Дистантная синхронизация биопотенциалов
Итак, попытки перевести «язык» биопотенциалов головного мозга на другие «языки» его деятельности хотя и вселяли некоторую надежду, но окончательного успеха не давали. Но, может быть, принцип чтения знаков ЭЭГ должен быть другим? Как говорит пословица, один в поле не воин. До сих пор чаще прислушивались к сольному «пению» отдельных участков мозга, а музыка, возможно, целиком раскрывается в хоровом многоголосье.
Возникло предположение, что в основе обширной диффузной перестройки корковых биопотенциалов лежит процесс пространственной соритмии или, как мы его чаще называем, процесс дистантной синхронизации колебаний биопотенциалов.
Его можно сравнить с четкой поступью парадных колонн, шагающих под звуки оркестра по широким просторам площади. Тогда фоновая многоритмичная ЭЭГ будет подобна толпе, идущей не в ногу. Такое предположение с необходимостью требовало включения в анализ биопотенциалов мозга не только их временных, но и пространственных параметров.
Изучение пространственной синхронизации биопотенциалов головного мозга потребовало создания новых приборов. Ранее описанные результаты были получены при регистрации ЭЭГ от нескольких (4, 8 иногда 16) пунктов головного мозга. В нашей лаборатории, используя новый метод регистрации ЭЭГ — электроэнцефалоскопию (М. Н. Ливанов, В. М. Ананьев, 1960), удалось зарегистрировать электрическую активность сразу от 50 до 100 точек коры головного мозга. Сопоставляя соритмичность электрической активности разных участков мозга, иными словами, определяя дистантную синхронизацию биопотенциалов, оцениваемую математически по величине кросскорреляционных коэффициентов (то есть по степени соответствия биопотенциалов в разных участках мозга), исследователи смогли более детально описать работу мозга.
Оказалось, что в головном мозгу человека, когда он находится в спокойном состоянии, относительно мало (около 2,8%) участков работают синхронно.
Нужно заметить, что речь идет о высоких значениях коэффициентов корреляции. Они могут изменяться от –1 до +1, а синхронно работающими считались участки мозга, для которых этот показатель равнялся 0,8—1,0. Длительность записи ЭЭГ, по которой определялись синхронность, или «эпоха анализа», равнялась всего 1,5 сек.
Через 15—25 сек после начала выполнения умственной работы (перемножение двух двухзначных чисел) число точек головного мозга, работающих синхронно, т. е. взаимосвязанно, увеличивалось в несколько раз.
Интересно, что такие точки располагались преимущественно в лобных долях, принимающих активное участие в интеллектуальных действиях человека. Кроме того, этот процесс более отчетливо проявлялся в левом полушарии, которое у большинства людей (правшей) доминирует над правым полушарием. Чем труднее решалась предложенная задача, тем обширнее и длительнее выявлялись эти изменения.
Если испытуемый принимал терапевтическую дозу аминазина (25 мг), который блокирует влияние глубинных отделов головного мозга (ретикулярной формации) на кору, то выполнение умственного задания замедлялось и соответственно уменьшалась синхронность в лобовых отделах коры.
Сотрудником нашей лаборатории Н. А. Гавриловой было обнаружено, что при психических заболеваниях (некоторые формы шизофрении, эпилепсии) даже в покое резко увеличивается число синхронно работающих точек мозга (особенно при выраженном систематизированном бреде), но их расположение сдвигается к срединным отделам полушария.
Во время умственной нагрузки число синхронно работающих точек мозга у таких больных иногда даже уменьшалось. Эти результаты показывают, что при психических заболеваниях значительно нарушается распределение нервных процессов в ЦНС.
Следовательно, запись и анализ электрической активности нескольких участков головного мозга показали, что таким образом можно получить дополнительную информацию о деятельности мозга. Вставал вопрос о физиологической значимости синхронности процессов, протекающих в различных пунктах головного мозга. Для чего эти пункты начинали работать в унисон?
Можно предполагать, что в дистантной синхронности колебаний биопотенциалов отражаются условия, которые необходимы для осуществления связи между соответствующими участками мозга. Чтобы детально проверить это предположение, понадобились исследования на лабораторных животных