ЭЭГ и дерматоглифика

ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК, 1994. том 338. № 3. с. 420 - 424 ФИЗИОЛОГИЯ
УДК 612.822.3.08:575.112

ОСОБЕННОСТИ ЭЭГ У ДЕВОЧЕК 6 - 8 ЛЕТ С РАЗНЫМ ДЕРМАТОГЛИФИЧЕСКИМ РИСУНКОМ КИСТИ

© 1994 г. Н. Н. Богданов, Н. Д. Горбачевская, В. Г. Солониченко, А. Ф. Изнак, Л. П. Якупова, Л. Ф. Кожушко, Е. А. Панкратова
Представлено академиком П.В. Симоновым 26.04.94 г. Поступило 26.04.94 г.
Москва Институт клинической психиатрии Центра психического здоровья Российской Академии медицинских наук
Москва Медико-генетический центр детской клинической больницы им. Н.Ф. Филатова, Москва
Институт высшей нервной деятельности и нейрофизиологии Российской Академии наук

Известно, что элементы гребневой кожи, как и структуры центральной нервной системы (ЦНС), являются производными общего эмбрио­нального листка - эктодермы, и время формиро­вания кожных узоров совпадает с периодом эмб­риональной дифференцировки ЦНС [1]. Имеют­ся также свидетельства, что более сложному рисунку гребневой кожи на пальцах соответству­ет и более сложная структура нервных оконча­ний, центральная детерминация которых едва ли подлежит сомнению [2].

В связи с этим представляется закономерным, что отклонения в дерматоглифическом рисунке при хромосомных заболеваниях, когда имеют место грубые пороки развития мозга, в такой степени отчетливы и характерны, что могут быть использованы в диагностике этой патологии [З]. Несомненно, анализ узоров гребневой кожи представляет значительный интерес и в клинических исследованиях нервно-психических расстройств не хромосомной этиологии [4]. В то же время, дерматоглифика может быть использо­вана и при изучении индивидуальных особенностей строения и функции ЦНС у здоровых людей.

Целью настоящей работы явился поиск корреляций между онтогенетически независимыми дерматоглифичеекими признаками кисти [5] - рисунком гребневой кожи на дистальных подушечках пальцев и узорностью тенара или гипотенара, с одной стороны, и данными распространенного и информативного неинвазивного метода изучения мозга человека - электроэнцефалографии, с другой стороны.

Известно, что картина ЭЭГ человека чрезвычайно разнообразна у отдельных индивидуумов, и в ней имеются генетически детерминированные паттерны [б]. Установление взаимосвязи между определенными паттернами ЭЭГ и дерматоглифики может стать одним из доказательств право­мочности использования кожных узоров в каче­стве маркера особенностей ЦНС и, вместе с тем, позволит конкретизировать значение тех или иных изменений ЭЭГ в физиологических и клини­ческих исследованиях.

ЭЭГ и дерматоглифическое исследование проведено у 87 детей в возрасте б - 8 лет. Все дети обучались в массовой школе или ходили в детский сад. Отпечатки кожного узора пальцев и ладоней получали с помощью типографской краски на листах бумаги. Характер узоров анализировали на конечных подушечках пальцев и ладонных полях в области тенара - I межпальцевого промежутка (Тh/I) и гипотенара (Ну) по классической методи­ке Камминса и Мидло [1,7].

Поиск корреляций между отдельными паттернами ЭЭГ и дерматоглифики целесообразно начинать среди наиболее четко очерченных дерматоглифических типов. В связи с этим первона­чально все дети были распределены по группам с наличием или отсутствием узоров на ладонных полях ТпД и Ну при качественно различном ри­сунке гребневой кожи на пальцах. В зависимости от характера рисунка на пальцах формировались группы с преобладанием дуг, завитков или ульнарных петель. Отдельную группу составили дети с дерматоглифическим рисунком, характер которого не мог быть отнесен ни к одной из перечисленных выше групп ("недифференцированная" группа).

Количественный состав сформированных групп был не всегда достаточным, поэтому в дальнейшем с целью увеличения их состава все дети с преобладанием завитков на пальцах, независимо от наличия или отсутствия узоров на ладонях, были объединены, так же, как дети с узором в области Тh/I или Ну, были объединены независимо от характера узоров на пальцах. Группы де­тей с преобладанием дуг на пальцах ввиду их ма­лочисленности из дальнейшего анализа были исключены.

