ВОЗРАСТНАЯ ДИНАМИКА ГЕНОТИП-СРЕДОВЫХ СООТНОШЕНИЙ В ЭЛЕКТРОЭНЦЕФАЛОГРАММЕ
Несмотря на то что темпы созревания биоэлектрической активно- сти, проявляющиеся в возрастании основной частоты и регулярнос- ти, высоко индивидуальны, более высокое сходство ЭЭГ в парах МЗ близнецов по сравнению с ДЗ характерно не только для взрослых, но и для детей. Ф. Фогель в результате изучения возрастной динамики внутрипарного сходства 110 пар МЗ и 96 пар ДЗ близнецов с 6 до 80 лет пришел к заключению, что темп возрастных изменений ЭЭГ обусловлен генетически, поскольку в периоды ее наиболее заметной перестройки — и в детстве, и в зрелом возрасте — МЗ близнецы име- ют идентичные кривые [159]. Однако специального анализа возраст- ных различий в наследуемости параметров ЭЭГ он не проводил. Исследований, прямо посвященных изучению возрастной дина- мики генотип-средовых соотношений в изменчивости ЭЭГ и ее параметров, немного. Они появились в начале 70-х годов и были вы- полнены методом близнецов [88, 162]. В них целенаправленно срав- нивались эффекты генетических влияний в межиндивидуальной ва- риативности параметров ЭЭГ на разных этапах онтогенеза. Наиболее интересный результат заключался в том, что генетические влияния в параметрах ЭЭГ в разных возрастах проявлялись с разной силой. Иными словами, в одних случаях эти влияния были выражены сильнее, в других слабее, в третьих не обнаруживались совсем. Так, при сопос- тавлении данных близнецов трех возрастных групп (младших школь- ников, подростков и взрослых) были выявлены значительные возра- стные различия в генотип-средовой детерминации параметров ЭЭГ
25* 387 Таблица 18.1 Внутриклассовые корреляции параметров ЭЭГ покоя у близнецов трех возрастов [по: 33] Суммарная энергия Возраст (годы) Группа дельта тэта альфа бета- 1 бета-2 10-11 МЗ (п = 30) ДЗ (п = 26) 661**5 73** 777** 537** 807*** 528** 890*** 793** 712** 180 14-16 М3 (n = 19) Д3 (n =19) 735** 655** 852** 660** 949*** 426* 862*** 267 633** 208 18-25 МЗ (n = 26) ДЗ (n = 22) 584** 288 855*** 409 900*** 663** 759** 491* 850*** 282 Частота 10-11 МЗ (п = 30) ДЗ (n = 26) 651** 066 848** * 816** 873*** 483* 242 379 501* 506* 14-16 МЗ (n = 19) ДЗ (n = 19) 114 -131 180 -098 754** 622* 405 -090 379 227 18-25 МЗ (п = 26) ДЗ (n = 22) -140 -024 520** 019 433* 357 249 238 653* 318 * р < 0,05; ** р < 0,01; *** р < 0,001. (табл. 18.1). По этим данным можно, например, констатировать неко- торое увеличение наследуемости суммарной энергии альфа- и бета-1 ритмов в подростковом возрасте. Однако относительно небольшое количество пар не позволяет считать этот факт окончательно установ- ленным. В исследовании 25 пар МЗ и 12 пар ДЗ близнецов в возрасте 10-12 мес. анализировался вклад генотипа в индивидуальные особенности доминирую- щей частоты 6-8 Гц, которая рассматривалась авторами как функциональный аналог альфа-ритма [499]. Показатель наследуемости составил 0,67. В 10- 11 лет показатель наследуемости частоты альфа-ритма был 0,78, а во взрос- лом возрасте — 0,60 [132], Таким образом, вклад генотипа в индивидуальные особенности частоты альфа-ритма относительно высок на разных этапах раз- вития. Тем не менее сравнение показателей наследуемости не позволяет установить, идентичные или разные генетические влияния определяют ме- жиндивидуальную изменчивость данного показателя в изученные периоды развития. Для установления генетически обусловленной преемственности
