Исследование генетических детерминант  психологических особенностей человека бурно развивающаяся область генетики поведения.  Основное  внимание специалисты в области генетики поведения уделяют исследованию наследственной детерминации когнитивной и личностной сферы человека (Eaves et al.,1989; Plomin R., Rende R.,1991), тогда как  особенности функционирования центральной нервной системы исследуются значительно меньше. На наш взгляд, это весьма существенный пробел, поскольку особенности структуры и функций нервной системы являются опосредующим звеном в цепи “ген-поведение”. Между генами и поведением находится целый ряд уровней организации - клеточный, межклеточный, уровень функциональных органов и уровень целостной индивидуальности. Как известно, наследуется не само  поведение, наследуется ДНК (самореплицирующаяся структура, передающая “информацию” от одного поколения к другому). ДНК кодирует белки из которых строятся клетки (нейроны), клетки в свою очередь взаимодействуют друг с другом, определяя структуру и функции мозга. Поведение же индивида определяется развитием структуры и функций  мозга в процессе взаимодействия со средой. Исследование природы индивидуальных различий структуры и функций мозга дает возможность лучше понять поведение человека.

Исследование генетической конституции структурных и функциональных характеристик центральной нервной системы особенно сложно у человека. Это связано с общими для всей генетики человека проблемами - (длительный жизненный цикл и невозможность экспериментального скрещивания. Животные часто используются как модель для генетического анализа механизмов, с помощью которых различия в физиологии мозга приводят к различиям в поведении. Получен ряд интересных данных о влиянии генов на развитие нервной системы и, соответственно, поведение. Однако, наличие межвидовых различий и уникальная роль человеческого мозга не дает оснований для прямого переноса закономерностей полученных на животных. Исследования нейронных механизмов поведения животных совершенно недостаточно для понимания сложных психологических и психофизиологических феноменов на уровне человека.

Тем не менее существующие в психофизиологии неинвазивные методы дают возможность подойти к анализу деятельности мозга. Для этого в психофизиологических исследованиях используют регистрацию биоэлектрической активности мозга (электроэнцефалограмма, вызванные потенциалы, вызванные магнитные поля). В данном обзоре, в связи с ограниченностью объема, мы проанализируем работы посвященные генетическим исследованиям только  электроэнцефалограммы.

 Целый ряд эмпирических данных свидетельствует о наличии определенных связей между параметрами ЭЭГ и психологическими особенностями человека. Параметры ЭЭГ связаны с широким кругом поведенческих и когнитивных характеристик. Большое значение для практики имеет использование ЭЭГ в клинике для диагностики различной мозговой патологии или уточнения диагноза. Регистрация ЭЭГ успешно используется не только для диагностики эпилептических припадков, но и для мониторинга эффективности приема больными тех или иных препаратов.

ЭЭГ - сложная, комплексная характеристика деятельности мозга, и тем не менее, это достаточно стабильная характеристика индивида  (Stassen et all., 1987; Pollock et al. 1991; Salinsky et al. 1991,Gasser et al., 1985).

Вначале генетические  исследования ЭЭГ основывались на визуальном анализе ЭЭГ. Используя метод “слепой” классификации, оценивали идентичность рисунка ЭЭГ у монозиготных (МЗ) и дизиготных (ДЗ) близнецов. Первые же исследования, проведенные в конце 30-40-х годов показали высокое сходство общего рисунка ЭЭГ у членов МЗ пары. Как правило, различия МЗ не превышали различий между двумя отрезками ЭЭГ одного человека, записанными в разные дни (Davis, Davis, 1936, Raney, 1939, Lennox et. al 1945, Dummermuth, 1968). Однако наиболее убедительные данные были получены  Джуель-Нильсеном и Харвальдом (Juel-Nielsen, Harvald, 1958), которые показали, что различные параметры ЭЭГ у разлученных МЗ близнецов практически идентичны.

Таким образом, даже при простом визуальном  анализе можно установить, что ЭЭГ МЗ близнецов более сходны, чем ДЗ близнецов. Очевидно, однако, что основной недостаток визуального анализа - субьективность и, как следствие, низкая надежность - может сказываться и на результатах генетического анализа. В последующие годы исследователи используют в своих работах  более сложные математические способы обработки, позволяющие получить точные количественные описания  ЭЭГ. Остановимся более подробно на этих работах. 

