СВЯЗЬ ПЕРИОДИЧЕСКИХ МОДУЛЯЦИЙ СЕРДЕЧНОГО РИТМА С УРОВНЕМ АКТИВНОСТИ СЕНСОМОТОРНОЙ КОРЫ
PDF

Ключевые слова

вариабельность сердечного ритма
структура периодических модуляций сердечного ритма
электроэнцефалография
активация сенсомоторной коры
десинхронизация ЭЭГ
частотный и спектральный анализ

Как цитировать

Павлов, К. И., Мухин, В. Н., Сырцев, А. В., Архимук, А. Н., Андиева, Н. М., & Петренко, М. И. (2019). СВЯЗЬ ПЕРИОДИЧЕСКИХ МОДУЛЯЦИЙ СЕРДЕЧНОГО РИТМА С УРОВНЕМ АКТИВНОСТИ СЕНСОМОТОРНОЙ КОРЫ. Российский физиологический журнал им. И. М. Сеченова, 106(2), 205–223. https://doi.org/10.31857/S0869813920020089

Аннотация

Актуальность исследования обусловлена недостатком работ, дающих физиологическое обоснование параметров вариабельности сердечного ритма и ее связи с биоэлектрической активностью сенсомоторной коры головного мозга в процессе когнитивной деятельности. Цель исследования: определить связи периодических модуляций сердечного ритма с уровнем активности сенсомоторной коры в процессе когнитивной деятельности. Объем выборки составил 42 курсанта первого курса Военного института (военно-морского) Военного учебно-научного центра Военно-морского флота «Военно-морская академия». Средний возраст обследуемых ‒ 18±0,7 лет. Использовались методы электроэнцефалографии и электрокардиографии. Взаимосвязь вариабельности сердечного ритма с уровнем активности сенсомоторной коры головного мозга оценивалась одновременно с предъявлением психофизиологических методик – «Красно-черные таблицы Шульте–Платонова», «Часы с поворотом», «Реакция на движущийся объект» (РДО), «Устный счет» при закрытых глазах. Эти методики были направлены на оценку восприятия, селективного внимания, рабочей памяти, пространственной ориентации и мышления.

Установлено, что при решении задач на восприятие изменений пространственно-временных событий (РДО) обнаруживаются отрицательные корреляции между активностью сенсомоторной коры левого полушария и значениями амплитуд модуляций сердечного ритма в частотной зоне около 0,05 (0,043-0,056) колебаний на кардиоинтервал (кол/ки). При выполнении арифметических задач (Устный счет при закрытых глазах) такие корреляции обнаружены на частотах около 0,13 кол/ки (0,126-0,136 кол/ки), а в ходе выполнения задач на пространственную ориентацию (Часы с поворотом) – на частотах около 0,44 кол/ки (0,430-0,446 кол/ки).

Связь амплитуды модуляций на частотах 0,3 – 0,45 кол/ки с уровнями активности сенсомоторной коры стабильно отмечается во всех функциональных пробах. Процессы активации сенсомоторной коры, вызванные когнитивной нагрузкой, сопровождаются уменьшением амплитуды периодических колебаний сердечного ритма на частотах от 0,05 до 0,13 кол/ки.

https://doi.org/10.31857/S0869813920020089
PDF

Литература

Мухин В.Н., Яковлев Н.М. Связь вариабельности сердечного ритма с психической работоспособностью Рос физиол журн им. И.М. Сеченова. 97(8):838-842. 2011. [Mukhin V.N., Yakovlev N.M. Association between level of intelligence and heart rate variability. Russ J Physiol. 97(8):838-842. 2011. (In Russ)].

Мухин В.Н., Яковлев Н.М., Клименко В.М. Связь вариабельности сердечного ритма с уровнем активации лобной коры. Рос физиол журн им. И.М. Сеченова. 97(11):1281-1288. 2011. [Mukhin V.N., Yakovlev N.M., Klimenko V.М. Association of heart rate variability and frontal cortex activation. Russ J Physiol. 97(11):1281-1288. 2011. (In Russ)].

Павлов К.И., Сырцев А.В., Мухин В.Н., Архимук А.Н., Михеев А.В., Копытова Ю.С., Хамитова Е.А., Сысоев В.Н., Петренко М.И. Определение информативности электрофизиологических показателей для оценки военно-профессиональной адаптации курсантов военно-морского института. Авиакосм и экологич медицина. 53(3):57-66. 2019. [Pavlov K.I., Syrtsev A.V., Mukhin V.N., Arkhimuk A.N., Mikheev A.V., Kopytova Yu.S., Khamitova Е.А., Sysoev V.N., Petrenko M.I. Analysis of informativity of electrophysiological data in context of rating military occupational adaptation of naval school students Aviakosm i Ekologich Meditsina 53(3):57-66. 2019. (In Russ)].

Mahinrad S., Jukema J.W., van Heemst D., Macfarlane P.W., Clark E.N., de Craen A.J., Sabayan B. 10-Second heart rate variability and cognitive function in old age. Neurology. 86(12): 1120–1127. 2016.