Таблица 1. Количественный состав групп и число значимых корреляций между отдельными паттернами ЭЭГ и дерматоглифики в сравнении изучаемых групп с альтернативными и недифференцированной группами

Таким образом были составлены следующие группы(табл.1):

1. 8 - 10 завитков на пальцах независимо от наличия или отсутствия узоров на ладонях (8 -10 W);
2. 10 ульнарных петель на пальцах без узоров на ладонных полях (10 Ь);
3. с узором в области тенара/I межпальцевого промежутка (от следов узора до завитков) при на­личии петель или завитков на пальцах (Тh/I);
4. с узором в области гипотенара (радиальные, ульнарные, карпальные петли, радиальные дуги, завитки) при наличии петель или завитков на пальцах (Ну);
5. "недифференцированная" - дети с наличием от 2 до 6 завитков в сочетании с петлями или име­ющие все три типа узоров (петли, дуги, завитки) на пальцах.

Регистрацию ЭЭГ проводили на энцефалографе Эра 14-21 (О.Т.Е "Biomedica", Италия) в 16 отведениях по Международной системе 10 - 20% относительно ипсилатеральных ушных электродов. Во время записи ЭЭГ испытуемые находились в положении полулежа, в затемненной комнате, с закрытыми глазами. Регистрировали 2 мин отрезок ЭЭГ. Постоянная времени составляла 0.1 с, фильтр высоких частот 35 Гц, чувствительность 50 мкВ.

Одновременно с регистрацией ЭЭГ на бумагу проходила ее запись на магнитную ленту с даль­нейшей обработкой при помощи системы карти­рования Вrain Atlas ("Bio-logic Inc", США), часто­та оцифровки составляла 128 Гц. После удаления артефактов отрезки ЭЭГ подвергались спектральному анализу с помощью быстрого преобра­зования Фурье, всего использовали не менее 25 двухсекундных эпох анализа. Полученные данные были представлены в виде спектральной плотности б диапазонов частот: дельта (1.5 - 3.5); тета (4.0-7.0); альфа-1 (7.5 - 9.0); альфа-2 (9.5-11.0); альфа-3 (11.5 -13.0) и бета (13.5 - 20.0 Гц).

Значения спектральных характеристик у детей разных групп сравнивали с данными "недифференцированной" группы и с данными, полученными в группе детей с отсутствием такового рисунка в дерматоглифической картине кистей рук ("альтернативные" группы), табл. 1. Для группы с преобладанием завитков на пальцах альтернатив­ной являлась группа с меньшим количеством за­витков (максимум 7) и другими типами узоров на остальных пальцах; для группы с наличием 10 ульнарных петель альтернативной являлась группа с количеством петель меньше 10; альтер­нативными для оставшихся двух групп являлись группы с отсутствием таковых узоров на ладонях. При сравнении результатов использовали t-критерий Стьюдента и непараметрический критерий Манна-Уитни (пакет стандартных статистичес­ких программ ВМDP).

Известно, что в картине ЭЭГ мальчиков и д­вочек имеются характерные различия [8]. В проанализированной нами общей выборке 6 - 8-лет­них детей они оказались не очень значительными (рис. 1а). Однако в тех случаях, когда возможно было сформировать группы сравнения мальчиков и девочек со сходным рисунком гребневой кожи, половые различия в ритмических диапазонах ЭЭГ выявлялись гораздо более определенно (рис. 1б). Так, например, у девочек с преобладанием завитков на пальцах и узорами в области гипотенара (Ну) на ладонях значения спектральной плотности в тета- и бета-диапазонах частот в центрально-лобных и височных зонах коры оказались выше, чем у мальчиков с аналогичным рисунком гребневой кожи. Поскольку детальный анализ этого вопроса выходит за рамки данного исследования, отметим только, что сходная картина наблюдает­ся у детей более младшего возраста и полученные данные согласуются с имеющимися в литературе сообщениями [9].

Дальнейший анализ проводился раздельно у девочек и мальчиков, однако среди последних не удалось сформировать достаточно представительные группы. Сообщаемые ниже данные будут характеризовать только девочек.

а) все узоры

Рис. 1. Топографические карты статистических различий спектральной, мощности отдельных частотных диапазонов ЭЭГ между группами девочек и мальчиков, имеющих все типы дерматоглифических узоров (а) и обладающих одно­типным рисунком - узором на гипотенаре в сочетании с завитками на пальцах (б). Карты слева направо соответствуют указанным вверху диапазонам частот ЭЭГ. Верхний полюс на картах - лоб, нижний - затылок. Стрелки вверх - уве­личение спектральной мощности у девочек по сравнению с мальчиками. Внизу - шкала уровней статистической зна­чимости различий.

 

1.5-3.5           4.0-7.0            7.5-9.0           9.5-11.0         11.5-13.0         13.5-20.0 дельта            тета               альфа-1          альфа-2          альфа-3             бета

Рис. 2. Топографические карты статистических различии спектральной мощности отдельных частотных диапазонов ЭЭГ между группами девочек с определенным дерматоглифическим рисунком: а - 10 петель на пальцах рук - число петель на пальцах меньше 10. б - 8 -10 завитков на пальцах рук - число завитков на пальцах меньше 8. в - узорность тенара/I межпальцевой подушечки - отсутствие узорности этой области. Стрелки вверх или вниз соответствуют увеличению или уменьшению спектральной мощности у первой группы по сравнению со второй. Остальные обозначения, как на рис. 1.

