ВОЗРАСТНАЯДИНАМИКА ГЕНОТИП-СРЕДОВЫХ СООТНОШЕНИЙ В ЭЛЕКТРОЭНЦЕФАЛОГРАММЕ

Несмотря на то что темпы созревания биоэлектрической активно­сти, проявляющиеся в возрастании основной частоты и регулярнос­ти, 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 — ив детстве, и в зрелом возрасте — МЗ близнецы име­ют идентичные кривые [159]. Однако специального анализа возраст­ных различий в наследуемости параметров ЭЭГ он не проводил.

Исследований, прямо посвященных изучению возрастной дина­мики генотип-средовых соотношений в изменчивости ЭЭГ и ее параметров, немного. Они появились в начале 70-х годов и были вы­полнены методом близнецов [88, 162]. В них целенаправленно срав­нивались эффекты генетических влияний в межиндивидуальной ва­риативности 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 сопос­тавлении данных близнецов трех возрастных групп (младших школь­ников, подростков и взрослых) были выявлены значительные возра­стные различия в генотип-средовой детерминации параметров ЭЭГ

25* 387

Таблица 18.1

Внутриклассовые корреляции параметров ЭЭГ покояу близнецов

трех возрастов [по: 33]

* р < 0,05; **р < 0,01; *** р < 0,001.

(табл. 18.1). По этим данным можно, например, констатировать неко­торое увеличение наследуемости суммарной энергии альфа- и бета-1 ритмов в подростковом возрасте. Однако относительно небольшое количество пар не позволяет считать этот факт окончательно установ­ленным.

В исследовании 25 пар МЗ и 12 пар ДЗ близнецов в возрасте 10-12 мес. анализировался вклад генотипа в индивидуальные особенности доминирую­щей 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 взрос­лом возрасте — 0,60 [132], Таким образом, вклад генотипа в индивидуальные особенности частоты альфа-ритма относительно высок на разных этапах раз­вития. Тем не менее сравнение показателей наследуемости не позволяет установить, идентичные или разные генетические влияния определяют ме­жиндивидуальную изменчивость данного показателя в изученные периоды развития. Для установления генетически обусловленной преемственности

развития необходимо лонгитюдное исследование наследуемости парамет­ров альфа-ритма,

Данный подход получил продолжение в последние годы в иссле­дованиях, 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 спект­ральной мощности ЭЭГ по шести частотным диапазонам (табл. 18.2). Оценивали абсолютную суммарную мощность в соответствующих ди­апазонах и относительную мощность, определяемую как отношение мощности каждого диапазона к общей суммарной мощности. Относи­тельная мощность характеризует степень выраженности данной спек­тральной составляющей в общем спектре ЭЭГ.

Таблица 18.2

Наследуемость спектральных мощностей ЭЭГ покоя в пятилетнем возрасте [по: 430]

В результате было установлено более высокое сходство МЗ близ­нецов по всем ритмическим составляющим спектра ЭЭГ (его абсо­лютной и относительной мощности) в полосах: дельта, тэта, аль­фа-1, альфа-2, бета-1, бета-2. Генетическая модель, включающая ад­дитивный генетический и уникальный (индивидуальный) средовый компоненты, объясняет индивидуальные различия как в абсолют­ной, так и в относительной мощности почти во всех спектральных полосах и во всех точках регистрации ЭЭГ. Оценка влияний система­тической среды не проводилась. Наследуемость спектральных состав­ляющих ЭЭГ по показателям большинства полос оказалась очень

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 генети­ческой обусловленности трех субкомпонентов альфа по показателям спект­ральной 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 низ­кочастотной составляющей обусловлены в основном аддитивными генети­ческими эффектами, а высокочастотной составляющей — эффектами систе­матической и случайной среды. Таким образом, функциональная неоднород­ность альфа-ритма в этом возрасте, видимо, имеет определенные генетические основания.

В рамках упоминавшейся выше голландской программы, т.е. с ис­пользованием тех же методов регистрации и способов анализа, про­водилось 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; коэффициен­ты 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 несколь­ко ниже — 0,75. Существенных межзональных различий не установле­но. Как и в исследовании 5-летних близнецов, наиболее соответству­ющей оказалась простая генетическая модель [432].

К. Ван Баал с коллегами [430] изучали также наследственные вли­яния в когерентности ЭЭГ, которая расценивается как показатель ин­тенсивности 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 доминирую­щим 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 когерен­тности проводилась попарно для тэта-ритма префронтальной и фрон­тальной, пре фронтальной и центральной, центральной и затылоч­ной, центральной и теменной, теменной и затылочной областей (рас­стояние 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).

Рнс 20.1.Наследуемость когерентности (аддитивная и доминантная со­ставляющие с 30% доверительным интервалом).

а—для префронтальныхотведений^.и/¹,; б — для затылочных отведений Ли О,

[по: 430J.

Обозначения: □ — аддитивная наследуемость; ■— доминантная наследуемость.

Генетический анализ, проведенный методом подбора моделей, обнаружил значительные влияния генетических факторов во всех по­казателях когерентности. Наследуемость в широком смысле оказалась довольно высокой в разных вариантах сопоставления отведений. Сред­няя величина наследуемости составляла 49%, варьируя в диапазоне от 30 до 71%. При этом был установлен ряд интересных фактов, и преж­де всего — различия в наследуемости для показателей когерентности, полученных на коротких и длинных расстояниях. Когерентность тэта-ритма для соседних отведений (например, префронтального и фрон­тального, теменного и затылочного) обнаружила значительно мень­шую наследуемость по сравнению с когерентностью, характеризую­щей взаимосвязь далеко расположенных зон (префронтальной и затылочной, префронтальной и теменной). Этот факт представляется особенно существенным, если иметь в виду, что ретестовая надеж­ность выше на коротких расстояниях: ее показатель варьирует от 0,91 для соседних отведений до 0,62 для наибольшего расстояния.

Таким образом, хотя ошибка измерения возрастала по мере уве­личения 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 фор­мирование когерентных отношений между тэта-активностью сосед­них зон. Что касается когерентности тэта-ритма на длинных расстоя­ниях, есть все основания говорить о значительном вкладе генетичес­ких факторов в межиндивидуальную изменчивость по этим показателям. Причем генетический компонент здесь в основном формируется за счет доминантной составляющей, в то время как наследуемость коге­рентности близких отведений полностью определяется только адди­тивными 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 про­являют себя генетические влияния в этих показателях на следующих стадиях развития? Для того чтобы оценить природу межиндивидуаль­ной 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, увеличивают­ся ли с 5 до 7 лет генетические влияния в индивидуальных особенно­стях когерентности ЭЭГ, т.е. будет ли наследуемость по этим показа­телям в 7 лет выше, чем в 5, и, во-вторых, выяснить, включаются ли новые генетические влияния в 7 лет, или генетические эффекты опос­редуются 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 (уни­кального для каждого члена пары) компонентов дисперсии представ­лена 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 возрас­том подтверждается данными и другого исследования, в котором изу­чалась внутриполушарная когерентность у 213 пар близнецов подрост-

Таблица 18.3