Меклер А.А., Болотова Е.В.

 

Возрастные изменения нелинейных динамических характеристик ЭЭГ.

 

В настоящее время бурно развивается новое направление анализа ЭЭГ – исследование характеристик с позиций теории динамического хаоса. Согласно этому концептуальному аппарату ЭЭГ можно представить как хаотический процесс. Хаотические процессы представляют собой реализацию поведения каких либо динамических систем. Это поведение можно описывать при помощи нелинейных дифференциальных уравнений. Чем больше уравнений требуется для описания поведения системы, тем более сложной она является. Одна из характеристик хаотических процессов – корреляционная размерность восстановленного аттрактора – характеризует, насколько сложная система  стоит за наблюдаемым процессом. Чем сложнее система, больше уравнений требуется для её описания, тем больше эта величина, а сам процесс ближе по своим характеристикам к белому шуму. Таким образом, данную величину можно также рассматривать как меру стохастичности процесса.

Нелинейные уравнения требуются для описания динамических систем в том случае, если взаимодействие между элементами этих систем происходит по нелинейным законам. Одной из таких систем можно по праву считать головной мозг человека. Нейроны, являющиеся элементами этой системы демонстрируют типично нелинейные свойства. Согласно положениям А.А. Ухтомского, П.К. Анохина, В.Б. Швыркова и др., характер межнейронного взаимодействия постоянно изменяется в зависимости от динамики внутренней и окружающей среды. В зависимости от текущих потребностей организма формируются функциональные системы, представленные в головном мозге соответствующими констелляциями нейронов, нейронными сетями.

Для реализации простых актов жизнедеятельности, осуществляемых в условиях небольшого притока внешней информации, требуется построение функциональных систем небольшой сложности; в случае увеличения притока внешней информации поведение нейронов головного мозга усложняется, о чём можно судить по их электрической активности – ЭЭГ. Это можно экспериментально поверить, наблюдая за изменениями величины корреляционной размерности ЭЭГ, зарегистрированной с открытыми и закрытыми глазами (Меклер, 2004). При открытых глазах головной мозг получает больше информации, что приводит к увеличению корреляционной размерности восстановленного аттрактора ЭЭГ.

В процессе созревания  организм и, соответственно, головной мозг производят всё более тонкую дифференциацию окружающей среды. Это, предположительно, может проявляться как всё большее усложнение межнейронного взаимодействия, что ведёт к усложнению моделирующей системы уравнений и, как следствие, к более стохастичной ЭЭГ.

В существующих исследованиях (Полонников Р.И., Вассерман Е.Л.,  Карташев Н.К. 2003) было показано, что с возрастом ЭЭГ претерпевает динамику изменения от цветных шумов к белому, что подтверждает предположение, касающееся увеличения стохастичности ЭЭГ с возрастом (с точки зрения фрактального анализа).

В нашем исследовании сравнивались величины корреляционной размерности восстановленного аттрактора ЭЭГ у детей дошкольного возраста (4-6 лет) и взрослых. Оказалось, что у детей эта величина значительно меньше, чем у взрослых. Это говорит о том, что возрастные изменения ЭЭГ обусловлены именно усложнением поведения нейронных популяций и большей вариативностью динамики их состояний.

Таким образом, мы можем утверждать, что адаптация организма к окружающей среде по мере его развития сопровождается усложнением связей между нейронами головного мозга, а также увеличением вариативности его деятельности.

 

© Меклер А.А., Болотова Е.В. 2005.

Опубликовано в:

Материалы международной межвузовской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых специалистов “Психология XXI века” 22-24 апреля 2005 года / под научн. ред. В.Б. Чеснокова, –  С-Пб., изд-во СПбГУ, 2005. – 537 стр., стр. 124-125.