Международная группа ученых, среди которых ведущий научный сотрудник Центра нейроэкономики и когнитивных исследований НИУ ВШЭ Вадим Никулин, обнаружила, что падение способности к противофазным билатеральным движениям с возрастом связано с изменением альфа- и бета-активности мозга.
Билатеральная координация — это способность человека скоординировать левую и правую части тела во время движения. Этот навык необходим для повседневной жизни: при нарушениях билатеральной координации даже открыть крышку банки становится непросто.
Различают синфазную и противофазную координацию. При синфазных движениях одни и те же мышцы противоположных конечностей сокращаются синхронно, как при ловле мяча, а для противофазных движений, например при одновременном движении обеими руками в одну сторону, требуется попеременное сокращение мышц.
С возрастом навык билатеральной координации снижается, но особенно это затрагивает противофазную координацию. Ученые предположили, что два вида координации управляются различными мозговыми механизмами, связанными с нейрональными осцилляциями.
Чтобы проверить эту гипотезу, ученые провели эксперимент с использованием электроэнцефалографии. В нем приняли участие 25 молодых и 25 пожилых испытуемых.
Участники эксперимента сидели за прозрачным столом, на котором изображалось одно из восьми возможных движений руками по кругу. Под столом они могли видеть свои руки. Им требовалось повторить круговое движение, которое демонстрировалось на экране, синхронно со звуком метронома. При этом два из восьми движений были синфазными, еще два — противофазными. Оставшиеся четыре требовали движения только одной руки. Активность мозга испытуемых записывалась с помощью ЭЭГ.
У пожилых людей наблюдалась более низкая синхронизация между конечностями во время противофазных движений по сравнению с молодыми. Она оказалась связана с различиями в активности мозга во время этих движений. Если у молодых испытуемых мощность альфа-ритма в правом, недоминантном полушарии меньше снижалась во время синфазных движений по сравнению с противофазными, то у пожилых мощность альфа-ритма падала одинаково при совершении обоих действий.
Предполагается, что мощность альфа-ритма связана с уровнем активной вовлеченности в решение текущей задачи. Отсутствие снижения этой мощности в недоминантном полушарии мозга может отражать компенсацию потери навыков у пожилых испытуемых: им требуется больше сознательной концентрации при выполнении задачи. Это объясняет, почему с возрастом тяжелее совершать подобные движения.
Аналогичные различия наблюдались при сравнении мощности бета-ритма в обеих возрастных группах: у молодых людей бета-ритм снижался одинаково независимо от типа движений, тогда как у пожилых бета-ритм падал сильнее при противофазных движениях по сравнению с синфазными. Это более сильное падение также может отражать необходимость дополнительной обработки сенсомоторной информации во время противофазной координации.
«Поскольку нейрональные изменения проявляются на ранних стадиях различных патологий в мозге, то регистрация ЭЭГ во время билатеральных движений может потенциально выявить раннее развитие моторных патологий, например связанных с болезнью Паркинсона», — прокомментировал исследование Вадим Никулин.
Результаты исследования опубликованы в журнале Neurobiology of Aging.