соответствующие позициям по системе «10-20». Особенно это касается первых исследований, выполненных в период становления электроэнцефалографии, когда требования к условиям регистрации ЭЭГ еще не оформились. (Система «10-20» была предложена X. Джаспером только в 1958 г.) За истекшее время существенно усовершенствовалась не только техника регистрации, но и способы анализа ЭЭГ: от визуального сопоставления и ручной обработки перешли к автоматическому спектральному анализу и вычислению на этой основе новых показателей ЭЭГ. Все перечисленное создает свои трудности в сопоставлении работ, выполненных в разные годы.

3. В силу того что во многих, особенно ранних, исследованиях принимало участие сравнительно небольшое число близнецовых пар, авторы нередко ограничивались оценкой конкордантности общего рисунка ЭЭГ или вычислением внутриклассовых корреляций в группах МЗ и ДЗ близнецов по отдельным параметрам ЭЭГ. Более сложные методы генетико-статистического анализа стали применяться лишь в последних работах, и таких исследований пока очень мало.

 

ОБЩПП ПАТТЕРН ЭЭГ КАК ОБЪЕКТ ГЕНЕТИЧЕСКОГО ИССЛЕДОВАНИЯ

Устойчивость индивидуальных особенностей ЭЭГ побудила многих исследователей уже на первых этапах развития электроэнцефалог-Рафии искать наследственные причины возникновения индивидуального биоэлектрического паттерна мозга в целом. Нужно отметить, что весьма немногочисленные генетические исследования ЭЭГ как феномена проводились в двух направлениях. В одном из них изучалось наследование паттерна ЭЭГ в целом, и тогда ЭЭГ выступает как качественный (в генетическом смысле) признак, подобный, например цвету глаз. В рамках другого направления оценивался вклад генотипа и среды в межиндивидуальную вариативность отдельных количественных параметров, совокупность которых характеризует тот или иной вариант ЭЭГ.

Ранние генетические исследования ЭЭГ как целостной характеристики касаются в основном индивидуально-типичной картины биоэлектрической активности в состоянии покоя. Большая их часть выполнена с применением близнецового метода. При этом и в ранних и в некоторых более поздних работах исследователи пользовались методом «слепой» классификации электроэнцефалограмм, зарегистрированных у близнецов или других родственников, когда квалифицированный специалист из общей массы отбирал ЭЭГ со сходным и несходным рисунком, а затем оценивал их идентичность у родственников по степени совпадения «слепой» классификации с фактическими данными. С помощью этого метода была установлена почти полная идентичность рисунка ЭЭГ у МЗ близнецов и гораздо меньшее сходство - у ДЗ.

Особого внимания заслуживает тот факт, что у МЗ близнецов, разлученных с раннего детства, наблюдается весьма высокое сходство паттернов ЭЭГ [208, 299]. На основе данных наблюдений было сделано заключение о значительной роли наследственных факторов в детерминации индивидуальных особенностей рисунка ЭЭГ, взятого в целом. При этом роль генотипа в определении целостного паттерна ЭЭГ оказалась столь очевидной, что некоторые исследователи даже предлагали использовать ЭЭГ наряду с некоторыми анатомо-морфо-логическими особенностями для определения зиготности близнецов.

Общий паттерн ЭЭГ обнаруживает генотипическую обусловленность не только в состоянии спокойного бодрствования. Есть данные, что и во сне, когда ЭЭГ существенно изменяется (по характеру этих изменений выделяется пять стадий сна), можно констатировать определенное влияние генотипа на общий рисунок ЭЭГ. Исследование ЭЭГ во время сна выявило значительное внутрипарное сходство динамики показателей ЭЭГ МЗ близнецов во сне. Причем МЗ близнецы обнаруживают конкордантность по периодической смене основных стадий сна, уДЗ близнецов такого совпадения не наблюдается. При изучении внутрипарного сходства паттернов ЭЭГ во время 2-й стадии сна (наличие в ЭЭГ «сонных веретен») и 4-й стадии (наличие дельта-ритма) было установлено значительно большее сходство МЗ близнецов по сравнению с ДЗ, коэффициенты наследуемости составляют 0,82 и 0,62 соответственно [317]. В отношении 5-й стадии - «парадоксального сна» (наличие в ЭЭГ высокочастотного бета-ритма, характерного для активного бодрствования) - данные менее однозначны. Возможно, однако, что это результат низкой воспроизводимости паттерна ЭЭГ в данной стадии сна от ночи к ночи.

