11.4. Электрофизиологические корреляты организации

движения

Электрофизиологические методы используются для изучения разных сторон двигательной активности, и, в первую очередь, тех из них, которые недоступны прямому наблюдению. Ценную инфор­мацию о физиологических механизмах организации движения да­ют методы оценки взаимодействия зон коры мозга, анализ локаль­ной ЭЭГ и потенциалов, связанных с движением, а также регист­рация активности нейронов.

Исследование межзональных связей биопотенциалов мозга по­зволяет проследить динамику взаимодействия отдельных зон коры на разных этапах выполнения движения, при обучении новым Двигательным навыкам, выявить специфику межзонального взаи­модействия при разных типах движений.

Пространственная синхронизация (ПС), т.е. синхронная дина­мика электрических колебаний, регистрируемых из разных точек больших полушарий, отражает такое состояние структур мозга, при котором облегчается распространение возбуждения и соз­даются условия для межзонального взаимодействия. Метод реги­страции ПС был разработан выдающимся отечественным физио­логом М.Н. Ливановым.

Исследования ритмических составляющих ЭЭГ отдельных зон и их пространственно-временных отношений у человека во время вы­полнения произвольных движений дал реальную возможность по­дойти к анализу центральных механизмов функциональных взаимо­действий, складывающихся на системном уровне при двигатель­ной деятельности. Корреляционный анализ ЭЭГ, зарегистрирован­ной во время выполнения ритмических движений, показал, что у человека в корковой организации движений принимают участие не только центры моторной коры, но также лобные и нижнетемен­ные зоны.

Обучение произвольным движениям и их тренировка вызыва­ют перераспределение межцентральных корреляций корковых биопотенциалов. В начале обучения общее число центров, вовле­ченных в совместную деятельность, резко возрастает, и усиливают­ся синхронные отношения ритмических составляющих ЭЭГ мотор­ных зон с передними и задними ассоциативными областями. По ме­ре овладения движением общий уровень ПС значительно снижа­ется, и, напротив, усиливаются связи моторных зон с нижнетемен­ными.

Важно отметить, что в процессе обучения происходит перестрой­ка ритмического состава биопотенциалов разных зон коры: в ЭЭГ начинают регистрироваться медленные ритмы, совпадающие по ча­стоте с ритмом выполнения движений. Эти ритмы в ЭЭГ челове­ка получили название «меченых». Такие же меченые колебания бы­ли обнаружены у детей дошкольного возраста при совершении ими ритмических движений на эргографе.

Систематические исследования ЭЭГ человека во время осуще­ствления циклической (периодически повторяющейся) и ацикли­ческой двигательной активности позволили обнаружить значитель­ные изменения в динамике электрической активности коры боль­ших полушарий. В ЭЭГ происходит усиление как локальной, так 0 дистантной синхронизации биопотенциалов, что выражается в на­растании мощности периодических составляющих, в изменениях частотного спектра авто- и кросскоррелограмм, в определенной со-настройке максимумов частотных спектров и функций когерентно­сти на одной и той же частоте.

ПС и время реакции. Время реакции — один из наиболее про­стых двигательных показателей. Поэтому особый интерес предста­вляет тот факт, что даже простая двигательная реакция может иметь различающиеся физиологические корреляты в зависимости от уве­личения или сокращения ее длительности. Так, при сопоставле­нии картины межцентральных корреляционных отношений спект­ральных составляющих ЭЭГ мозга со временем простой двигатель­ной реакции выяснилось, что перестройка пространственно-вре­менных отношений ЭЭГ ассоциативных зон связана с временем ре­акции на заданный стимул. При быстрых реакциях у здорового че­ловека чаще всего высокие корреляционные связи биопотенциа­лов возникали в обеих нижнетеменных областях (несколько боль­ше в левом полушарии мозга). Если время реакции возрастало, это сопровождалось синхронизацией биопотенциалов в лобных отде­лах коры и из взаимодействия исключалась нижнетеменная область левого полушария. Кроме того, была обнаружена зависимость ме­жду величинами фазовых сдвигов альфа-ритма, зарегистриро­ванного в лобных, прецентральных и затылочных областях моз­га и скоростью простой двигательной реакции.

Важно отметить, что усиление синхронизации биопотенциалов наступает у человека уже в предрабочем состоянии в процессе со­средоточения перед двигательным действием, а также при мыслен­ном выполнении движений.

ПС и специфика движения. Кроме неспецифического усиле­ния пространственной синхронизации биопотенциалов было отме­чено ее выраженное избирательное нарастание между зонами коры, непосредственно участвующими в организации конкретного двигательного акта. Например, наибольшее сходство в электриче­ской активности устанавливается: при движении рук — между лоб­ной областью и моторным представительством мышц верхних ко­нечностей; при движении ног — между лобной областью и мотор­ным представительством мышц нижних конечностей. При точно­стных действиях, требующих тонкой пространственной ориента­ции и зрительного контроля (стрельба, фехтование, баскетбол) усиливаются взаимодействия между зрительными и моторными обла­стями.

Была выявлена сложная динамика ПС биопотенциалов различ­ных участков мозга у спортсменов при выполнении различных упраж­нений и показана зависимость нарастания взаимодействия ритмиче­ских составляющих ЭЭГ от режима двигательной деятельности, от квалификации спортсменов, от способности человека решать такти­ческие задачи, от сложности ситуации. Так, у спортсменов высокой квалификации межцентральные взаимодействия выражены гораздо интенсивнее и локализованы более четко. Выяснилось также, что более сложные двигательные задачи требуют для своего успешно­го решения более высокого уровня пространственной синхрониза­ции ритмов ЭЭГ, а время решения тактических задач коррелирует со скоростью нарастания межцентральных взаимодействий. При этом двигательный ответ следует после достижения максимума синхрон­ности биопотенциалов в коре головного мозга.

В совокупности исследования ПС биопотенциалов мозга у чело­века позволили установить, что при выполнении простых и слож­ных двигательных актов во взаимодействия вступают разные цент­ры мозга, образуя при этом сложные системы взаимосвязанных зон с фокусами активности не только в проекционных, но и в ассоци­ативных областях, особенно лобных и нижнетеменных. Эти меж­центральные взаимодействия динамичны и изменяются во времени и пространстве по мере осуществления двигательного акта.