№ 3 / 2012 / 5-20

УДК 612.821: 612.822.3

Авторы: Афтанас Л.И.¹, Брак И.В.², Рева Н.В.³, Павлов С.В.⁴

Цель работы. Оборонительный рефлекс сердца (ОРС) характеризуется динамическим профилем специфических изменений артериального давления (АД) и частоты сердечных сокращений (ЧСС) в ответ на интенсивный безусловный аверсивный раздражитель и отражает активацию оборонительной мотивационной системы и программ оборонительного копинга. Цель работы – в условиях активации оборонительной мотивационной системы в модели ОРС по данным анализа динамики кардиоваскулярной реактивности и сопутствующей осцилляторной активности различных областей коры головного мозга оценить роль осцилляторных систем мозга в формировании индивидуальной кардиоваскулярной стресс-реактивности. Материал и методы. У здоровых испытуемых (n = 39) регистрировали 64-канальную ЭЭГ одновременно с гемодинамическими (поударно, «beat-by-beat») и нейровегетативными показателями во время индукции трех последовательных ОРС. На основании отсутствия/наличия длиннолатентного увеличения систолического АД были сформированы группы испытуемых с низкой и высокой реактивностью. Осцилляторную динамику оценивали с помощью технологии вызванной синхронизации/десинхронизации ЭЭГ в различных частотных диапазонах. Результаты. Впервые выявлены значимые сопряжения тета-2-мощности (6–8 Гц) в переднецентральной коре с показателями коротколатентной реактивности ЧСС, ударного объема (УО) и АД. По данным анализа альфа-2-активности ЭЭГ установлено, что длиннолатентное повышение АД и удержание его на повышенных значениях у высокореактивных испытуемых характеризуется отсутствием фазы вызванной альфа-2-синхронизации (10–12 Гц) в переднецентральной коре обоих полушарий мозга во второй половине ОРС. Заключение. Высокочастотные тета- и альфа-осцилляторы ЭЭГ дифференцированно вовлекаются в процессы кардиоваскулярной стресс-реактивности: в центральные механизмы масштабирования (тета-2) и нисходящего («top-down») тормозного контроля (альфа-2) коротко- и длиннолатентной реактивности АД, ЧСС и УО в ОРС.

Fm-тета-осцилляции (6–8 Гц), артериальная гипертония, высокочастотные альфа-осцилляции (10–12 Гц), кардиоваскулярная реактивность, оборонительная мотивационная система, оборонительный рефлекс сердца (ОРС),, осцилляторная активность мозга, психофизиология, связанная с событиями ЭЭГ, система борьбы-бегства, электроэнцефалограмма (ЭЭГ), эмоции

1.   Афтанас Л.И., Брак И.В., Гилинская О.М. и др. Индивидуальная вариабельность сердечно-сосудистой реактивности при реализации защитного кардиорефлекса у человека // Рос. физиол. журн. 2008. 94. (2). 163–173.

2.   Афтанас Л.И., Гилинская О.М., Брак И.В. и др. Динамика реактивности осцилляторов голов­ного мозга и артериального давления в оборонительном рефлексе сердца у больных с гипертонией // Бюл. СО РАМН. 2011. 6. (31). 108–121.

3.   Başar E. Oscillations in «brain-body-mind» – a holistic view including the autonomous system // Brain Res. 2008. 1235. 2–11.

4.   Brotman D.J., Golden S.H., Wittstein I.S. The cardiovascular toll of stress // Lancet. 2007. 370. (9592). 1089–1100.

5.   Chida Y., Steptoe A. Greater cardiovascular responses to laboratory mental stress are associated with poor subsequent cardiovascular risk status: a meta-analysis of prospective evidence // Hypertension. 2010. 55. (4). 1026-1032.

6.   Cole M.W., Pathak S., Schneider W. Identifying the brain’s most globally connected regions// Neuroimage. 2010. 49. (4). 3132–3148.

7.   Cook E.W., Turpin G. Differentiating orienting, startle, and defense response: the role of affect and its implications for psychopathology // Attention and Orienting / Eds. P.J. Lang, R.F. Simons, M.T. Balaban. Hillsdale: Erlbaum, 1997. 137-164.