388 развития необходимо лонгитюдное исследование наследуемости парамет- ров альфа-ритма, Данный подход получил продолжение в последние годы в иссле- дованиях, выполненных на значительно больших выборках близнецов и с привлечением современных методов генетико-статистического анализа. Наиболее представительной в этом плане является программа исследований, проводимых голландскими учеными. В исследовании К. Ван Баал [430] на материале 209 пар МЗ и ДЗ близнецов 5 лет изучались генотип-средовые соотношения в спект- ральной мощности ЭЭГ по шести частотным диапазонам (табл. 18.2). Оценивали абсолютную суммарную мощность в соответствующих ди- апазонах и относительную мощность, определяемую как отношение мощности каждого диапазона к общей суммарной мощности. Относи- тельная мощность характеризует степень выраженности данной спек- тральной составляющей в общем спектре ЭЭГ. Таблица 18.2 Наследуемость спектральных мощностей ЭЭГ покоя в пятилетнем возрасте [по: 430] Наследуемость (в (усредненная по 14 отведениям) Спектральная полоса Частотный диапазон (в Гц) абсолютная мощность относительная мощность дельта 1,5-3,5 55 63 тэта 4,0-7,5 81 76 альфа- 1 8,0-9,5 81 71 альфа-2 10,0-12,5 78 72 бета-1 13,0-17,5 78 68 бета-2 18,0-25,0 64 65 В результате было установлено более высокое сходство МЗ близ- нецов по всем ритмическим составляющим спектра ЭЭГ (его абсо- лютной и относительной мощности) в полосах: дельта, тэта, аль- фа-1, альфа-2, бета-1, бета-2. Генетическая модель, включающая ад- дитивный генетический и уникальный (индивидуальный) средовый компоненты, объясняет индивидуальные различия как в абсолют- ной, так и в относительной мощности почти во всех спектральных полосах и во всех точках регистрации ЭЭГ. Оценка влияний система- тической среды не проводилась. Наследуемость спектральных состав- ляющих ЭЭГ по показателям большинства полос оказалась очень
389 высокой (см. табл. 18.2). Влияния факторов пола обнаружено не было, Эти факты говорят о том, что в 5 лет индивидуальные особенности фоновой ЭЭГ в значительной степени обусловлены генотипом. Несколько иные результаты были получены при исследовании генети- ческой обусловленности трех субкомпонентов альфа по показателям спект- ральной мощности на близнецах 6-8 лет [32]. Три поддиапазона включали: альфа-1 - 7,7-8,9 Гц; альфа-2 - 9,3-10,5 Гц; альфа-3 - 10,9-12,5 Гц [143]. Исследование генетической обусловленности трех субкомпонентов альфа-, проведенное на близнецах 6-8 лет методом подбора моделей, показало, что в этом возрасте индивидуальные различия спектральных характеристик низ- кочастотной составляющей обусловлены в основном аддитивными генети- ческими эффектами, а высокочастотной составляющей — эффектами систе- матической и случайной среды. Таким образом, функциональная неоднород- ность альфа-ритма в этом возрасте, видимо, имеет определенные генетические основания. В рамках упоминавшейся выше голландской программы, т.е. с ис- пользованием тех же методов регистрации и способов анализа, про- водилось изучение наследуемости спектральных характеристик ЭЭГ подростков 16 лет (91 пара МЗ и 122 пары ДЗ близнецов), Практически по всем показателям наблюдалось высокое сходство МЗ близнецов; коэффициенты внутриклассовой корреляции у них составили около 0,85, у ДЗ — в большинстве случаев в два раза меньше; коэффициен- ты наследуемости у подростков в среднем несколько выше, чем у 5-летних детей. Так, усредненный по всем отведениям коэффициент наследуемости составляет 0,90, лишь в дельта-диапазоне он несколь- ко ниже — 0,75. Существенных межзональных различий не установле- но. Как и в исследовании 5-летних близнецов, наиболее соответству- ющей оказалась простая генетическая модель [432]. К. Ван Баал с коллегами [430] изучали также наследственные вли- яния в когерентности