Электроэнцефалограмма покоя. Систематические генетические исследования  ЭЭГ проводились Ф. Фогелем (1958, 1962а, 1962б). Первое же исследование было проведено на большой выборке (100 пар МЗ и 98 пар ДЗ ) близнецов. Не только в состоянии покоя, но и при различных функциональных нагрузках (гипервентиляция, гипоксия и сон). Фиксировался  ряд показателей - доминирующая частота ЭЭГ, альфа-индекс, амплитуда альфа-ритма, процент совпадения альфа-волн по фазе, регулярность а-ритма. Анализ количественных параметров ЭЭГ показал, что МЗ близнецы практически идентичны по показателям альфа-индекса ЭЭГ (процент времени, в течении которого в ЭЭГ наблюдается выраженный альфа-ритм), амплитуды и частоты альфа ритма. Различия между МЗ близнецами были не больше, чем у одного и того же человека при повторной регистрации ЭЭГ. Это дало Ф.Фогелю основание для вывода о наследственной обусловленности  ЭЭГ.  Последующие работы подтвердили выводы Фогеля. В исследовании Е.Инуя (Inouye E., 1961)  вычислялся коэффициент наследуемости Хольцингера для суммарных мощностей* шести частотных диапазонов ЭЭГ в состоянии покоя и при зрительной стимуляции световыми вспышками различной частоты.  Максимальные значения коэффициента наследуемости Хольцингера (0,7-0,9) были получены для мощности а-ритма - как в покое, так и при функциональных нагрузках. Характерно, что в левом полушарии наибольшие оценки наследуемости были получены для тэта- и альфа-ритмов, а в правом - для альфа- и бэта. При световой стимуляции низкой частоты наследуемость была выше для показателей бэта-диапазона. В связи с этим автор предположил, что сильная стимуляция вызывает сдвиги на ЭЭГ, пределы которых детерминированы генетически. К сожалению, исследование Е. Инуя выполнено на слишком маленькой выборке, что снижает достоверность полученных данных. 

В работе М. Камитаке (Kamitake, 1963) исследовалась наследственная обусловленность суммарной мощности разных диапазонов ЭЭГ. Параметры всех частотных диапазонов (от1 до 60 гц) ЭЭГ покоя оказались наследственно обусловленными, но в разной степени; максимальные значения коэффициентов  наследуемости были получены для альфа-ритма. В исследовании Дж. Янга (Young e. a., 1972)  максимальное сходство МЗ наблюдалось по показателям бета-ритма (13,5-26 гц) - только для этого диапазона разница в уровне внутрипарного сходства МЗ и ДЗ близнецов оказалась достоверной. Интересные результаты получил Ликкен с соавторами (Lykken e. a., 1974). Спектры мощности ЭЭГ оказались чрезвычайно похожими у МЗ близнецов, в отличие от ДЗ, что свидетельствует о преобладающей роли наследственных факторов в их формировании. Внутрипарные корреляции МЗ близнецов оказались высокими для всех изучавшихся показателей ЭЭГ, приближаясь по своей величине к таковым для морфологических признаков - длины и веса тела.  Внутриклассовые корреляции МЗ для  различных частотных диапазонов колебались от 0,76 до 0,86 в группе МЗ близнецов, а в группе ДЗ - от -0,2 до 0,15. Эти корреляции значительно ниже, чем можно ожидать, исходя из предположения об аддитивности генетических  влияний. Условия регистрации ЭЭГ в исследовании Ликкена несколько отличались от обычных: ЭЭГ записывалась  у испытуемых в состоянии гипноза. Повторный эксперимент, проведенный в 1982 году, дал те же результаты (Lykken e. a., 1982). Для спектральной плотности практически во всех диапазонах (кроме бета - Lykken, 1982) Rмз в несколько раз превышает Rдз, а Rдз во многих случаях близок к нулю. Данный факт свидетельствует о неаддитивном типе наследования спектральных плотностей ритмических составляющих ЭЭГ. Ликкен (Lykken, 1982) называет такие признаки, по которым сходство МЗ значительно превышает сходство ДЗ, эмерджентными (emergenic traits). Наследственная передача таких признаков обеспечивается полигенными механизмами. Для проявления определенного признака необходимо определенное сочетание нескольких генов, передающихся от родителя к потомку случайным образом. Поскольку МЗ близнецы имеют идентичный набор генов, их сходство по эмерджентным признакам также достаточно велико. Для ДЗ близнецов и других близких родственников вероятность наличия одинакового набора генов убывает в геометрической прогрессии в соответствии с увеличением числа генов, определяющих данный конкретный признак.

В СССР генетические исследования ЭЭГ начали проводить  в 1970-х годах. В одной из первых подобных работ (Н.Ф. Шляхта,1972) различий в уровне сходства ЭЭГ у МЗ и ДЗ близнецов подросткового возраста (14-16 лет)  не было обнаружено. При обследовании выборки взрослых близнецов было установлено, что сходство по некоторым параметрам ЭЭГ (суммарные энергии всех пяти ритмов - дельта, тета, альфа,бета-1 и бета-2) значительно выше у МЗ близнецов.

Используя широкий набор количественных параметров ЭЭГ, полученных в результате ручной и автоматической обработки ЭЭГ, Т.А.Мешкова (1978) получила оценки их генетической обусловленности в разных областях мозга  (F3, F4, C3, C4, P3, P4, T3, T4, O1, O2). Для анализа данных использовали метод разложения фенотипической дисперсии на генетические и средовые составляющие. Оказалось, что более высокие оценки наследуемости имеют показатели альфа-ритма, по сравнению с другими частотными диапазонами, и ЭЭГ правого полушария, по сравнению с левым. Доля генетических компонентов фенотипической дисперсии колебалась от 46% до 96% для разных параметров и разных областей мозга. Наименьшие генотипические влияния (46%) были обнаружены для ЭЭГ левой височной области коры. По мнению автора, это связано с филогенетическим возрастом (она появляется достаточно поздно в филогенезе) этой области мозга, длительностью ее созревания в онтогенезе, а также особой ролью в осуществлении речевых функций.  К сожалению, выборка в данном исследовании была слишком мала для получения статистически значимых результатов при анализе большинства изучавшихся параметров ЭЭГ.