Mahinrad S., Van Heemst D., Macfarlane P.W., Stott D.J., Jukema J.W., De Craen A.J., Sabayan B. Short-term heart rate variability and cognitive function in older subjects at risk of cardiovascular disease. J Hypertens. 33: 33–40. 2015.

Muthukrishnan S.P., Gurja J.P., Sharma R. Does Heart Rate Variability Predict Human Cognitive Performance at Higher Memory Loads? Indian J Physiol Pharmacol. 61(1): 14–22. 2017.

Stenfors C.U., Hanson L.M., Theorell T., Osika W.S. Executive Cognitive Functioning and Cardiovascular Autonomic Regulation in a Population-Based Sample of Working Adults. Front Psychol. 7:1536. 2016.

Whitehurst L.N., Cellini N., McDevitt E.A., Duggan K.A., Mednick S.C. Autonomic activity during sleep predicts memory consolidation in humans. Proc Natl Acad Sci USA. 113(26):7272-2277. 2016.

Luque-Casado A., Perales J.C., Cárdenas D., Sanabria D. Heart rate variability and cognitive processing: The autonomic response to task demands. Biol Psychol. 113: 83-90. 2016.

Delgado-Moreno R., Robles-Pérez J.J., Clemente-Suárez V.J. Combat Stress Decreases Memory of Warfighters in Action. J Med Syst. 41(8): 124. 2017.

Sayers B.M. Analysis of heart rate variability. Ergonomics. 16:17-32. 1973.

Taylor J.A., Carr D.L., Myers C.W. Eckberg D.L. Mechanisms underlying verylow frequency RR-interval oscillation in humans. Circulation. 98:547-555. 1998.

Aksyonov V.V. Methodical bases of cybernetic analysis of heart rate. In: Heart rate in sportsmen.Ed. Baevskiy RM. Fizkultura i sport. Moscow. 1986.

Pomeranz B., Macaulay R.J.B., Caudill M.A., Kutz I., Adam D., Gordon D., Kilborn K.M., Barger A.C., Shannon D.C., Cohen R.J., Benson M. Assessment of autonomic function in humans by heart rate spectral analysis. Am J Physiol. 248:151-153. 1985.

Akselrod S., Gordon D., Ubel F.A., Shannon D.C., Barger A.C., Cohen R.J. Power spectrum analysis of heart rate fluctuation: a quantitative probe of beat to beat cardiovascular control. Science. 213: 220-222. 1981.

Vetter R., Celka P., Vesin J.M., Thonet G., Pruvot E., Fromer M., Scherrer U., Bernardi L. Subband modeling of the human cardiovascular system: new insights into cardiovascular regulation. Ann Biomed Eng. 26(2):293-307. 1998.

Зенков Л.Р., Ронкин М.А. Функциональная диагностика нервных болезней: руководство для врачей. 5-изд. М. Медпресс-информ. 2013. [Zenkov L.R., Ronkin M.A. Funktsionalnaya diagnostika nervnykh bolezney: rukovodstvo dlya vrachey. 5-izd. [Functional diagnosis of nervous diseases: a guide for physicians.] 5th ed. Moscow. Medpress-inform. 2013. (In Russ)].

Pavlov K.I., Syrtsev A.V., Mukhin V.N., Archimuk A.N., Mikheeva E.A., Nikolaeva S.V., Andieva N.M., Kamenskaya V.G., Petrenko M.I. The effect of environmental factors on cognitive functions of cadets of military institute. Izvestiya Atmospheric and Oceanic Physics. 55(10). 2019.

Павлов К.И., Мухин В.Н., Сырцев А.В., Архимук А.Н., Сысоев В.Н., Петренко М.И. Вариабельность сердечного ритма в изучении когнитивных функций и военно–профессиональной адаптации. Мед. академ. журн. 17(4):7-16. 2017. [Pavlov K.I., Mukhin V.N., Syrtsev A.V., Archimuk A.N., Sysoev V.N., Petrenko M.I. Heart rate variability method in the study of cognitive functions and military occupational adaptation (literature review). Med Academ J. 17(4):7-16. 2017. (In Russ)].

Wittling W., Block A., Genzel S., Schweiger E. Hemisphere asymmetry in parasympathetic control of the heart. Neuropsychologia. 36(5):461-468. 1998.

Zamrini E.Y., Meador K.J., Loring D.W., Nichols F.T., Lee G.P., Figueroa R.E. Unilateral cerebral inactivation produces differential left/right heart rate responses. Neurology. 40:1408–1411. 1990.

Yoon B.W., Morillo C.A., Cechetto D.F., Hachinski V. Cerebral hemispheric lateralization in cardiac autonomic control. Arch Neurol. 54:741-744. 1997.

Avnon Y., Nitzan M., Sprecher E., Rogowski Z., Yarnitsky D. Autonomic asymmetry in migraine: augmented parasympathetic activation in left unilateral migraineurs Brain. 127(9): 2099–2108. 2004.