ЭЭГ, которая расценивается как показатель ин- тенсивности связей, существующих между разными отделами мозга. Данные были получены при исследовании фоновой ЭЭГ у 167 пар МЗ и ДЗ близнецов 5 лет. Когерентность вычислялась в тэта-полосе 4,0- 7,5 Гц, поскольку тэта-ритм в этом возрасте считается доминирую- щим ритмом ЭЭГ. Когерентность оценивалась между префронталь- ной, фронтальной, центральной, теменной и затылочной областями отдельно в каждом полушарии (рис. 18.1), причем в двух вариантах — для коротких и длинных расстояний. В первом случае оценка когерен- тности проводилась попарно для тэта-ритма префронтальной и фрон- тальной, префронтальной и центральной, центральной и затылоч- ной, центральной и теменной, теменной и затылочной областей (рас- стояние между точками отведения 7-14 см). Во втором случае попарно сравнивался тэта-ритм фронтальной и затылочной зон, префронталь- ной и теменной, префронтальной и затылочной (расстояние между точками отведения 21-28 см).
390 Генетический анализ, проведенный методом подбора моделей, обнаружил значительные влияния генетических факторов во всех по- казателях когерентности. Наследуемость в широком смысле оказалась довольно высокой в разных вариантах сопоставления отведений. Сред- няя величина наследуемости составляла 49%, варьируя в диапазоне от 30 до 71%. При этом был установлен ряд интересных фактов, и преж- де всего — различия в наследуемости для показателей когерентности, полученных на коротких и длинных расстояниях. Когерентность тэта- ритма для соседних отведений (например, префронтального и фрон- тального, теменного и затылочного) обнаружила значительно мень- шую наследуемость по сравнению с когерентностью, характеризую- щей взаимосвязь далеко расположенных зон (префронтальной и затылочной, префронтальной и теменной). Этот факт представляется особенно существенным, если иметь в виду, что ретестовая надеж- ность выше на коротких расстояниях: ее показатель варьирует от 0,91 для соседних отведений до 0,62 для наибольшего расстояния.
391 Таким образом, хотя ошибка измерения возрастала по мере уве- личения расстояния между отведениями, показатель наследуемости не только не становился ниже, а, напротив, увеличивался. Невысокая наследуемость когерентности в соседних отведениях в сочетании с высокой надежностью говорит о существенном вкладе среды в фор- мирование когерентных отношений между тэта-активностью сосед- них зон. Что касается когерентности тэта-ритма на длинных расстоя- ниях, есть все основания говорить о значительном вкладе генетичес- ких факторов в межиндивидуальную изменчивость по этим показателям. Причем генетический компонент здесь в основном формируется за счет доминантной составляющей, в то время как наследуемость коге- рентности близких отведений полностью определяется только адди- тивными влияниями (см. рис. 18.1). По-видимому, длинные аксональные связи между сенсорными проекционными и фронтальными областями в своем формировании больше зависят от генотипа, чем межнейронные связи в соседних зонах мозга. В дальнейшем онтогенезе происходят существенные изменения в спектре ЭЭГ и когерентности. Закономерно возникает вопрос: как про- являют себя генетические влияния в этих показателях на следующих стадиях развития? Для того чтобы оценить природу межиндивидуаль- ной изменчивости возрастных преобразований когерентности, те же авторы исследовали когерентность тэта-ритма у тех же близнецов по прошествии в среднем 1 года 7 месяцев после первой регистрации. 