В последние годы показана гетерохронность созревания отдельных частотных составляющих альфа-ритма. В.В. Алферова и Д.А Фарбер. (1990) выделяют три основных поддиапазона альфа (альфа 1 -7,7-8,9Гц; альфа 2 - 9,3-10,5 Гц; альфа 3 - 10,9-12,5 Гц), динамика изменения которых существенно изменяется в онтогенезе. В возрасте от 4 до 8 лет доминирует поддиапазон альфа 1, после 10 лет доминирует альфа 2, а альфа 3 достигает максимума выраженности к 16-17 годам. Эти данные могут свидетельствовать об относительной  функциональной независимости указанных диапазонов и, возможно, различной их природе. Проверке этого предположения было посвящено исследование - Н.В. Гавриш и С.Б.  Малых (1994) спектральных характеристик  широкополосного альфа-диапазона и его отдельных составляющих у детей 6-8 лет (26 пар МЗ и 22 пар ДЗ). Для генетического анализа  использовали метод подбора моделей для данных по спектральным плотностям альфа-диапазона.

Полученные результаты позволяют сделать заключение о различной природе межиндивидуальной изменчивости отдельных частотных составляющих альфа-ритма. При этом наблюдается следующая закономерность: чем позже в онтогенезе составляющая альфа-ритма становится доминирующей формой активности, тем меньшую роль в семейном сходстве играют генетические факторы. Индивидуальные различия низкочастотной составляющей альфа-ритма во всех областях, кроме правой лобной области обусловлены аддитивными генетическими влияниями и случайными эффектами средовых факторов. Изменчивость же высокочастотной составляющей альфа-ритма детерминирована в большинстве областе мозга систематическими и случайными эффектами среды. Поддиапазон с частотой 9,5-11,0 Гц занимает промежуточное положение. Эти результаты свидетельствуют о том, что при генетическом анализе ЭЭГ неправомерно напрямую сопоставлять данные разных возрастных групп, только по широкополосному альфа-ритму.

В большинстве работ, посвященных ЭЭГ, либо обследовались небольшие контингенты испытуемых, либо возрастной диапазон испытуемых был очень широким. Размер выборки имеет важное методическое значение поскольку от этого зависит точность оценки компонент дисперсии исследуемых признаков. Как мы уже упоминали, одним из основных преимуществ метода подбора моделей при анализе дисперсии какого-либо признака является то, что рассматривая альтернативные гипотезы, мы можем проверить, является ли значимым действие того или иного эффекта - средового или генетического. Возможность оценки значения того или иного эффекта зависит от целого ряда факторов: действительной величины эффекта в популяции (чем больше эффект, тем легче он выявляется); уровня вероятности выбранного в качестве критерия для отвержения нулевой гипотезы об отсутствии влияния эффекта; размера выборки (чем больше размер выборки, тем  более тонкие эффекты мы можем оценить). Поэтому, исследования, в которых обследуются большие выборки испытуемых дают возможность более точной оценки всех эффектов.

Голландскими исследователями (Van Baal C. et al, 1996, Van Baal C., 1997, Van Beijsterveldt C. еt al.,1996, Van Beijsterveldt C., 1996) были учтены все недостатки работ их предшественников. Остановимся на этом исследовании более подробно, поскольку оно, в определенном смысле, является образцовым (как по выборке испытуемых, так и по использованным методам генетического анализа). Особо следует отметить, что для определения зиготности близнецов использовались не только опросники и диагностика типа крови, но и «генная дактилоскопия»*, что обеспечивает 100% надежность определения зиготности.  В этих исследованиях приняли участие 71 пара МЗ и 96 пар ДЗ близнецов пяти лет (Van Baal C. et al, 1996, Van Baal C., 1997) и 91 пара МЗ и 122 пары ДЗ близнецов 16 лет (Beijsterveldt C. еt al.,1996, Beijsterveldt C., 1996). Вначале рассмотрим результаты, полученные на выборке пятилетних близнецов. ЭЭГ детей записывали в состоянии покоя (3 минуты с открытыми глазами и 3 минуты с закрытыми глазами) в различных областях мозга (Fp1, Fp2,F3, F4, F7,F8,C3,C4,P3,P4,O1,O2,Т5,Т6). Анализировали  спектры мощности дельта(1,5-3,5 Гц)-, тета (4-7,5 Гц)-,альфа (8-12,5 Гц)-, и бета (13-25 Гц) диапазонов.  Для оценки генетических и средовых компонент фенотипической дисперсии использовали метод структурного  моделирования. В пятилетнем возрасте у детей доминируют  медленные волны (суммарно дельта, тета и альфа-1 составляют почти 92% общей вариативности сигнала), тогда как быстрые волны (альфа-2, бета-1 и бета-2) составляют лишь 8%. Наибольшая мощность спектра наблюдается для тета-активности. Результаты генетического анализа данных свидетельствуют о сильном влиянии генетических факторов в 5-летнем возрасте.