Исследования такого рода имеют определенный интерес, однако существенную трудность представляет классификация записей ЭЭГ, которая даже при очень высокой квалификации специалиста-электрофизиолога сохраняет субъективный характер.

 

ТИПЫ ЭЭГ П ИХ НАСЛЕДСТВЕННАЯ ОБУСЛОВЛЕННОСТЬ

Наличие устойчивых индивидуальных особенностей ЭЭГ позволяет ставить вопрос о выделении определенных типов ЭЭГ и вслед за этим - вопрос о роли факторов генотипа в происхождении данных типов.

Наиболее полное развитие указанное направление получило в работах Ф. Фогеля и его коллег [151, 428, 429]. Для выяснения генетических основ межиндивидуальной вариативности ЭЭГ в этих исследованиях использовались близнецовый, генеалогический и популяци-онный методы. На больших контингентах испытуемых авторы выявили б паттернов ЭЭГ, в отношении которых в генеалогических исследованиях (более 200 семей) удалось установить главным образом простой аутосомно-доминантный тип наследования (табл. 13.1 и рис. 13.1). Три типа ЭЭГ внесены в каталог «Наследственные признаки человека» р. Маккьюсика. Таким образом, устойчивый индивидуально-типичный паттерн ЭЭГ, присущий каждому человеку в состоянии покоя, обусловливается главным образом наследственными факторами, причем в некоторых случаях, очевидно, имеет место простой менделевс-кий тип наследования.

Используя эти типы ЭЭГ, с одной стороны, можно попытаться выяснить биохимические механизмы, лежащие в основе их возникновения, а с другой - связать каждый тип с устойчивыми индивидуальными психическими особенностями, т.е. использовать ЭЭГ в качестве своеобразного маркёра генетической детерминации психических признаков. К сожалению, те варианты ЭЭГ, относительно которых удалось определить тип наследования, встречаются в популяции достаточно редко (менее 5\%) и соответственно выводы, полученные на столь ограниченном контингенте, имеют весьма ограниченную сферу применения.

 

Рис. 13.1. Наследуемые типы ЭЭГ по Фогелю: 1 - низковольтная; 2 - низковольтная пограничная; 3 - затылочные медленные [3-волны (быст-рь!и к-вариант); 4 - монотонные к-волны; 5 - фронто-прецентральные Р-группы; 6 - диффузные р-волны.

 

Итак, выделив предварительно некоторые типы ЭЭГ и показав при помощи близнецового и генеалогического методов их генотипи-ческую обусловленность, Ф. Фогель и его коллеги пытались, во-первых, найти их психологические корреляты и, во-вторых, объяснить психологические особенности через механизмы, определяющие тот или иной тип ЭЭГ. Обследование 298 взрослых здоровых мужчин позволило получить группы людей - обладателей этих обусловленных генотипом вариантов ЭЭГ. Затем у них же диагностировались (при помощи общепринятых тестов) особенности перцепции, моторики, интеллекта, личности и т. д. Общий результат таков: у обладателей всех ЭЭГ-вариантов был установлен полный диапазон вариативности тестовых оценок, несколько различались только их средние и характер распределения [439]. Авторы, во избежание непонимания, специально подчеркивают: их исследование не приводит к абсурдному выводу о том, будто вся или большая часть генетической изменчивости, влияющей на человеческое поведение, объяснена [439, с. 107]. Однако они справедливо считают, что подобная исследовательская стратегия дает результаты, поддающиеся интерпретации в терминах нейрофи-зиологических механизмов генетически обусловленных особенностей человеческой индивидуальности (табл. 13.1).

