Имя материала: Психогенетика

Автор: И.В. Равич-Щербо

2.вп и ссп как объекты генетического исследования

 

СЕНСОРНЫЕ ВЫЗВАННЫЕ ПОТЕНЦИАЛЫ

Первые генетические исследования ВП появились в 60-х годах, с тех пор их было проведено в общей сложности около 20 [см.: 132, 431]. В подавляющем большинстве они выполнены методом близнецов, и для них характерны те же особенности, которые отличают генетические исследования ЭЭГ, т.е. относительно небольшое количество пар и большой возрастной диапазон испытуемых, а также разные условия регистрации ЭЭГ и стимуляции.

В то же время в ряде работ используются сходные принципы постановки исследования и последующей обработки данных. Так, в нескольких случаях оценка внутрипарного сходства в парах МЗ и ДЗ близнецов проводилась по волновой форме ВП, т.е. по цифровому ряду, описывающему конфигурацию ВП с шагом дискретизации в несколько миллисекунд. Полученные цифровые ряды или их фрагменты в каждой паре близнецов подвергали корреляционному сопоставлению. Для получения усредненных по группам значений коэффициентов корреляции использовались г-преобразования индивидуальных коэффициентов с последующим усреднением их. Оценка достоверности различий между усредненными значениями г может проводиться с помощью Г-критерия Стьюдента, применяется также однофакторный дисперсионный анализ и некоторые другие варианты анализа. Сопоставление волновых форм дает наиболее общую оценку сходства потенциалов, однако не учитывает, за счет каких именно компонентов возникает сходство. Необходимо также иметь в виду, что при достаточно сходной форме двух ВП небольшой сдвиг латентных периодов может значительно снизить коэффициенты внутрипарного сходства.

В связи с функциональной неоднородностью ВП особое значение имеет генетический анализ отдельных компонентов ВП и их параметров. Использование некоторых формальных критериев позволяет выявить наиболее характерную для данных условий последовательность компонентов ВП. При этом латентные периоды вычисляются от момента подачи стимула до пика соответствующего компонента. Оценка амплитуд может проводиться как от средней линии, так и от пика до пика. Возможно также использование более сложных алгоритмов вычисления амплитудных параметров ВП [244, 316], а также топографическое картирование параметров ВП [338].

Генетический анализ ВП целесообразно начинать с оценки парной конкордантности МЗ и ДЗ близнецов по компонентной структуре ВП, а уже затем в парах конкордантных близнецов устанавливать меру генотипической обусловленности амплитудно-временных параметров ВП. В большинстве работ оценка сходства проводилась с помощью коэффициентов корреляции соответствующих показателей. В некоторых исследованиях наследуемость отдельных параметров оценивалась с помощью методов биометрической генетики с разложением фенотипической дисперсии на компоненты и подбором моделей [132, 346].

Анализ гено- и паратипической обусловленности ВП и ССП целесообразно проводить отдельно в трех ракурсах в зависимости от:

1) особенностей стимула (модальности, интенсивности, качественных характеристик); 2) особенностей экспериментальной ситуации;

3) анализируемого компонента (его параметров и места в общей структуре ВП) и области его регистрации. Рассмотрим указанные направления анализа.

 

ВЛИЯНИЕ ОСОБЕННОСТЕЙ СТИМУЛА

Наиболее существенной характеристикой стимула является его модальность, т.е. принадлежность к определенной сенсорной системе. По этому признаку выделяются зрительные, слуховые и соматосен-сорные ВП. Закономерно возникает вопрос: какое влияние оказывают факторы генотипа на формирование межиндивидуальной изменчивости ВП в каждой модальности?