________________________________________________________________________

 

*Генная дактилоскопия  (DNA fingerprint) способ установления генетической идентичности, основанный  на анализе спектров образцов ДНК. Уникальность каждого индивида проявляется на уровне последовательности нуклеотидов. Идентичность спектров ДНК однозначно указывает на МЗ близнецов, а различия между спектрами говорят о принадлежности этих образцов ДЗ близнецам.

 

Величины коэффициентов внутриклассовой корреляции МЗ близнецов во всех отведениях и для всех частотных диапазонов была выше, чем у ДЗ. В исследовании принимали участие и разнополые близнецы, что позволило оценить половые различия в наследуемости характеристик ЭЭГ. Оказалось, что корреляции разнополых ДЗ близнецов и однополых ДЗ близнецов приблизительно равны, что свидетельствует  об одинаковом уровне генетических и средовых влияний в группах мальчиков и девочек. Метод подбора моделей, использованный для генетического анализа показал, что полученные данные лучше всего описываются простой генетической моделью.

Результаты свидетельствуют о высокой наследуемости тета, альфа-1 и альфа-2 частот: в среднем значения оценок наследуемости  для показателей абсолютной мощности тета-диапазона составляют  81%,  для альфа-1 и альфа-2 диапазонов  - 81% и 78% соответственно. Для других диапазонов влияние генетических факторов несколько меньше, но, тем не менее, наследственные факторы объясняют большую часть наблюдаемых индивидуальных различий в показателях дельта- и бета-диапазонов ( средние значения наследуемости составляют 55% для дельта дипазона, 73% - для бета-1 и 64% - для бета-2). Генетические влияния для показателей относительных мощностей  дельта- и бета-диапазонов оказались выше чем для абсолютных спектров ( значения коэффициента наследуемости составляют 63% для дельта-диапазона, 76% для тета дипазона, 71% для альфа-1 и 72% для альфа-2 диапазона, 68% и 65% для обоих бета-диапазонов).

В исследовании 16-летних близнецов использовались те же отведения и методы анализа, что и на выборке пятилетних детей. Практически для всех  показателей также наблюдалось высокое сходство МЗ близнецов (r_{МЗ  </sub ???????>около 0,85), корреляции ДЗ составляли около половины корреляций МЗ близнецов (табл.2). Использование метода подбора моделей показало, что для большинства ритмов во всех областях мозга простая генетическая  модель* наилучшим образом описывает полученные данные.}

Рассмотрим результаты (по диапазонам)  генетического анализа.

Дельта диапазон. Корреляции МЗ близнецов в этой частотной области ниже, чем в других. Корреляции ДЗ близнецов в среднем составляли половину от корреляций МЗ близнецов. Подбор моделей показал, что наилучшие результаты дает простая генетическая модель. Наследуемость ЭЭГ характеристик дельта-диапазона во

__________________________________________________________________

 

* Простая генетическая модель предполагает, что семейное сходство обусловлено только генетическими причинами.

Табл.1. Внутриклассовые корреляции близнецов по спектральным характеристикам ЭЭГ 5-летних детей

 