Получив психологические характеристики людей, обладающих разными типами ЭЭГ, авторы поставили вопрос: какого рода генетически детерминированная биохимическая и структурная изменчивость может лежать в основе индивидуальных различий ЭЭГ и поведения? В исследовании Ф. Фогеля и П. Проппинга [361, 430] были получены Доказательства биохимических различий пробандов, обладающих пер-^im и вторым вариантами ЭЭГ (монотонный альфа-ритм и низковольтная ЭЭГ), в активности допамин-бета-гидроксилазы (ДБГ) - Фермента, участвующего в метаболизме норэпинефрина, переносчика нервного возбуждения в симпатической нервной системе. Уровень активности ДБГ при монотонных альфа-волнах почти вдвое больше чем при низковольтной ЭЭГ. Дальнейшие исследования также пока'-зали, что для низковольтной ЭЭГ с помощью анализа сцепления можно установить локализацию гена [413]. Он расположен в 20-й хромосоме и сцеплен с маркёром СММ6 (D20S19).

 

Таблица 13.1

Наследуемые ЭЭГ-варианты по Фогелю

Вариант ЭЭГ

Число сиб-лингов

Частота встречаемости в популяции

Тип

наследования

Психологические особенности пробандов

Нейрофизиологические особенности (гипотетические)

Низковольтная

Низковольтная (пограничный вариант)

17

4,2-4,6

2,1-2,3

аутосомно-доминантный

расслаблены, беззаботны, экстраверты, ориентированы на группу, малоинициативны; интеллект выше среднего, низкие показатели в тестах на внимание (47*)

слабые модуляция и селективное усиление афферентных стимулов

Затылочные медленные бета-волны (быстрый альфа-вариант 16-19 Гц)

94

0,4-0,6

в основном аутосомно-доминантный

высокий интеллект, способность к абстрактному мышлению; хорошие двигательные способности (13*)

способность быстро обрабатывать информацию благодаря повышенной частоте альфа-ритма

Монотонные альфа-волны

87

3,8-4,3

в основном аутосомно-доминантный

активны, стеничны, эмоционально стабильны, хорошо контролируемы, устойчивы к стрессу, точность работы в тестах, внимание и память выше среднего, но относительно медлительны (45*)

возможность значительной модуляции и селективного усиления афферентных стимулов благодаря особой регулярности альфа-ритма

Фронто-прецентральные бета-группы

65

0,4-1,5

аутосомно-доминантный

психологические особенности группы не выявлены (24*)

отсутствуют

Диффузные бета-волны

103

3,3-4,0

полигенный (с пороговым эффектом)

низкие показатели в тестах на пространственную ориентацию, удлиненное время реакции, признаки пониженной устойчивости к стрессу (65*)

относительно высокий уровень активирующих влияний из ретикулярной формации нарушает обработку информации

 

• - число пробандов, прошедших психологическое тестирование.

 

Молекулярно-биологические исследования генетически детерминированных вариантов ЭЭГ продолжаются, и, возможно, будет найден другой генетический маркёр, связанный с поведением. Таким образом, путь изучения ЭЭГ, предложенный Ф. Фогелем и его коллегами, имеет четкие перспективы.

ВЛИЯНИЕ ГЕНОТИПА НА ФОРМИРОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ

ЭНЦЕФАЛОГРАММЫ

Объектом изучения в этом случае являются количественные непрерывно распределенные в популяции показатели ЭЭГ. Признаками, подлежащими изучению, служат оценки частот, индексов, амплитуд, суммарных энергий и других показателей того или иного ритма ЭЭГ, полученные в группах близнецов, семьях и т.д.

В первых генетических исследованиях, которые проводились на основе визуального анализа энцефалограмм, объектом анализа были в основном параметры альфа-ритма: альфа-индекс, амплитуда, частота. Благодаря использованию автоматического частотного анализа, разлагающего ЭЭГ на частотные диапазоны, появилась возможность исследовать и другие ритмические составляющие в полосе дельта-, тэта- и бета-ритмов. Кроме того, с помощью автоматического анализа стало возможным отдельно оценивать суммарную энергию каждого ритма, а спектральный анализ позволил установить еще одну энергетическую характеристику: доли спектральной мощности, приходящиеся на каждый частотный диапазон. Суммарные энергии и спектральные плотности отражают представленность каждого ритма в общем паттерне ЭЭГ.