Роль факторов генотипа и среды наиболее изучена для зрительных, слуховых и, в меньшей степени, соматосенсорных ВП. Влияния генотипа неоднократно выявлялись в изменчивости ВП на вспышки умеренной интенсивности и звуковые тоны и щелчки в основном в диапазоне 60-80 дБ. Наиболее полное исследование было проведено Э. Льюисом с соавторами [316]. В нем принимали участие 44 пары МЗ, 44 пары ДЗ близнецов и 46 пар HP от 4 до 40 лет и фактически впервые было показано, что генотип вносит свой вклад в изменчивость волновой формы и амплитудных параметров ВП на зрительные и слуховые стимулы (рис. 14.2).

В этой работе анализировались также соматосенсорные ВП на электрокожное раздражение правого указательного пальца с интенсивностью, в 2 раза превышающей субъективный порог. По волновой форме соматосенсорных ВП статистически достоверных различий между МЗ и ДЗ получено не было. Изучение амплитудных показателей позволило выявить генетические влияния в изменчивости соматосенсорных ВП, но они все равно оказались меньше, чем в зрительных и слуховых ВП.

 

Рис. 14.2. Усредненные коэффициенты корреляции, полученные при сравнении волновой формы ВП.

В каждой из трех групп (МЗ, ДЗ, HP) волновую форму попарно коррелировали, а затем усредняли [316]. □ - МЗ; ▧ - ДЗ; ■ - HP; * - р > 0,05; ** - р> 0,01.

 

Следующей характеристикой стимула является его интенсивность. В каждой модальности стимулы могут быть слабыми, умеренными и сильными, соответственно амплитуда ВП изменяется в зависимости от интенсивности стимула. Если стимулы (вспышка, звуковой тон) слабые, то ВП имеют небольшую амплитуду. При усилении стимула амплитуда компонентов ВП возрастает, но только до определенного предела, различного у разных индивидов. По данному признаку они делятся на «уменьшителей» и «увеличителей»: у первых этот предел наступает раньше, чем у вторых.

Закономерно возникает вопрос: зависят ли проявления генетичес-^го контроля ВП от силы раздражителя? Судя по некоторым данным, генетическая обусловленность амплитуды проявляется по-разному в ответах на стимулы различной силы [ 132, гл. IV]. В слуховых ВП увеличение интенсивности раздражителя приводит к более отчетливому проявлению генотипического контроля амплитуд. Различия в факторах, формирующих изменчивость ВП на тоны 80 дБ и 105 дБ, анализировались Б.И. Кочубеем [84]. Влияние генотипа отчетливо сказывалось в амплитудах компонентов N1, Р2 (интервал 100-200 мс)-показатели наследуемости составили 0,46 и 0,79 в реакции на тон 80 дБ и 0,58 и 0,81 в реакции на тон 105 дБ.

Эта проблема исследовалась также применительно к зрительным и слуховым ВП в связи с изучением генетического контроля феномена «увеличения-уменьшения» [217, 218]. Изучение внутрипарного сходства динамики ВП при изменении интенсивности стимулов (вспышки) у 33 пар МЗ и 34 пар ДЗ близнецов дало внутриклассовые корреляции, свидетельствующие об увеличении наследуемости амплитуды ВП на световые стимулы по мере возрастания яркости стимула. В табл. 14.1 приведены данные для амплитудных показателей, вычисленных в интервале 76-112 мс. Из этих данных следует, что по мере возрастания интенсивности влияние генотипа в амплитуде зрительных ВП проявляется все более отчетливо.

Таблица 14.1

Наследуемость амплитудных параметров зрительных ВП

Амплитудные показатели

Коэффициенты корреляции МЗ

Коэффициенты корреляции ДЗ

Показатель наследуемости

При разных интен-сивностях стимула:

 

 

 

 

 

 

1-й уровень

-0,20

-0,21

0,00

2-й уровень

0,31

0,07

0,25

3-й уровень

0,40

0,02

0,39

4-й уровень

0,51

-0,04

0,52

Средние амплитуды:

 

 

 

 

 

 

P100 – N140

0,59

0,36

0,35

N140 – P200

0,57

0,10

0,52

Крутизна наклона кривой при росте интенсивности стимула:

 

 

 

 

 

 

P100 – N140

0,51

-0,04

0,52

N140 – P200

0,56

-0,10

0,60

 

Примечание. Таблица составлена по данным М. Бухсбаума [217]. Уровни интенсивности стимула даны по возрастающей; наследуемость оценивалась по Хольцингеру (именно этот коэффициент использовал М. Бухсбаум).

