Контрольная работа: Психогенетика мозга скачать бесплатно

Главная страница >> Контрольная работа >> Психология >> Психогенетика мозга

Контрольная работа: Психогенетика мозга

Содержание

1. Психогенетические исследования биоэлектрической активности мозга человека
2. Психогенетические исследования вызванных потенциалов
Литература

Дата добавления на сайт: 14 сентября 2024

Скачать работу 'Психогенетика мозга':

Контрольная работа
Психогенетика мозга
Содержание
1. Психогенетические исследования биоэлектрической активности мозга человека
. Психогенетические исследования вызванных потенциалов
Литература
1. Психогенетические исследования биоэлектрической активности мозга человека
Индивидуальные паттерны ЭЭГ являются высоко наследственно обусловленными, что было показано в работах как отечественных, так и зарубежных авторов.
Фенотипические различия в объеме мозга, по-видимому, в значительной степени связаны с генотипической вариативностью. Об этом свидетельствует исследование, выполненное недавно в Нидерландах (Baare W.F.C. et al., 2001). Исследовались близнецы и их сибсы - 54 пары МЗ и 58 пар ДЗ близнецов, а также их 34 сибса. Был применен метод магнитно-резонансного сканирования мозга (MRI) с высокой разрешающей способностью. Это первое исследование такого рода, выполненное на должном методическом уровне. Ранее проводились либо исследования посмертного материала на очень небольших выборках, либо применялись методы компьютерной томографии и MRI in vivo лишь на группах МЗ близнецов (без контрольной группы ДЗ), что не позволяло разделить наследственные и средовые компоненты наблюдаемого сходства. Для количественной оценки вклада наследственных и средовых компонентов в вариативность таких показателей, как общий объем мозга, объем серого и белого вещества и некоторых других характеристик, в нидерландском исследовании были применены методы структурного моделирования. Результаты показали, что вклад аддитивного генетического компонента в вариативность характеристик объема и размеров мозга очень высок и составляет от 82 до 90%. Остальная вариативность возникает за счет индивидуальной среды. Роль общей среды оказалась незначимой. Единственным показателем, который описывался чисто средовой моделью, оказался объем латерального желудочка мозга (58% составил вклад общей среды и 42% - вклад индивидуальной среды). Авторы считают, что параметры объема мозга можно рассматривать как промежуточный фенотип между генами и поведением в психогенетических исследованиях.
Помимо морфологического разнообразия наблюдается значительная вариативность и в функционировании мозга человека, что проявляется в специфике биоэлектрической активности. Наиболее распространенными методами исследования биоэлектрической активности мозга являются регистрация электроэнцефалограммы (ЭЭГ) и связанных с событиями потенциалов мозга, или вызванных потенциалов (слуховых, зрительных, соматосенсорных и связанных с движениями). Как ЭЭГ, так и вызванные потенциалы (ВП) характеризуются своеобразным рисунком, отличающимся у разных индивидов, но, в то же время, сохраняющим индивидуальную специфику, что выявляется при повторной регистрации этих видов активности у одних и тех же людей. Такие особенности биоэлектрических паттернов мозга позволили предположить, что в индивидуальных особенностях функционирования мозга проявляются наследственные черты.
Методы регистрации ЭЭГ и ВП начали применяться достаточно давно - еще в первой половине ХХ в. В 1929 г. Г. Бергер зарегистрировал волновую активность мозга у человека. Достаточно регулярные волны с частотой около 10 колебаний в секунду, доминирующие в ЭЭГ большинства людей в состоянии покоя, были названы им "альфа-ритмом" (ритм Бергера). В 1939 г. Дэвис, регистрируя ЭЭГ, обнаружил большую негативную волну, появляющуюся через 100-200 мс после подачи звукового стимула. С тех пор методы регистрации ЭЭГ и ВП мозга стали неотъемлемой частью нейрофизиологических исследований. (Более подробно с этими методами можно познакомиться в руководствах по нейро- и психофизиологии) Примерно в те же годы возник вопрос о происхождении устойчивых индивидуальных различий в биоэлектрической активности мозга. Можно было предположить, что различные индивидуальные варианты паттернов ЭЭГ и ВП имеют наследственную природу. Чтобы проверить это предположение, исследователи обратились к методу близнецов.