8.   Delgado L.C., Guerra P., Perakakis P. et al. Psychophysiological correlates of chronic worry: cued versus non-cued fear reaction // Int. J. Psychophysiol. 2009. 74. (3). 280–287.

9.   Eckhardt C.I., Kassinove H., Tsytsarev S.V., Sukhodolsky D.G. A Russian version of the State-Trait Anger Expression Inventory: preliminary data // J. Pers. Assess. 1995. 64. (3). 440–455.

10. Frijda N.H. Impulsive action and motivation // Biol. Psychol. 2010. 84. (3). 570–579.

11. Gruzelier J. A theory of alpha/theta neurofeedback, creative performance enhancement, long distance functional connectivity and psychological integration // Cogn Process. 2009. 10 (1). S101–S109.

12. Holmes S.D., Krantz D.S., Rogers H. et al. Mental stress and coronary artery disease: a multidisciplinary guide // Prog. Cardiovasc. Dis. 2006. 49. (2). 106–122.

13. Jensen O., Tesche C.D. Frontal theta activity in humans increases with memory load in a working memory task // Eur. J. Neurosci. 2002. 15. 1395–1399.

14. Kassinove H., Sukhodolsky D.G., Eckhardt C.I., Tsytsarev S.V. Development of a Russian State-Trait Anger Expression Inventory // J. Clin. Psychol. 1997. 53. (6). 543–557.

15. Klimesch W., Sauseng P., Hanslmayr S. EEG alpha oscillations: the inhibition-timing hypothesis // Brain Res. Rev. 2007. 53. (1). 63–88.

16. Klimesch W. EEG alpha and theta oscillations reflect cognitive and memory performance: a review and analysis // Brain Res. Rev. 1999. 29. 169-195.

17. Lane R.D., Waldstein S.R., Chesney M.A. et al. The rebirth of neuroscience in psychosomatic medicine, part I: historical context, methods and relevant basic science // Psychosom. Med. 2009. 71. 117–134.

18. Lane R.D., Waldstein S.R., Critchley H.D. et al. The rebirth of neuroscience in psychosomatic medicine, part II: clinical applications and implications for research // Psychosom. Med. 2009. 71. 135–151.

19. Lang P.J., Bradley M.M. Emotion and the motivational brain // Biol. Psychol. 2009. 84. 437–450.

20. Laufs H. Multimodal analysis of resting state cortical activity: what does EEG add to our knowledge of resting state BOLD networks? // Neuroimage. 2010. 52. (4). 1171–1172.

21. Lazarus R.S., Folkman S. Stress, appraisal, and coping. N.Y.: Springer, 1984.

22. Lуpez R., Poy R., Pastor M.C. et al. Cardiac defense response as a predictor of fear learning // Int. J. Psychophysiol. 2009. 74. (3). 229–235.

23. Lovallo W.R. Cardiovascular reactivity: mechanisms and pathways to cardiovascular disease // Int. J. Psychophysiol. 2005. 58. (2–3). 119–132.

24. Marfil M.N.P., Santaella M.C.F., Leуn A.G. et al. Individual differences associated with cardiac defence response: psychophysiological and personality variables // Psychology in Spain. 1999. 3. (1). 54–62.

25. McEwen B.S., Gianaros P.J. Central role of the brain in stress and adaptation: links to socioeconomic status, health, and disease // Ann. N. Y. Acad. Sci. 2010. 1186. 190–222.

26. Meltzer J.A., Fonzo G.A., Constable R.T. Transverse patterning dissociates human EEG theta power and hippocampal BOLD activation // Psychophysiol. 2009. 46. (1). 153–162.

27. Meltzer J.A., Negishi M., Mayes L.C., Constable R.T. Individual differences in EEG theta and alpha dynamics during working memory correlate with fMRI responses across subjects // Clin. Neurophysiol. 2007. 118. (11). 2419–2436.

28. Mitchell D.J., McNaughton N., Flanagan D., Kirk I.J. Frontal-midline theta from the perspective of hippocampal «theta» // Progr. Neurobiol. 2008. 86. 156–185.

29. Newton T.L. Cardiovascular functioning, personality, and social world the domain of hierarchical power // Neurosci. Biobehav. Rev. 2009. 33. 145–159.