	Fp1	Fp2	F7	F3	F4	F8	C3	C4	T5	P3	P4	T6	O1	O2
дельта
МЗм	0.51	0.43	0.54	0.66	0.75	0.61	0.75	0.71	0.71	0.86	0.74	0.68	0.81	0.83
ДЗм	0.29	0.16	0.18	0.32	0.14	0.23	0.11	0.01	0.17	0.02	0.25	0.12	0.34	0.34
МЗж	0.45	0.29	0.78	0.68	0.63	0.64	0.71	0.66	0.81	0.77	0.68	0.57	0.72	0.66
ДЗж	0.12	0.17	0.20	-0.11	0.03	0.11	0.03	0.17	0.00	0.14	0.16	0.18	0.05	0.18
ДЗр	0.35	0.43	0.10	0.25	0.20	0.08	0.31	0.36	0.48	0.45	0.33	0.37	0.26	0.21
тэта
МЗм	0.63	0.62	0.72	0.77	0.84	0.76	0.80	0.82	0.79	0.86	0.88	0.77	0.89	0.88
ДЗм	0.39	0.35	0.27	0.21	0.25	0.34	0.18	0.13	0.30	0.11	0.40	0.33	0.43	0.47
МЗж	0.59	0.42	0.83	0.76	0.69	0.71	0.80	0.82	0.81	0.84	0.80	0.75	0.79	0.76
ДЗж	0.20	0.14	0.47	0.32	0.37	0.23	0.42	0.42	0.38	0.48	0.49	0.56	0.38	0.45
ДЗр	0.42	0.52	0.23	0.40	0.41	0.30	0.46	0.63	0.45	0.47	0.48	0.36	0.38	0.42
альфа 1
МЗм	0.62	0.48	0.48	0.74	0.74	0.52	0.74	0.74	0.85	0.83	0.77	0.78	0.88	0.90
ДЗм	0.18	0.13	0.39	0.46	0.46	0.59	0.53	0.54	0.39	0.50	0.49	0.40	0.45	0.53
МЗж	0.63	0.56	0.80	0.76	0.78	0.79	0.79	0.71	0.78	0.75	0.72	0.81	0.76	0.79
ДЗж	0.43	0.44	0.37	0.43	0.49	0.42	0.47	0.52	0.50	0.57	0.52	0.58	0.51	0.48
ДЗр	0.36	0.50	0.18	0.31	0.33	0.11	0.49	0.51	0.20	0.37	0.36	0.22	0.13	0.26
альфа 2
МЗм	0.27	0.29	0.25	0.70	0.82	0.55	0.83	0.89	0.88	0.89	0.89	0.85	0.87	0.82
ДЗм	-0.05	-0.03	0.23	0.35	0.20	0.10	0.32	0.39	0.56	0.45	0.36	0.48	0.43	0.49
МЗж	0.48	0.45	0.77	0.79	0.81	0.74	0.74	064	0.76	0.79	0.75	0.72	0.67	0.56
ДЗж	0.40	0.45	0.31	0.45	0.54	0.55	0.43	0.57	0.47	0.53	0.53	0.42	0.49	0.43
ДЗр	0.33	0.36	0.18	0.09	0.18	-0.01	0.21	0.41	0.44	0.50	0.50	0.44	0.56	0.63
бета 1
МЗм	019	024	0.26	0.68	0.72	0.40	0.72	0.74	0.72	0.83	0.86	0.68	0.77	0.82
ДЗм	-0.16	-0.03	0.18	0.26	0.14	0.02	0.25	0.19	0.16	0.26	0.27	0.20	0.34	0.43
МЗж	0.41	0.40	0.73	0.81	0.79	0.70	0.88	0.81	0.72	0.82	0.87	0.83	0.81	0.79
ДЗж	0.24	0.41	0.24	0.37	0.39	0.42	0.35	0.33	0.40	0.46	0.48	0.43	0.44	0.48
ДЗр	0.41	0.30	0.26	0.36	0.39	0.24	0.34	0.35	0.36	0.43	0.42	0.48	0.50	0.27
бета 2
МЗм	0.13	033	0.42	0.74	0.80	0.43	0.74	0.75	0.66	0.80	0.79	0.61	0.80	0.82
ДЗм	0.00	0.01	0.25	0.32	0.22	0.27	0.28	0.35	0.25	0.29	0.33	0.22	0.44	0.31
МЗж	0.38	0.24	0.60	0.78	0.75	0.48	0.80	0.73	0.58	0.70	0.83	0.76	0.78	0.82
ДЗж	0.09	0.16	0.28	0.44	0.36	0.18	0.42	0.34	0.41	0.43	0.40	0.43	0.26	0.40
ДЗр	0.48	0.40	0.30	0.40	0.41	0.17	0.36	037	0.20	0.42	0.44	0.30	0.32	0.29

 

Примечание: МЗ_{м</sub ???????> - МЗ близнецы-мальчики, МЗд</sub ???????> - МЗ близнецы-девочки, ДЗм</sub ???????> - ДЗ близнецы-мальчики, ДЗд</sub ???????> - близнецы-девочки, ДЗр</sub ???????> - разнополые ДЗ близнецы.}

 

 

 

 

Table 2. Внутриклассовые корреляции  спектральных характеристик ЭЭГ (16 лет)

 

	Fpl	Fp2	F3	F4	F7	F8	СЗ	C4	P3	P4	01	02	T5	T6
Delta:
МЗм	.66	.76	.82	.86	.80	.70	.88	.86	.90	.93	.78	.73	.76	.87
ДЗм	.38	.39	.29	.25	.14	.33	.34	.33	.32	.38	.40	.41	.35	.51
МЗж	.50	.60	.70	.63	.53	.65	.68	.83	.74	.86	.76	.79	.74	.84
ДЗж	.25	.28	.64	.43	.26	.19	.59	.48	.52	.54	.62	.63	.43	.57
ДЗр	.34	.31	.44	.44	.30	.26	.47	.48	.31	.34	.35	.43	.32	.45
Theta:
МЗм	.89	.91	.91	.94	.91	.90	.93	.94	.93	.94	.91	.90	.85	.87
ДЗм	.55	.48	.43	.35	.39	.47	.46	.41	.53	.48	.57	.54	.54-	.53
МЗж	.88	.88	.89	.89	.88	.87	.86	.88	.87	.91	.86	.89	.88	.89
ДЗж	.55	.52	.54	.51	.58	.50	.50	.45	.52	.53	.58	.60	.54	.55
ДЗр	.54	.57	.53	.53	.48	.55	.50	.47	.39	.38	.41	.44	.38	.37
Alpha:
МЗм	.89	.88	.91	.91	.92	.90	.93	.95	.94	.93	.93	.92	.92	.84
ДЗм	.47	.43	.51	.41	.41	.37	.49	.43	.46	.38	.46	.42	.42	.32
МЗж	.87	.87	.87	.88	.88	.88	.90	.92	.90	.93	.90	.88	.86	.90
ДЗж	.50	.50	.51	.47	.57	.56	.45	.35	.40	.38	.55	.49	.43	.43
ДЗр	.57	.56	.60	.55	.56	.53	.60	.56	.37	.37	.39	.34	.43	.43
Beta:
МЗм	.87	.86	.93	.94	.81	.69	.91	.92	.97	.94	.88	.90	.90	.80
ДЗм	.31	.34	.43	.38	.48	.37	.42	.37	.33	.34	.42	.39	.36	.43
МЗж	.64	.76	.90	.90	.77	.74	.93	.93	.93	.93	.86	.87	.85	.87
ДЗж	.36	.41	.25	.13	.41	.24	.19	.12	.14	.11	.42	.36	.21	.23
ДЗр	.36	.24	.36	.32	.25	.35	.41	.52	.33	.44	.40	.43	.26	.38