Электроэнцефалограмма (ЭЭГ) - есть результат регистрации разности электрических потенциалов между различными точками кожного покрова головы. Она представляет собой сумму ритмических колебаний различной частоты. В зависимости от частоты выделяют различные ритмические составляющие ЭЭГ: дельта-волны с частотой до 4 Гц, тета-волны с частотой 4-8 Гц, альфа-волны с частотой 8-13 Гц, бета-волны с частотой 15-50 Гц. В состоянии покоя в темноте с закрытыми глазами в ЭЭГ человека, как правило, преобладают альфа-волны, хотя встречаются индивиды, у которых альфа-ритм почти не регистрируется.
Общий рисунок, или паттерн, ЭЭГ каждого человека индивидуально специфичен. Его индивидуально-специфический характер, сложившись к 15-18 годам, сохраняется на протяжении длительного периода жизни, почти не меняясь. Эта особенность ЭЭГ побудила исследователей уже на первых этапах развития электроэнцефалографии искать наследственные причины наблюдающихся индивидуальных различий. Первое такое исследование было выполнено на 8 парах МЗ близнецов в 1936 г. (Davis H., Davis P., 1936). Авторы отметили поразительное сходство рисунков ЭЭГ у идентичных близнецов. Казалось, что у МЗ близнецов энцефалограммы отличаются не более чем у одного человека. Даже у МЗ близнецов, разлученных с самого раннего детства, паттерны ЭЭГ были удивительно похожими (Juel-Nielsen N., Harvald B., 1958). ЭЭГ-паттерн, как одна из надежных характеристик фенотипа, может быть использован для определения зиготности близнецов. Генетические исследования ЭЭГ можно проводить, используя два разных подхода. Первый из них предполагает работу с целостным паттерном ЭЭГ. В этом случае ЭЭГ выступает как качественный признак. Сходство родственников при этом оценивается по принципу конкордантности. Исследователи пользуются при этом так называемым методом "слепой классификации". Это напоминает игру в парные картинки. После регистрации ЭЭГ у группы родственников (например, близнецов) приглашается независимый эксперт, который получает в свое распоряжение множество анонимных записей биоэлектрической активности. Его задача - подобрать пары по принципу сходства общего рисунка ЭЭГ. Те "картинки", которые он сочтет сходными, будут означать конкордантные пары, остальные - дискордантные. Таким способом выполнялись первые исследования. Наиболее последовательно это направление представлено в работах Ф. Фогеля и его коллег (Vogel F., 1970; Vogel F. et al., 1979). На этих исследованиях стоит остановиться подробнее.
Для выяснения роли наследственности в вариативности ЭЭГ авторы пользовались близнецовым, семейным и популяционным методами. На больших контингентах испытуемых было выявлено 6 своеобразных паттернов ЭЭГ, которые довольно редко встречаются в популяции (до 5 %). При исследовании более 200 семей пробандов, т.е. лиц, обладающих этими вариантами ЭЭГ, оказалось, что почти все эти ЭЭГ-паттерны наследуются по аутосомно-доминантному типу. Три из них были впоследствии внесены в каталог "Наследственные признаки человека".
Таблица 1. Наследуемые ЭЭГ-варианты по Фогелю
Варианты ЭЭГ Количество сибсов Частота встречаемости в популяции (%) Типы наследования
Низковольтная Низковольтная (пограничный вариант) 117 4,2-4,62,1-2,3 Аутосомно-доминантный.
Затылочные медленные бета-волны 94 0,4-0,6 В основном аутосомно-доминантный
Монотонные альфа волны 87 3,8-4,3 В основном аутосомно-доминантный.
Фронто-прецентальные бета-группы 65 0,4-1,5 Аутосомно-доминантный.
Диффузные бета-волны 103 3,3-4,0 Полигенный (с пороговым эффектом); у женщин более обычен, чем у мужчин; частота встречаемости увеличивается с возрастом