 

Как подчеркивает автор, на втором или третьем уровне интенсивности происходило деление испытуемых на «увеличителей» и «умень-шителей», т.е. сохраняющих или изменяющих тип реагирования на усиление интенсивности стимула (рис. 14.3). Внутрипарное сопоставление наклона прямой, отражающей зависимость амплитуды ВП от силы раздражителя, выявило существенно большее сходство МЗ близнецов по сравнению с ДЗ. Таким образом, установлено, что крутизна наклона прямой, отражающей зависимость амплитуды ВП от силы раздражителя, в значительной степени контролируется генотипом.

 

                        

           Рис. 14.3. Зрительные ВП двух пар МЗ близнецов в ответ на

                            четыре уровня световой интенсивности.

В каждой паре ВП одного близнеца представлен сплошной линией, второго - пунктирной. Отметьте сходство латентностей пиков, волновой формы и изменений по мере роста интенсивности стимула. В паре 1 - слева - компонент Р100-N140 заметно возрастает по мере роста интенсивности стимула (augmenting), в паре 2 тот же компонент уменьшается (reducing) [217J.

 

Генетическая детерминация индивидуальных различий по феномену «увеличения-уменьшения» подтвердилась и в семейных исследованиях. Было установлено, что межиндивидуальные различия по Данному признаку на 51-68\% объясняются генетическими влияниями. Кроме того, по этому признаку наблюдается ассортативность в подборе супружеских пар, корреляции между супругами составляют 0,32 [218].

Психофизиологическая сущность феномена «увеличения-уменьшения» б совсем ясна и требует более глубокого изучения. Не исключено, что в его основе лежат некоторые общебиологические механизмы, отражающие «пропускную способность» нервной системы при обработке информации. По-видимому, такие механизмы ограничивают способность человека и животных адекватно реагировать на стимулы при слишком значительном увеличении их интенсивности. Ограничения в «пропускной способности» сенсорных каналов ЦНС, накладываемые указанными механизмами, индивидуально вариа-тивны, и в их межиндивидуальную вариативность вносят существенный вклад генетические факторы.

Так или иначе, но в изменчивости и зрительных, и слуховых ВП усиление интенсивности стимула приводит к более отчетливому проявлению генетической обусловленности амплитудных параметров.

Кроме модальности и интенсивности, стимулы могут различаться и другими особенностями - качественными и количественными. Например, зрительные стимулы могут иметь одинаковые физические параметры (освещенность), но разный рисунок и/или содержание. В частности, зрительные стимулы в виде шахматных полей, имея одинаковую общую освещенность, будут иметь разный вид, определяемый размером ячейки. При этом ВП на шахматные паттерны с ячейками разных размеров также будут существенно различаться [134].

Изучение генетической обусловленности параметров ВП на сменяющие друг друга шахматные поля с разными ячейками (обращаемый шахматный паттерн) было проведено К. Б. Булаевой с соавторами [219] в семейном исследовании. При анализе сходства между родителями и детьми, а также между сиблингами была установлена наследуемость амплитуд и латентностей ранних компонентов (интервал 0-100 мс) зрительных ВП на обращаемый шахматный паттерн. Показатели наследуемости для разных компонентов ВП варьирует от 0,28 до 0,88.

Вызванные потенциалы изменяют свои параметры при предъявлении стимулов не только разной формы, но и разного содержания. Влияние содержательных особенностей стимула на генотип-средовые соотношения в изменчивости ВП исследовали Т.М. Марютина и Т. Г. Ивошина [109] у взрослых близнецов применительно к 7 вариантам стимулов (рис. 14.4).

