10.4. Електрофізіологічні кореляти організації руху

Електрофізіологічні методи використовуються для вивчення різних сторін рухової активності, і насамперед тих з них, які недоступні прямому спостереженню. Цінну інформацію про фізіологічні механізми організації руху дають методи оцінки взаємодії зон кори мозку, аналіз ЕЕГ і потенціалів, пов'язаних з рухом, а також реєстрація активності нейронів.

Дослідження міжзональних зв'язків біопотенціалів мозку дозволяє прослідкувати динаміку взаємодії окремих зон кори на різних етапах виконання руху, при навчанні новим руховим навикам, виявити специфіку міжзональної взаємодії при різних типах рухів.

Просторова синхронізація (ПС), тобто синхронна динаміка електричних коливань, що реєструються з різних точок кори великих півкуль, відображає такий стан структур мозку, при якому полегшується розповсюдження збудження і створюються умови для міжзональної взаємодії. Метод реєстрації ПС був розроблений видатним вітчизняним фізіологом М.Н. Лівановим.

Дослідження ритмічних складових ЕЕГ окремих зон і їх просторово-часових стосунків у людини під час виконання довільних рухів дало реальну можливість підійти до аналізу центральних механізмів функціональних взаємодій, що складаються на системному рівні при руховій діяльності. Кореляційний аналіз ЕЕГ, зареєстрованої під час виконання ритмічних рухів, показав, що у людини в кірковій організації рухів беруть участь не лише центри моторної кори, але також лобові і ніжньотімяні зони.

Навчання довільним рухам і їх тренування викликають перерозподіл міжцентральних кореляцій кіркових біопотенціалів. На початку навчання загальне число центрів, залучених в спільну діяльність, різко зростає, і посилюється синхронність ритмічних складових ЕЕГ моторних зон з передніми і задніми асоціативними областями. У міру оволодіння рухом загальний рівень ПС значно знижується, і, навпаки, посилюються зв'язки моторних зон з нижньотімяними.

Важливо відзначити, що в процесі навчання відбувається перебудова ритмічного складу біопотенціалів різних зон кори: у ЕЕГ починають реєструватися повільні ритми, співпадаючі по частоті з ритмом виконання рухів. Ці ритми в ЕЕГ людини отримали назву "мічених". Такі ж мічені коливання були виявлені у дітей дошкільного віку при здійсненні ними ритмічних рухів на ергографі.

ПС і час реакції. Час реакції - один з найбільш простих рухових показників. Тому особливий інтерес представляє той факт, що навіть проста рухова реакція може мати різні фізіологічні кореляти залежно від збільшення або скорочення її тривалості. Так, при зіставленні картини міжцентральних кореляційних співвідношень спектральних складових ЕЕГ мозку з часом простої рухової реакції з'ясувалося, що перебудова просторово-часових стосунків ЕЕГ асоціативних зон зв'язана з часом реакції на заданий стимул. При швидких реакціях у здорової людини найчастіше високі кореляційні зв'язки біопотенціалів виникали в обох нижньотімяних областях (дещо більше з лівою півкулею мозку). Якщо час реакції зростав, це супроводилося синхронізацією біопотенціалів в лобових відділах кори і з взаємодії виключалася нижньотімяна область лівої півкулі. Крім того, була виявлена залежність між величинами фазових зсувів альфа-ритму, зареєстрованого в лобових, прецентральних і потиличних областях мозку і швидкістю простої руховій реакції.

Важливо відзначити, що посилення синхронізації біопотенціалів настає у людини вже в передробочому стані в процесі зосередження перед руховою дією, а також при уявному виконанні рухів.

ПС і специфіка руху. Окрім неспецифічного посилення ПС біопотенціалів було відмічено її виражене вибіркове наростання між зонами кори, що безпосередньо беруть участь в організації конкретного рухового акту. Наприклад, найбільша схожість в електричній активності встановлюється: при русі рук - між лобовою областю і моторним представництвом м'язів верхніх кінцівок; при русі ніг - між лобовою областю і моторним представництвом м'язів нижніх кінцівок. При точних діях, що вимагають тонкої просторової орієнтації і зорового контролю, посилюються взаємодії між зоровими і моторними областями.

Була виявлена складна динаміка ПС біопотенціалів різних ділянок мозку у спортсменів при виконанні різних вправ і показана залежність наростання взаємодії ритмічних складових ЕЕГ від режиму рухової діяльності, від кваліфікації спортсменів, від здатності людини вирішувати тактичні завдання, від складності ситуації. Так, у спортсменів високої кваліфікації міжцентральні взаємодії виражені набагато інтенсивніше і локалізовані чіткіше. З'ясувалося також, що складніші рухові завдання вимагають для свого успішного вирішення більш високого рівня просторової синхронізації ритмів ЕЕГ, а час вирішення тактичних завдань корелює із швидкістю наростання міжцентральних взаємодій. При цьому рухова відповідь слідує після досягнення максимуму синхронності біопотенціалів в корі головного мозку.

В сукупності дослідження ПС біопотенціалів мозку у людини дозволили встановити, що при виконанні простих і складних рухових актів у взаємодію вступають різні центри мозку, утворюючи при цьому складні системи взаємозв'язаних зон з фокусами активності не лише в проекційних, але і в асоціативних областях, особливо лобових і нижньотімяних. Ці міжцентральні взаємодії динамічні і змінюються в часі і просторі у міру здійснення рухового акту.