Еще одним интересным моментом в исследованиях Ф. Фогеля является сопоставление психологических типов пробандов, обладающих описанными вариантами ЭЭГ. Психологическое обследование пробандов включало стандартные тесты, измеряющие интеллект, концентрацию внимания, особенности сенсорной и моторной сферы, а также стандартные личностные опросники. В дальнейших исследованиях пробандов, обладающих этими крайними вариантами ЭЭГ (Vogel F., Propping, 1981), были получены доказательства существования и биохимических различий. Изучалась активность фермента допамин-бета-гидроксилазы (ДБГ), причастного к синтезу одного из переносчиков нервного возбуждения в нервной системе. Средняя активность ДБГ у обладателей монотонных альфа-волн была почти вдвое выше, чем у обладателей противоположного типа (низковольтной ЭЭГ). Таким образом, наследственные различия в ЭЭГ оказались связанными и с различиями более высокого уровня (психологическими), и с различиями в биохимических процессах, которые ближе всего отстоят от уровня действия генов. Исследования такого рода демонстрируют важность изучения наследуемости не только психологических характеристик, но и сопоставления их с психофизиологическими и биохимическими показателями, являющимися промежуточными характеристиками фенотипа на пути от гена к поведению.
Рассматривать ЭЭГ как качественный признак, естественно, можно, но вряд ли это достаточно перспективно, поскольку между выделенными Ф. Фогелем крайними вариантами паттернов существует множество переходных, не поддающихся четкой классификации. Случай с наследованием паттернов ЭЭГ является, по-видимому, довольно типичным для генетики поведения явлением. Сложный мультифакториальный признак варьирует столь значительно, что его можно рассматривать как результат проявления различных сочетаний множества генов. Возможно, существуют главные гены, определяющие какие-то крайние варианты признака, и тогда индивиды, у которых модифицирующие влияния других генов выражены слабее, будут демонстрировать наследование по Менделю, тогда как в остальных случаях мы будем иметь более сложное наследование. Ряд наследственных мультифакториальных заболеваний демонстрируют похожую картину. Например, для болезни Альцгеймера с ранним началом заболевания уже удалось обнаружить главные гены-кандидаты, тогда как все другие варианты заболевания пока еще исследуются.
Исследования Ф. Фогеля представляют один из подходов к изучению генетики ЭЭГ. Здесь ЭЭГ рассматривается как качественный признак. Второй, более распространенный, подход связан с представлением ЭЭГ в виде ряда количественных показателей. В зависимости от своих возможностей исследователи измеряют различные параметры - частоты и амплитуды отдельных ритмических составляющих, спектральные характеристики, латентные периоды реакций, параметры синхронности ритмов в отдельных областях регистрации и т.д.
Познакомиться с методами количественного анализа ЭЭГ можно в специальных руководствах по электроэнцефалографии. Набор таких количественных показателей характеризует каждую конкретную энцефалограмму. Соответственно, по каждому из параметров можно сравнивать родственников (близнецов, сибсов) и получать корреляции и оценки наследуемости. Задача изучения наследственности ЭЭГ напоминает задачу изучения наследственности почерка человека. Можно сопоставлять почерки на глаз, делая субъективные заключения о конкордантности и дискордантности родственников, а можно подойти более научно: разработать систему количественных оценок и проводить, например, измерения размеров букв, их наклона, количества букв в строке, расстояния между строками и т.д. В этом случае почерк каждого человека будет представлен в виде ряда количественных характеристик, по которым можно проводить сравнение родственников. Большинство исследователей, изучающих наследственность ЭЭГ, используют именно такой количественный подход. Кстати, в работах Ф. Фогеля такой способ оценки также представлен. Вклад общей среды (VC) имеет место только в отведениях ЭЭГ с височных, теменных и центральных отделов мозга, во всех отведениях наблюдается больший или меньший вклад различающейся среды (VW).