192 пары близнецов прошли повторное исследование в 7 лет. Общая схема регистрации ЭЭГ и подсчета когерентности в обеих возрастных группах совпадали, что обеспечивало возможность такого анализа. Авторы ставили две задачи: во-первых, установить, увеличивают- ся ли с 5 до 7 лет генетические влияния в индивидуальных особенно- стях когерентности ЭЭГ, т.е. будет ли наследуемость по этим показа- телям в 7 лет выше, чем в 5, и, во-вторых, выяснить, включаются ли новые генетические влияния в 7 лет, или генетические эффекты опос- редуются одними и теми же генами и в том, и в другом возрасте. Методом подбора моделей в межвозрастной вариативности и ковариа- ции когерентности в 5 и 7 лет были выделены средовая и генетическая составляющие, общие для обоих возрастов и специфические для 7 лет. Динамика показателей наследуемости, генетического и средового (уни- кального для каждого члена пары) компонентов дисперсии представ- лена в табл. 18.3. Оказалось, что в 7 лет наследуемость когерентности в передних отделах коры снизилась, а в задних, напротив, возросла (в том и другом случае в среднем на 10-15%). Средовый компонент дисперсии (влияния индивидуальной среды) с возрастом уменьшился. Тенденция к увеличению наследуемости когерентности с возрас- том подтверждается данными и другого исследования, в котором изу- чалась внутриполушарная когерентность у 213 пар близнецов подрост-
392 Изменения коэффициента наследуемости, генетической и индивидуальной средовой составляющих вариативности когерентности ЭЭГ в возрастном интервале от 5 до 7 лет [по данным 430] h V Z V C Л П Л П Л П F р - F — = — — — — F p - C — = — — = — F p - P — = — — + — F p - O + + = + — — F - O + + = + — — C - O + + = + — — Р - O + + = + — — Обозначения: + увеличение наследуемости, генетической или средовой составляю- щей с возрастом; — уменьшение; = отсутствие изменений. Зоны: префронталь- ная— F p , фронтальная — F, центральная — С, теменная — Р, затылочная — О; Л— левое полушарие, П — правое полушарие. кового возраста. Средний показатель наследуемости оказался несколь- ко выше, чем в описанном исследовании, и составил 60% [432, 430]. Межвозрастная преемственность генетических влияний оценива- лась с помощью генетических корреляций. Напомним, что генетичес- кая корреляция характеризует степень генетической общности, т.е. наличие общих или коррелятивно связанных генетических факторов, определяющих совместную межиндивидуальную изменчивость анали- зируемых пар признаков в каждой из возрастных групп [151, 355]. Если бы генетические корреляции между показателями когерен- тности в 5 и 7 лет были равны 1,0, то это означало бы, что в обоих возрастах действуют полностью совпадающие генетические факторы. Равенство их 0 означало бы, что эффекты генов, действующих в 5 лет, к 7 годам полностью заместились новыми генетическими влияниями. Процент общей ковариации, объясняемой ковариацией генетичес- ких эффектов, колебался в пределах от 61 до 100%. Из этого следует, что хотя общие для двух возрастов генетические факторы объясняют большую часть дисперсии когерентности, наблюдаемой в 5 и 7 лет, тем не менее в 7 лет добавляются и новые генетические влияния. Таким образом, в возрасте 5-7 лет не только характеристики ло- кальной ЭЭГ, но и особенности системного объединения ЭЭГ раз- ных зон коры больших полушарий испытывают на себе существенное влияние генотипа. Причем в обоих возрастах значительная доля гене- тической составляющей наблюдаемой дисперсии показателей, отра- жающих это объединение, является результатом действия общих ге- нетических факторов.
Ви переглядаєте статтю (реферат): «ВОЗРАСТНАЯ ДИНАМИКА ГЕНОТИП-СРЕДОВЫХ СООТНОШЕНИЙ В ЭЛЕКТРОЭНЦЕФАЛОГРАММЕ» з дисципліни «Психогенетика»