 

 

фронтальных областях составляет около 70%, тогда как для задних областей она выше (80%).

Тета диапазон. Для тета-диапазона корреляции выше (в среднем для всех отведений около 0,9); ДЗ корреляции составляли в среднем половину корреляций МЗ. Как и для дельта-диапазона, простая генетическая модель наилучшим образом описывает полученные данные, за исключением отведений C3 и P3. В этих отведениях данные лучше всего обьясняются генотип-средовой моделью, учитывающей половые различия. Уровень половых различий в генетических влияниях  невелик.

Альфа диапазон. Данные по мощности альфа-ритма лучше всего описываются простой генетической моделью. Коэффициент наследуемости (усредненный по всем отведениям) составляет около 89%. Половых различий в генетических влияниях не обнаружено.

Бета диапазон. Корреляции ДЗ близнецов - девочек оказались несколько ниже, чем можно было предположить, исходя из степени родства. Корреляции МЗ были на том же уровне, что и для альфа диапазона. Подобные результаты указывают на наличие генетических эффектов, обусловленных доминированием. Результаты подбора моделей показали, что для двух отведений (P3 и T5) наилучшим образом подходит аддитивно-доминантная модель*, а для оставшихся областей -простая генетическая модель.

Многомерный анализ ЭЭГ. Результаты анализа свидетельствуют о том, что ковариация между соответствующими отведениями правого и левого полушарий  обусловлены, как правило, одним общим генетическим фактором, за единственным исключением: ковариация между отведениями Fp1-Fp2 обусловлена также и специфическим генетическим фактором.

 

Table 3. Генетические и средовые корреляции между показателями мощности альфа частоты в правом и левом полушарии (16 лет)

 

Правое полушарие
Левое полушарие	Fp2	F4	F8	C4	P4	O2	T6
Fpl		.98	.99	.89	.87	.85	.89
F3	.97		.99	.92	.88	.85	.90
F7	.98	.98		.91	.88	.87	.91
C3	.88	.92	.90		.93	.85	.92
P3	.88	.89	.88	.94		.92	.97
O1	.86	.86	.87	.86	.92		.93
T5	.91	.91	.91	.92	.96	.94

 

Ковариация между соответствующими отведениями обусловлена, в основном, генетическими факторами (вклад генетических факторов составляет почти 90%), хотя свой вклад вносит и общий фактор различающейся среды. Многомерный анализ был проведен только для показателей альфа-диапазона, поскольку он является доминирующей частотой в ЭЭГ. Этот способ анализа позволяет оценить, в какой степени одни и те же гены вносят свой вклад в наблюдаемую дисперсию ЭЭГ различных зон мозга. Наличие высоких генетических корреляций между всеми отведениями подтверждает предположение о том, что одни и те же генетические

_______________________________________________________________________

* модель предполагающая, что генетический компонент изменчивости включает как аддитивные, так и эффект доминирования

воздействия лежат в основе ЭЭГ разных отведений.

В целом, результаты исследований голландских исследователей свидетельствуют о значительном влиянии генетических факторов на индивидуальные различия в характеристиках ЭЭГ, которое увеличивается с возрастом.

ЭЭГ у разлученных близнецов. Систематические, общесемейные средовые факторы увеличивают сходство между близнецами; случайные факторы среды  уменьшают это сходство. Сопоставление “разлученных” близнецов и близнецов выросших вместе позволяют оценить роль систематических средовых факторов в формировании сходства-различия между членами близнецовой пары, поскольку у разлученных близнецов нет обшей среды.

Одно из первых подобных исследований ЭЭГ было проведено на 8 парах МЗ близнецов (Juel - Nielsen, Harvald, 1958), разлученных в раннем детстве. Это исследование показало высокое сходство характеристик ЭЭГ как по частоте и амплитуде альфа-ритма, так и по а-индексу.