В табл. 13.2 из работы Т.А. Мешковой [132, гл. III] объединены данные ряда исследований, выполненных сходными методами. Усредненные коэффициенты внутриклассовой корреляции характеризуют сходство МЗ и ДЗ близнецов по таким параметрам, как суммарные энергии, спектральные плотности и частоты основных ритмов ЭЭГ. Они свидетельствуют о большем сходстве МЗ близнецов по суммарным энергиям всех ритмов, за исключением медленной ритмики (дельта и тэта). Наибольшее сходство МЗ близнецов характерно для альфа-полосы. Примерно на том же уровне - корреляции по бета-ритму. Очевидно, доля генетической составляющей в популяционной дисперсии этих характеристик альфа- и бета-ритмов довольно велика. Частоты указанных ритмов, за исключением альфа, анализируются в очень немногих работах. Можно видеть, что по частотам всех ритмов кроме альфа, в основном нет существенной разницы в уровнях внутрипарного сходства МЗ и ДЗ близнецов, что заставляет предположить наличие средовых влияний в межиндивдуальной вариативности данных признаков.

Высокая наследственная обусловленность параметров альфа-ритма получила подтвержение и в более поздних исследованиях. Так, при оценке альфа-индекса и альфа-частоты в группах, состоящих из 42 пар МЗ близнецов, выросших вместе, и 35 пар МЗ близнецов разлученных [208], не было обнаружено практически никаких различий в степени внутрипарного сходства (коэффицент внутриклассовой корреляции для обеих групп в среднем составлял 0,8).

В совокупности данные подавляющего большинства работ показывают, что независимо от области отведения, способа регистрации и анализа ЭЭГ, возрастного состава и количества испытуемых наиболее значительные наследственные влияния обнаруживаются в диапазоне альфа-ритма. Практически ни в одной работе не отмечается несходства МЗ близнецов по альфа-параметрам.

 

Таблица 13.2

Коэффициенты внутриклассовой корреляции МЗ и ДЗ близнецов по суммарным энергиям и спектральным. плотностям отдельных ритмических

 составляющих (по данным разных авторов) [132, гл. III]

 

 

Автор

Год публикации работы

Число пар

Диапазоны ЭЭГ

дельта

тэта

альфа

бета

МЗ

ДЗ

rМЗ

rДЗ

rМЗ

rДЗ

rМЗ

rДЗ

rМЗ

rДЗ

Суммарные энергии

М. Камитаке (М. Kamitake)

1963

26

19

0,60

0,11

0,8

0,52

0,96

0,15

0,84

0,17

Дж. Юнг и др. (J. Young etal.)

1972

17

15

0,24

0,31

0,66

0,34

0,52

0,29

0,90

0,56

Н.Ф. Шляхта

1972

15

13

0,61

0,58

0,72

0,95

0,69

0,94

0,87

0,8

Н.Ф. Шляхта, Т.А. Пантелеева

1972

19

19

0,74

0,66

0,85

0,66

0,95

0,43

0,77

0,24

Г.А. Шибаровская

1978

30

26

0,66

0,57

0,78

0,54

0,81

0,53

0,82

0,56

Н.Ф. Шляхта

1981

26

22

0,58

0,29

0,85

0,41

0,90

0,66

0,81

0,39

Т.А. Мешкова

1978

20

20

-

-

-

-

0,93

0,34

0,79

0,49

Средние

0,59

0,44

0,79

0,65

0,87

0,55

0,83

0,49

Спектральные плотности

Д. Ликкен и др. (D. Lykken et al.)

1974

39

27

0,76

-0,01

0,86

-0,03

0,82

-0,20

0,82

0,15

Д. Ликкен и др. (D. Lykken et al.)

1982

114

53

0,88

0,26

0,79

0,04

0,90