Таблица 2. Коэффициенты внутриклассовой корреляции и разложение (в %) фенотипической дисперсии амплитуды альфа-ритма
Отведения rМЗ rДЗ VA VD VW VC x2 p
T4 0,85 0,44 78 - 15 7 6,8 <0,01
T3 0,64 0,50 57 - 19 24 1,11 0,25-0,50
F4 0,95 0,45 95 - 5 - 4,06 0,10-0,20
F3 0,96 0,39 96 - 4 - 3,1 0,10-0,25
P4 0,92 0,61 60 - 7,5 32,5 0,62 0,25-0,50
P3 0,95 0,51 85 - 4,5 10,5 0,91 0,25-0,50
O2 0,96 0,33 95 - 5 - 1,94 0,25-0,50
O1 0,97 0,34 96 - 4 - 3,40 0,1-0,25
C4 0,88 0,49 60 - 19 21 0,98 0,25-0,50
C3 0,82 0,40 82 - 16,5 1,5 0,56 0,25-0,50
Исследователи из Нидерландов (Beijsterveldt van C.E.M., Baal van G.C.M., 2002) подвели итог результатам работ по генетике ЭЭГ, выполненных в разные годы в различных странах. Во всех этих работах (всего их более 40) использовался количественный подход к анализу ЭЭГ (в основном спектральный анализ). Подавляющее большинство исследований, вошедших в обзор, были выполнены методом близнецов, хотя представлен и семейный метод. Авторами была применена процедура мета-анализа. Мета-анализ - это метод статистического анализа, позволяющий объединять результаты многочисленных самостоятельных исследований. Исходя из результатов 11 близнецовых исследований, выполненных в разных странах, авторы подсчитали, что в среднем показатель наследуемости спектральной мощности альфа-ритма составляет 79%. Это весьма высокий показатель. Для частоты альфа-ритма по результатам 5 близнецовых исследований "мета" -наследуемость частоты альфа-ритма оказалась также чрезвычайно высокой - 81%. Исследования наследуемости электроэнцефалограммы представляют интерес как своеобразный промежуточный этап к познанию механизмов наследуемости психологических признаков и различных психических заболеваний. Благодаря высокой наследуемости ЭЭГ может рассматриваться как один из перспективных маркеров для проведения анализа сцепления и анализа ассоциаций при изучении поведенческих фенотипов более высокого уровня.
В настоящее время уже удалось локализовать ген, ответственный за низкоамплитудный вариант ЭЭГ. Он оказался связан с маркером дистальной части длинного плеча хромосомы 20.
Общий рисунок или паттерн ЭЭГ каждого человека обладает индивидуальной специфичностью и после достижения зрелости практически не меняется, данное обстоятельство побудило исследователей искать наследственные причины наблюдающихся индивидуальных различий.
Ф. Фогель и его коллеги выявили шесть своеобразных паттернов ЭЭГ, редко встречающихся в популяции (до 5%). Оказалось, что эти ЭЭГ-паттерны наследуются по аутосомно-доминантному типу. В работах Ф. Фогеля проводилось сопоставление психологических типов пробандов, обладающих описанными вариантами ЭЭГ. Психологическое обследование пробандов включало тесты на интеллект, концентрацию внимания, особенности сенсорной и моторной сферы, а также стандартные личностные опросники. Было установлено, например, что для паттерна ЭЭГ, названного «монотонные альфа-волны» характерны такие психологические особенности, как активность, стеничность, эмоциональная стабильность, хороший самоконтроль и устойчивость к стрессу, высокая концентрация внимания, кратковременная память выше среднего и невысокая скорость работы. Исследователи предположили, что нейрофизиологической основой перечисленных психологических особенностей является возможность значительной модуляции и селективного усиления афферентных стимулов благодаря особой регулярности альфа-ритма. Для «низковольтного» паттерна ЭЭГ характерны расслабленность и беззаботность, экстраверсия, ориентация на группу, малоинициативность, общий интеллект и пространственные способности выше среднего, низкая концентрация внимания. Нейрофизиологически такой паттерн ЭЭГ, по предположению Ф. Фогеля, связан со слабой модуляцией и селективным усилением афферентных стимулов.