В исследовании Ликкена и соавт. (Lykken e. a., 1982) была обследована большая выборка взрослых МЗ близнецов (25 пар), разлученных в первые месяцы после рождения, и МЗ близнецов ( 89 пар), выросших вместе. Внутрипарные корреляции  мощности основных частотных диапазонов ЭЭГ, а также средней частоты а-ритма оказались практически одинаковыми в обоих группах близнецов - разлученных и выросших вместе. Бушаром (Bouchard, et al., 1990) были получены аналогичные результаты. Оказалось, что коэффициенты внутриклассовой корреляции параметров ЭЭГ у разлученных МЗ близнецов лишь немного ниже, чем для ЭЭГ одного и того же человека, зарегистрированной два раза. Сходство разлученных ДЗ близнецов было значимо больше, чем сходство в парах неродственников.

Данные полученные в исследованиях ЭЭГ разлученных близнецов, свидетельствуют о том, что систематические, общесемейные факторы среды мало влияют на формирование индивидуального паттерна ЭЭГ:

Когерентность ЭЭГ. Отдельные области мозга не работают изолированно друг от друга, их взаимодействие координируется сложными нейроными цепями, которые связывают их между собой. Число этих кортико-кортикальных связей у человека очень велико, и их развитие продолжается вплоть до 20-ти лет. По мнению Changeux J.,Danchin A.(1976), общая программа формирования кортико-кортикальных связей находится под генетическим контролем, но общее число синапсов слишком велико для того, чтобы использовалась какая-либо специфическая генетическая программа. Действительно, морфология  corpus callosum у МЗ близнецов более сходна, чем у неродственников, что свидетельствует в пользу влияния генотипа. С другой стороны, полной морфологической идентичности у членов МЗ пар нет, что говорит о возможном участии среды в формировании особенностей центральной нервной системы.  Вероятно, только общий план нейронных взаимосвязей генетически запрограммирован (Huttenlocher,1994), тогда как более тонкая настройка формируется во взаимодействии со средой  (Wiesel,1994).

Развитие центральной нервной системы - эпигенетический процесс. ЦНС развивается во взаимодействии со средой, и результатом этого развития является модификация как цнс, так и среды (Benno,1990; Molenaar et al ., 1993).Таким образом , при анализе индивидуальных различий во взаимосвязях между различными областями мозга, наряду с генетическими факторами,  можно ожидать влияния специфического индивидуального опыта. Для оценки  синхронности ЭЭГ в двух различных  отведениях обычно используют показатели когерентности. Тэтчер (Tatcher, 1987) считает, что когерентность между двумя  отведениями отражает наличие аксональных взаимосвязей между соответствующими областями мозга. Число и мощность связей находит свое отражение в показателях когерентности. Высокая когерентность указывает на то, что ЭЭГ различных зон мозга синхронизированы, и рассматривается как показатель “связанности” областей мозга, поскольку синхронизированные колебания в нейронных сетях наблюдаются только в том случае если они связаны между собой.

Следует отметить, что когерентность изменяется в ходе созревания мозга. Исследование Тэтчер (Tatcher et al., 1987, 1994), проведенное методом поперечных срезов на большой выборке испытуемых разного возраста - от младенцев до взрослых, показало большие изменения когерентности в онтогенезе.

Одной из первых работ, посвященных оценке вклада генетических факторов в индивидуальные различия во взаимосвязях между различными областями мозга, было исследование Иббатулиной А.А. (1994). Для большинства межполушарных когерентностей были получены низкие оценки генетических влияний, что, по-видимому, связано как с ограниченным размером выборки (20 пар МЗ и 17 пар ДЗ) 5-летних близнецов, так и с большой ошибкой измерения, величина которой в значительной степени влияет на показатели наследуемости

            В последующих исследованиях проведенных на больших выборках близнецов 5, 6 и 16-летнего возраста  эти результаты не подтвердились. Остановимся более подробно на двух последних работах (C. van Beijsterveldt, 1996; C. van Baal, 1997).

            В исследовании К. ван Баал (1997) приняли участие 167 пар близнецов в возрасте 5 лет. Автор пыталась оценить роль генетических факторов в межиндивидуальной  изменчивости когерентности. Когерентность подсчитывалась в тэта диапазоне (4,0-7,5 Гц) между префронтальными, фронтальными,центральными, париетальными и затылочными областями.

Генетический анализ выявил достаточно сильные генетические влияния для всех показателей когерентности. Корреляции в группе МЗ близнецов всегда были выше, чем в группе ДЗ, величина оценок наследуемости когерентности колебалась от 30 до 71% (табл. 4,5)

 

Табл.4. Оценки наследуемости (в широком смысле)  когерентности  в тэта-диапазоне у детей 5 лет в левом полушарии.

.

Наследуе-	Отведения и расстояние между отведениями
мость	Fp1-F3	Fp1-C3	Fp1-P3	Fp1-O1	F3-O1	C3-O1	P3-O1
	7 см	14 см	21 см	28 см	21 см	14 см	7 см
h2	49	33/70*	71	50	56	55	30

 

Табл.5. Оценки наследуемости (в широком смысле)  когерентности  в тэта-диапазоне у детей 5 лет в правом полушарии.

.