 

Рис. З. Топографические карты статистических различий спектральной мощности отдельных частотных диапазонов ЭЭГ между группами девочек с определенным дерматоглифическим рисунком и группой без отчетливого преобладания какого-либо рисунка (недифференцированной группой), а - завитки на пальцах, б - рисунок в области тенараД межпальцевой подушечки, в - рисунок в области гипотенара. Остальные обозначения, как на рис. 1, 2.

 

Наличие на пальцах 10 ульнарных петель коррелировало с уменьшением спектральной плот­ности в альфа-2 и альфа-3 частотных диапазонах преимущественно в лобно-височных зонах коры при сравнении с общей группой без этого рисунка (рис. 2а). Сравнение группы ульнарных петель с недифференцированной группой не выявило значимых различий ни в одном частотном диапазоне (табл. 1), что вполне объяснимо достаточной бли­зостью рассматриваемых групп по сложности дерматоглифических узоров.

Картина ЭЭГ девочек с преобладанием на пальцах сложных завитковых узоров при сравнении ее с картиной ЭЭГ остальной группы девочек характеризовалась достоверным увеличением значений спектральной плотности в альфа-2- и альфа-3-полосах частот (рис. 2б). Сравнение с недифференцированной группой показало, наряду с уже отмеченными тенденциями, увеличение бета-активности (рис. За). Поскольку это могло быть связано с отсутствием в недифференцированной группе рисунка на ТЬД (см. ниже), дети с этим рисунком были исключены и из группы с преобладанием завитков на пальцах. При таком сравнении увеличение значений спектральной плотности в бета-полосе частот уже не обнаруживалось.

У девочек с узором в области тенара (Тh/1), независимо от характера пальцевых узоров, было отмечено достоверное увеличение спектральной плотности в тета-, альфа-2-, альфа-3- и бета-полосах частот по сравнению со значениями спектральной плотности у девочек без такового рисунка (рис. 2в). Выявленные различия наблюдались преимущественно в теменных и/или центрально-височных зонах коры. Те же закономерности прослеживались и при сравнении с недифференцированной группой (рис. 3б).

У девочек с наличием рисунка в области гипотенара (Ну), независимо от сложности узоров на пальцах, наблюдалось снижение спектральной плотности диапазонов низких частот преимущественно в лобных и височных отделах коры. Особенности в картине ЭЭГ наблюдались только при сравнении с недифференцированной группой (рис. Зв), тогда как при сравнении с группой дево­чек, не содержащей этот рисунок, различия не выявлялись. Возможно, что в этом случае они маскировались особенностями ЭЭГ, коррелирую­щими с другими дерматоглифическими узорами.

Таким образом, результаты проведенных исследований показывают, что выбранные для настоящей работы признаки дерматоглифической картины кисти человека коррелируют с определенными паттернами ЭЭГ. Наиболее ярко это проявляется при высокой сложности узора на пальцах рук - завитках или наличии узора в обла­сти Тh/I, чему соответствует увеличение мощности в высокочастотном диапазоне альфа-активно­сти и/или в диапазоне низкочастотной бета-активности.

Представляется удивительным сам факт существования корреляций между дерматоглифическими паттернами, отражающими генетически детерминированные, качественно неизменные в течение всей жизни структурные особенности организма, и амплитудно-частотно-пространственными параметрами ЭЭГ, преимущественно отражающими мгновенное функциональное со­стояние мозга. Принимая во внимание общность происхождения и совпадение периода дифферен-цировки гребневой кожи и структур ЦНС [I], можно предполагать следующие  возможные причины такой взаимосвязи.

Генетическая детерминация процессов морфо-генеза достаточно хорошо обоснована современ­ной биологией развития [10]. В связи с этим впол­не допустимо предположение, что генетическая детерминация сложной эмбриональной структуры эктодермы обусловливает и сложную структуру ее производных, в частности - морфологию ЦНС и гребневой кожи. На уровне гребневой кожи это, по-видимому, ведет к усложнению дерматоглифических узоров, а на уровне ЦНС может проявляться в усложнении ее макро- или микроструктуры (в повышении складчатости коры, в увеличении числа нейронов или глиальных элементов, в усложнении ветвления дендритов, в росте количества синаптических контак­тов, в прогрессивной организации нейрональных микроансамблей и т.п.), тем более, что в литера­туре отмечена взаимосвязь сложности кожных узоров и структуры нервных окончаний на кончиках пальцев [2]. На уровне ЭЭГ такая структурная сложность может определять способность к более дифференцированному режиму деятельности, что, возможно, и проявляется в увеличении доли высокочастотных компонентов ЭЭГ.