В исследованиях пробандов, обладающих данными вариантами ЭЭГ, были получены доказательства существования и биохимических различий. Изучалась активность фермента допамин-бета-гидроксилазы (ДБГ), причастного к синтезу одного из переносчиков нервного возбуждения в нервной системе. Средняя активность ДБГ у людей с преобладанием монотонных альфа-волн была почти вдвое выше, чем с низковольтной ЭЭГ. Вклад общей среды (c²) имеет место только в отведениях ЭЭГ височных, теменных и центральных отделов мозга, во всех отведениях наблюдается больший или меньший вклад различающейся среды (e²).
Исследователи из Нидерландов (C. van Beijsterveldt, G. van Baal, 2002) подвели итог результатам работ по генетике ЭЭГ, выполненных в разные годы в различных странах. Во всех этих работах (всего их более 40) использовался количественный подход к анализу ЭЭГ (в основном спектральный анализ). Показатель наследуемости спектральной мощности альфа-ритма составляет 79%. Наследуемость частоты альфа-ритма - 81%.
Влияние наследственности и среды на электроэнцефалограмму в ситуации визуального внимания и при закрытых глазах у близнецов изучалось, в частности в работе E.V. Orekhova, T. Stroganova, I.N. Posikera.
В исследовании ЭЭГ у близнецов, проведенном Т.А. Мешковой, были обнаружены межполушарные различия в коэффициентах наследуемости, особенно выраженные в височных зонах коры. Коэффициенты наследуемости количественных параметров ЭЭГ оказались заметно более низкими в левом височном отведении по сравнению с правым. Интерпретация полученных фактов связывается с тем, что речевые функции и моторика ведущей руки, локализация которых у большинства людей связана с левым полушарием, являются филогенетически молодыми функциями, а значит, меньше наследственно обусловлены, чем, например, зрительная функция. Средовые воздействия, испытываемые в онтогенезе, могут оказывать большее влияние на структуры левого полушария, поскольку в процессе развития ребенка происходит интенсивное становление речи и праворукости.
В обзорном исследовании, выполненном в Нидерландах (van Beijsterveldt C., van Baal G., 2002), помимо данных по ЭЭГ, авторы обобщили результаты генетических исследований вызванных потенциалов. Наследуемость Р300 (по результатам пяти близнецовых исследований) оказалась равной в среднем 60% для амплитуды и 51% - для латентности.
Топографические различия в коэффициентах наследуемости ВП были продемонстрированы в работе О'Коннера с соавторами. Схема эксперимента строилась по oddball-парадигме.
В исследование зрительных ВП, проведенном на взрослых близнецах Т.М. Марютиной, использовалось семь вариантов зрительных стимулов: вспышка, симметричная геометрическая фигура, комбинация букв «ДМО», хаотический набор элементов, из которых складывалось изображение дома, слово «ДОМ», рисунок дома, шахматное поле. Максимум наследственных влияний обнаружился в реакциях на вспышку и шахматное поле (60 и 62% соответственно), минимум - в ответах на семантические стимулы (рисунок дома и слово «ДОМ» - 31 и 29%). При разложении фенотипической дисперсии на наследственные и средовые компоненты, оказалось, что в реакциях на семантические стимулы значительный вклад в изменчивость вносит общая среда.
С.Б. Малых осуществлял регистрацию у близнецов потенциалов мозга, связанных с движением (ПМСД), в трех экспериментальных ситуациях. В первой ситуации от обследуемого требовалось нажимать на кнопку в произвольном порядке. Во второй и третьей ситуациях нажатием на кнопку обследуемый сообщал о прогнозируемом событии. Сигналами служили звуки, подаваемые в наушники справа и слева, с разной вероятностью (1,0 и 0,5). Обследуемый нажатием на кнопку должен был предсказывать появление очередного звука в правом или левом наушнике. Регистрировались ПМСД, сопутствующие нажатию на кнопку. Оказалось, что вклад...

Учебные метериалы

Прочие разделы