30. Obrist P.A. Cardiovascular psychophysiology: A perspective. N.Y.: Plenum Press, 1981.

31. Pfurtscheller G., Lopes da Silva F.H. Event-related EEG/MEG synchronization and desynchronization: basic principles // Clin. Neurophysiol. 1999. 110. (11). 1842–1857.

32. Raghavachari S., Lisman J.E., Tully M. et al. Theta oscillations in human cortex during a working-memory task: evidence for local generators // J. Neurophysiol. 2006. 95. 1630–1638.

33. Ramírez I., Sánchez M.B., Fernández M.C. et al. Differentiation between protective reflexes: cardiac defense and startle // Psychophysiol. 2005. 42. 732–739.

34. Ray W.J., Cole H.W. EEG activity during cognitive processing: influence of attentional factors // Int. J. Psychophysiol. 1985. 3. (1). 43–48.

35. Sammer G., Blecker C., Gebhardt H. et al. Relationship between regional hemodynamic activity and simultaneously recorded EEG-theta associated with mental arithmetic-induced workload // Hum. Brain Mapp. 2007. 28. (8). 793–803.

36. Sánchez-Navarro J.P., Martínez-Selva J.M., Román F., Ginesa T. The effect of content and physical properties of affective pictures on emotional responses// Span J. Psychol. 2006. 9. (2). 145–153.

37. Sauseng P., Griesmayr B., Freunberger R., Klimesch W. Control mechanisms in working memory: a possible function of EEG theta oscillations // Neurosci. Biobehav. 2009. 34. 1015–1022.

38. Schacter D.L. EEG theta waves and psychological phenomena: a review and analysis // Biol. Psychol. 1977. 5. (1). 47–82.

39. Seeley W.W., Menon V., Schatzberg A.F. et al. Dissociable intrinsic connectivity networks for salience processing and executive control // J. Neurosci. 2007. 27. (9). 2349–2356.

40. Sgoifo A., Costoli T., Meerlo P. et al. Individual differences in cardiovascular response to social challenge // Neurosci. Biobehav. Rev. 2005. 29. (1). 59–66.

41. Spielberger C.D., Sydeman S.J. State-Trait Anger Inventory and State-Trait Anger Expression Inventory // The use of psychological testing for treatment planning and outcomes assessment / Ed. M.E. Maurish. Hillsdale: Lawrence Erlbaum Associates, 1994. 300–321.

42. Sridharan D, Levitin D.J., Menon V. A critical role for the right fronto-insular cortex in switching between central-executive and default-mode networks // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2008. 105. (34). 12569–12574.

43. Taylor K.S., Seminowicz D.A., Davis K.D. Two systems of resting state connectivity between the insula and cingulate cortex // Hum. Brain Mapp. 2009. 30. (9). 2731–2745.

44. Thayer J.F., Lane R.D. Claude Bernard and the heart–brain connection: further elaboration of a model of neurovisceral integration // Neurosci. Biobehav. Rev. 2009. 33. 81–88.

45. Treiber F.A., Kamarck T., Schneiderman N. et al. Cardiovascular reactivity and development of preclinical and clinical disease states // Psychosom. Med. 2003. 65. 46–62.

46. Turpin G., Schaefer F., Boucsein W. Effects of stimulus intensity, rise time, and duration on autonomic and behavioral responding: Implication for the differentiation of orienting, startle, and defense responses // Psychophysiol. 1999. 36. 453–463.

47. Vila J., Guerra P., Muсoz M.A. et al. Cardiac defense: from attention to action // Int. J. Psychophysiol. 2007. 66. (3). 169–182.

48.          Womelsdorf T., Johnston K., Vinck M., Everling S. Theta-activity in anterior cingulate cortex predicts task rules and their adjustments following errors // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2010. 107. (11). 5248–5253.

Об авторах (для корреспонденции):

Брак И.В. – научный сотрудник лаборатории психофизиологии, e-mail: brack@physiol.ru

Рева Н.В. – старший научный сотрудник лаборатории психофизиологии, e-mail: n.v.reva@physiol.ru

Павлов С.В. – старший научный сотрудник лаборатории психофизиологии, e-mail: pavlov@physiol.ru