Альтернативная версия может сводиться к несомненной генетической обусловленности баланса развития основных нейрохимических систем организма, в том числе и нейромедиаторных систем мозга, тонким индикатором функционально­го состояния которых является ЭЭГ [11,12].

Исследованный нами период формирования ЭЭГ приходится на возраст, когда у девочек за­кончились изменения ЭЭГ, связанные со вторым возрастным кризом, а особенности, обусловленные началом периода полового созревания, еще не проявились. Возможно, обнаруженные нами корреляции между отдельными паттернами ЭЭГ и дерматоглифического рисунка кисти наиболее отчетливо проявляются именно в этот период от­носительной стабильности ЭЭГ и исследования в другие возрастные периоды позволят обнаружить здесь иные закономерности.

Таким образом, можно надеяться, что мультидисциплинарный подход, включающий парал­лельное изучение ЭЭГ и дерматоглифики, может оказаться весьма плодотворным при анализе ге­нетических аспектов типологии ЦНС.

Тот факт, что между группами с наличием и отсутствием узорности в области ТпД получены весьма отчетливые различия в картине ЭЭГ, не­смотря на то, что интенсивность узорности коле­балась от следов узора до сложнейших завитков, указывает на высокую значимость этой области в качестве дерматоглифического маркера свойств ЦНС, по крайней мере отчасти отражающихся в структуре ЭЭГ. Следует иметь в виду, что немно­гочисленность изучаемых групп не позволила, к сожалению, оценить специфические особенности ЭЭГ (возможно, весьма существенные) при раз­личных комбинациях анализируемых нами узо­ров гребневой кожи. Несомненно, этот вопрос должен быть исследован при дальнейшей работе.

Предложенный подход может иметь целый ряд важных практических приложений. В первую очередь, это относится к дифференциально-диагностическим и прогностическим аспектам ряда нервно-психических заболеваний, в развитии ко­торых важную роль играет генетический фактор и для которых выявлены дерматоглифические и/или ЭЭГ корреляты (эпилепсия, ранний детский аутизм и т.д.) [4, 13, 14]. Кроме того, предложен­ный подход позволяет создавать более гомогенные группы для изучения частных вопросов элект­рофизиологии, например, анализа половых разли­чий в ЭЭГ, оценки ответа на фармакологические воздействия и пр., что может быть использовано для оптимизации исследований в нервно-психиатрической клинике, нейрофизиологии, психофармакологии и т.д.

Выявленные особенности картины ЭЭГ у детей с разным характером рисунка гребневой кожи подтверждают наше предположение, что дерматоглифические узоры могут коррелировать с индивидуальными особенностями ЭЭГ человека и, возможно, играть роль маркера определенных типов ЦНС.

Авторы выражают признательность Т.Д. Гладковой за прочтение рукописи и ряд ценных критических замечаний.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Гладкова ТД. Кожные узоры кисти и стопы обезь­ян и человека. М., 1966. 151 с.
2. Bonnevie К. // Arch. Entwickl. Organ. 1929. V. 117. Р. 384 - 420.
3. Schaumann В., Alter М. Dennatoglyphics in Medical Disorders. N.Y„ 1976. 253 p.
4. Dennatoglyphics - Fifty Years Later / Wertelecki W., Plato Ch.C. Eds. N.Y., 1979. P. 565 - 738.
5. Хшпъ ГЛ., Долинова Н.А. Расовая дифференциа­ция человечества. М., 1990. 208 с.
6. Фогель Ф., Мотульски А. Генетика человека. М., 1990. Т. 3. С. 111-116.
7. Cummins H„ Midio Ch. Finger Prints, Palms and Soles. An Introduction to Dennatoglyphics. Philadelphia, 1943.236 p.
8. Горбачевская HJI., Кожушко Л.Ф. // Журн. невро­патологии и психиатрии. 1990. Т. 90. № 8. С. 75 - 79.
9. Гавриш Н.В., Малых С.Б., Мешкова Т.А. // Физио­логия человека. 1993. Т. 19. № 4. С. 23 - 30.
10. Рефф Р., Кофмен Т. Эмбрионы, гены и эволюция. М., 1986. С. 211-300.
11. Herrmann W.M., Irrgang U. II Pharmacopsych. 1983. V. 16. №5. P. 134-142.
12. Богданов Н.Н„ Якупова Л.П., Горбачевская НЛ. и др. II ДАН. 1993. Т. 329. № 2. С. 241 - 245.
13. Горбачевская НЛ., Якупова Л.П., Кожушко Л.Ф. и др. II Физиология человека. 1992. Т. 18. № 6. С. 40 - 48.
14. Handbook of Electroencephalography and Clinical Neu-rophysiology / Remond A. Ed. Amsterdam, 1983.