По порядку предъявления это были: вспышка; симметричная геометрическая фигура, не имеющая названия; комбинация букв ДМО; хаотический набор элементов, из которых складывалось изображение дома; слово ДОМ, рисунок дома; шахматное поле с ячейкой 20 минут. ВП регистрировались монополярно из 6 зон (OZ, СZ, Т5, Т6, F3, F4 по системе «10-20»). В зависимости от особенностей стимула менялись амплитуды и латентности компонентов ВП. Оценка внутрипарного сходства проводилась по волновой форме, латен-тностям и амплитудам всех компонентов ВП.

По совокупности полученных данных было подсчитано 336 коэф' фицентов наследуемости, для сравнения ВП на разные стимулы использовалась обобщенная характеристика - процент тех позиций, по которым внутри-парное сходство МЗ и ДЗ близнецов различалось статистически достоверно. Такой прием позволил выявить интересный факт: максимум генетических влияний был установлен для параметров ВП на вспышку и шахматное поле (60 и 62\% соответственно), минимум - для ответов на семантические стимулы (рисунок дома и слово ДОМ - 31 и 29\%). Стимулы 2, 3, 4 получили по 48, 50 и 45\% соответственно.

Разложение фенотипичес-кой дисперсии латентных периодов ВП обнаружило значительную долю генетической изменчивости в ответах на вспышку и шахматное поле. В ответах на семантические стимулы, напротив, отчетливо выступает влияние систематической среды (табл. 14.2).

Таким образом, роль генетической и средовой изменчивости в формировании индивидуальных особенностей зрительных ВП существенно зависит от содержания стимула. Предполагается, что в основе этих различий лежит Разное физиологическое обеспечение элементарных сенсорных процессов и перцептивной деятельности, формирующейся в ходе освоения социального опыта.

 

                        

Рис. 14.4. Зрительные ВП затылочной области в парах

МЗ и ДЗ близнецов.

Толстой линией обозначены ВП одного близнеца, тонкой - ВП другого близнеца. Числа - коэффициенты корреляции, иллюстрирующие динамику внутрипарного сходства ВП по волновой форме в целом (0-512 мс) в зависимости от вида стимула [132, гл. IV].

 

Итак, степень генетической обусловленности ВП проявляется по-разному в зависимости от модальности стимула, его интенсивности, графических и семантических особенностей. Иначе говоря, даже в психофизиологическом феномене - ВП, принадлежащем, условно  биологическому уровню в структуре индивидуальности соотношение генетических и средовых влияний зависит от особенностей переработки информации, т.е. от когнитивного уровня.

 

Таблица14.2

Коэффициенты внутриклассовой корреляции и разложение (в \%) фенотипической дисперсии латентных периодов компонентов ВП затылочной области при предъявлении разных стимулов [132, гл. IV]

 

Сти мулы

 

Компо

ненты

rМЗ

rДЗ

VA

VD

VC

VW

c2(n=2)

p

 

 

P100

0,73**

0,45

67

-

-

33

2,73

0,25-

-0,50

 

 

N120

0,56*

-0,32

-

23

-

77

0,84

0,50-

-0,75

1

P140

0,68**

0,07

-

69

-

31

0,40

0,75-

-0,90

 

 

N200

0,80**

-0,03

-

79

-

21

1,75

0,50-

-0,25

 

 

P250

0,67

0,26

63

-

-

37

1,35

0,50-

-0,75

 

 

P100

0,31

-0,07

 

 

28

 

 

72

3,44

0,10-

-0,25

 

 

N120

0,67**

0,18

69

-

-

31

6,46

0,025-0,05

7

P140

0,65**

0,19

53

-

-

47

0,44

0,75-0,90

 

 

N200

0,88**

0,48

-

85

-

15

1,35

0,50-0,75

 

 

P250

0,18

      0,46*

-

-

-

100

'

 

 

 

 

P100

0,55**

-0,24