Ритмы мозга

Изучение мю-ритма при нарушениях развития имеет решающее значение для выявления причин двигательных и социальных нарушений. Однако широко используемый экспериментальный протокол мю-ритма, требующий следования инструкциям, является сложным для детей с двигательными и когнитивными нарушениями. Здесь мы представляем инклюзивную экспериментальную процедуру, которая включает пассивное движение рук, наблюдение за закрытыми и открытыми глазами и движениями рук, а также изучаем свойства мю-ритма ЭЭГ, полученного в этой парадигме у 51 типично развивающегося ребенка и взрослого в возрасте от 4 до 31 года. Независимый компонентный анализ (ICA) использовался для разделения компонентов затылочного альфа- и мю-ритма и показал лучшую эффективность, чем поканальный анализ. Выявленные компоненты ВСА мю-ритма локализовались над левой и правой сенсомоторной корой, демонстрируя подавление как пассивного движения руки, так и наблюдения за движением руки, а также отсутствие разницы в мощности при закрытых и открытых глазах. Межполушарных различий не наблюдалось. Компоненты альфа-ритма ВСА локализуются в затылочных областях и демонстрируют характерное для состояния открытого глаза угнетение. Частота мю-ритма пикового подавления пассивного движения рук, а также степень подавления увеличивались с возрастом. Активность мю-ритма бета-диапазона, будучи менее выраженной, также подавлялась как при пассивном движении руки, так и при наблюдении за движением руки, причем в меньшей степени, чем альфа-диапазон мю при пассивном движении руки. Таким образом, мы подтвердили классические свойства мю-ритма и впервые показали траекторию развития свойств мю-ритма, полученных при пассивном движении руки. Предлагаемый экспериментальный протокол и конвейер могут быть использованы в дальнейшем при изучении мю-ритма в сложных популяциях.

Спонтанная ЭЭГ содержит важную информацию о свойствах нейронных сетей, которая ценна для понимания различных неврологических и психиатрических состояний. Синдром Ретта (RTT) — редкое нарушение нервного развития, вызванное мутацией гена MECP2. РТТ характеризуется тяжелыми двигательными нарушениями, препятствующими адекватной оценке когнитивных функций. Здесь мы исследуем параметры ЭЭГ, полученные в условиях отсутствия зрительного входа из 28-канальной системы у 23 пациентов с синдромом Ретта и 38 их типично развивающихся сверстников в возрасте от 3 до 17 лет. Подтверждая предыдущие результаты, RTT показал увеличение лобно-центральной тета-мощности (4–6,25 Гц), что коррелирует с прогрессированием заболевания. Мощность альфа-сигнала (6,75–11,75 Гц) во многих регионах, напротив, снизилась в RTT, что также соответствует общему фоновому замедлению, о котором сообщалось ранее. Среди новых результатов мы обнаружили увеличение мощности гамма-излучения (31–39,5 Гц) на лобных, центральных и височных электродах, что указывает на повышенное соотношение возбуждения/торможения. Долгосрочная временная корреляция, измеренная с помощью анализа колебаний без тренда в диапазоне 6–13 Гц, также была увеличена, что указывает на более предсказуемый характер колебаний в RTT. Общие измеренные параметры ЭЭГ позволяют дифференцировать группы с высокой точностью, значение ROC AUC составляет 0,92±0,08, что указывает на клиническую значимость.

Синдром Потоцкого-Лупского (СПТЛС) — редкое заболевание, связанное с дупликацией 17p11.2, которое может лежать в основе широкого спектра врожденных аномалий и гетерогенных поведенческих фенотипов. Наряду с задержкой развития и умственной отсталостью, часто сообщается, что аутистические черты являются наиболее распространенными среди пациентов с PTLS. Чтобы внести свой вклад в обсуждение роли расстройства аутистического спектра (РАС) в фенотипе PTLS, мы представляем случай девочки-подростка с dup(17) de novo (p11.2p11.2) без особенностей РАС, уделяя особое внимание -углубленные клинические, поведенческие и электрофизиологические (ЭЭГ) оценки. Среди особенностей ЭЭГ мы обнаружили атипичные пик-медленные волны и уникальную пилообразную острую волну частотой 13 Гц, которая ранее не была описана ни у одного другого пациента. Спектральная плотность мощности ЭЭГ в состоянии покоя была типичной для нашего пациента только со значениями нелинейной динамики ЭЭГ: сложность Хьорта и фрактальная размерность были резко снижены по сравнению с нейротипичными сверстниками пациента. Здесь мы также суммируем результаты ранее опубликованных отчетов о PTLS, которые указывают на примерно 21% случаев РАС при PTLS, которые могут быть необъективными, принимая во внимание методологические ограничения. Среди пациентов с PTLS более стабильными были умственная отсталость и речевые и языковые расстройства.

Паралингвистические особенности, такие как просодия (темп, громкость и тембр), являются важным маркером эмоционального состояния говорящего. Аномальная обработка эмоциональной просодии может привести к нарушению социального поведения, связанному с расстройством аутистического спектра (РАС).

Метод
В нашем исследовании приняли участие две группы детей: группу РАС составили 30 дошкольников от 4 до 6 лет и 24 типично развивающихся (ТР) сверстников. Электроэнцефалограмму (ЭЭГ) регистрировали в ответ на сочетание произнесенных слогов со следующими видами эмоциональной просодии: радость, гнев, печаль, страх и спокойствие.

Полученные результаты
Дети с РАС и ТД показали схожую колебательную реакцию ЭЭГ на просодии страха и гнева. Достоверные групповые различия в спектральной плотности мощности (СПМ) были обнаружены для грустных и радостных интонаций. Различия PSD между парами интонаций, такими как радостная и грустная, грустная и нейтральная или радостная и нейтральная, были достоверно выше в контрольной группе, чем в группе с РАС. ЭЭГ-ответы на аффективную просодию также продемонстрировали меньшую асимметрию полушарий в группе с РАС, чем в группе TD.

Выводы
Наши результаты показывают, что трудности в распознавании эмоциональной просодии у детей с аутизмом могут быть основаны на атипичной обработке специфических акустических особенностей, кодирующих различия между грустными, нейтральными и радостными интонациями, и могут лежать в основе дефицита эмоционального восприятия у людей с РАС.

В экспериментах по наблюдению и выполнению социальных жестов уровень подавления мю-ритма связан с активностью системы зеркальных нейронов (ЗНС), отвечающей за восприятие и понимание невербальных сигналов в социальном общении. В свою очередь, хотя активность МНС может быть связана прежде всего с эмпатией, она также связана с другими психологическими и демографическими факторами, влияющими на эффективность корковых нейронных сетей. В данном исследовании мы проверили влияние эмпатии, уровня состояния и личностной тревожности, наличия и количества детей, а также возраста на уровень мю-супрессии у 40 женщин. Использовалась 32-канальная ЭЭГ, регистрируемая во время наблюдения, и синхронное выполнение различных движений рук. Для декомпозиции и выделения левополушарного компонента мю-ритма использовали метод ICA infomax. Мю-супрессия была выше у женщин с одним ребенком, с более высоким уровнем эмпатии и с более низким уровнем тревожности. Возможно, активность MNS сильнее у женщин во время родительской опеки.