Наследуе-	Отведения и расстояние между отведениями
мость	Fp2-F4	Fp2-C4	Fp2-P4	Fp2-O2	F4-O2	C4-O2	P4-O2
	7 см	14 см	21 см	28 см	21 см	14 см	7 см
h2	33	33	59	49	46	51	43

 

Анализ когерентности ЭЭГ у  близнецов юношеского возраста (16 лет) также выявил наличие генетических влияний в индивидуальных различиях по этому показателю (К. ван Бейстервелд ,1996). Когерентность вычислялась во всех частотных диапазонах для тех же самых отведений, что и в предыдущей работе. Выборка включала в себя  89 пар МЗ, 72 пары однополых ДЗ и 46 пар разнополых ДЗ.

Результаты свидетельствуют о значительном влиянии генетических факторов (не менее 50%) в индивидуальных различиях когерентности во всех анализируемых частотных диапазонах. Наибольшая доля вариативности, обусловленная генетическими причинами, наблюдается для «быстрых» частотных диапазонов. Показатели наследуемости (усредненные по всем отведениям) составляют 60%, 65% и 60% для тета, альфа и бета-диапазонов соответственно (табл.6). Наследуемость когерентности для дельта диапазона ниже. Межполушарных различий в наследуемости когерентности не было обнаружено.

 

 

Табл. 6. Коэффициенты наследуемости когерентности у близнецов 16 лет.

 

	Частотные диапазоны
отведения	левое полушарие				отведения правое полушарие
	дельта	тета	альфа	вета		дельта	тета	альфа	вета
Fp1-O1	28	69	71	65	Fp2-O2	28	68	77	68
Fp1-P3	30	48	67	62	Fp2-P4	41	43	65	56
F3-O1	44	52	68	50	F4-O2	43	48	74	40
Fp1-C3	52	70	67	70	Fp2-C4	41	73	73	66
C3-O1	55	60	47	60	C4-O2	56	68	56	62
Fp1-F3	52	73	77	58	Fp2-F4	54	69	81	67
F3-C4	46	54	68	62	F4-C4	54	59	64	58
C3-P3	49	60	55	65	C4-P4	53	62	56	62
P3-O1	52	51	54	53	P4-O2	36	52	54	52

 

Поскольку, как мы уже упоминали, когерентность может служить индикатором того, в какой степени различные области мозга связаны между собой - полученные результаты свидетельствуют о значительном влиянии генетических факторов в изменчивости связей между областями мозга 16-летних детей.

Наследуемость когерентности несколько ниже, как отмечают авторы работы, чем  показателей мощности спектра, для которых усредненный по всем частотным диапазонам и отведениям коэффициент наследуемости равен 85%. Меньшая наследуемость когерентности, вероятно, обусловлена в том числе и более низкой стабильностью этой характеристики. Напомним, что показатели мощности спектра и когерентности были измерены у одних и тех же близнецов. Коэффициент наследумости подсчитывается как отношение дисперсии обусловленной генетическими факторами, к общей фенотипической дисперсии, поэтому верхний уровень оцениваемой наследуемости ограничивается надежностью изучаемого показателя. Очевидно, что увеличение ошибки измерения, которая входит в общую дисперсию, приводит к уменьшению наследуемости. В ряде работ оценивалась надежность показателей когерентности (Gasser et al., 1987; Dunkin et al., 1994;Harmony et al., 1993). Исследования были проведены на различных по размеру выборках испытуемых разного возраста, с различным интервалом между повторными измерениями. Гессер (Gasser et al., 1987) обнаружил, что при интервале между измерениями в один год у молодых испытуемых более низкие тест-ретестовые корреляции (0,40), чем у пожилых (0,60). Таким образом, было установлено, что надежность когерентности ниже чем, показатели мощности спектра. Меньшей надежности когерентности соответсвуют и более низкие оценки наследуемости.

Электроэнцефалограмма при различных функциональных состояниях. В отличие от ЭЭГ покоя, наследственная обусловленность особенностей реактивных изменений ЭЭГ исследована в меньшей степени. Имеющиеся эмпирические данные свидетельствуют о высоком сходстве реакций партнеров МЗ пар на гипервентиляцию (Juen-Nielsen, Harvald, 1958; Vogel, 1970; Carels, et al., 1970), фотостимуляцию (Juen-Nielsen, Harvald, 1958; Inoue, 1961, Young, et al., 1972), открывание глаз (Carels, et al., 1970). Влияние генетических факторов испытывают также такие показатели, как величина и длительность блокады альфа-ритма на внешние раздражители (Крылов, и др., 1972), реакция усвоения ритма (Уварова, Хамаганова, 1972; Маньковский и др., 1976), длительность и латентный период условной ЭЭГ-реакции (Шляхта, 1972), длительность блокады альфа-ритма на первое предъявление звука в звуковой последовательности, показатели реакции перестройки ритма (Шляхта, Пантелеева, 1978).

В ЭЭГ покоя существенное влияние наследственных факторов испытывают показатели альфа-ритма, тогда как при различного рода стимуляции (свет, звук, открывание глаз) и при решении арифметических задач максимальная наследуемость характерна для показателей бета-ритма (Inouye,1961; Kamitake, 1963; Young e. a., 1972). При подобных функциональных состояниях происходит депрессия альфа-ритма и увеличение количества бе