С возрастом мозгу требуется больше усилий для координации движений руками

© iStock

Группа ученых с участием ведущего научного сотрудника Центра нейроэкономики и когнитивных исследований НИУ ВШЭ Вадима Никулина обнаружила, что падение с возрастом способности к противофазным билатеральным движениям связано с изменением альфа- и бета-активности мозга. 

Статья “Alpha and beta neural oscillations differentially reflect age-related differences in bilateral coordination” опубликована в журнале Neurobiology of Aging.

Билатеральная координация — способность человека скоординировать левую и правую части тела во время движения — необходимый навык для повседневной жизни. При нарушениях билатеральной координации сложнее хлопать в ладоши или просто открыть крышку банки.

Различают синфазную и противофазную координацию. При синфазных движениях одни и те же мышцы противоположных конечностей сокращаются синхронно, как при ловле мяча, в то время как для противофазных движений, например при одновременном движении обеими руками в одну сторону, требуется попеременное сокращение мышц.

Старение связано со снижением навыка билатеральной координации, особенно противофазной. Ученые предположили, что различия в изменении способности к синфазной и противофазной координации у пожилых людей связаны с тем, что эти процессы управляются различными мозговыми механизмами, связанными с нейрональными осцилляциями.

Чтобы проверить эту гипотезу, ученые провели эксперимент с использованием электроэнцефалографии (ЭЭГ). В нем приняли участие 25 молодых испытуемых в среднем 26 лет и 25 пожилых испытуемых в среднем 70 лет.

Иллюстрация эксперимента. Руки испытуемого находились под прозрачным столом. На стол проецировалось движение, которое требовалось повторить.

Источник: Shih P., Steele C. J., Nikulin V. et al.

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.

Было обнаружено, что у пожилых людей наблюдалась более низкая синхронизация между конечностями во время противофазных движений по сравнению с молодыми. Это ухудшение объясняет, например, почему с возрастом тяжелее совершать подобные движения.

Более низкая синхронизация при противофазных движениях также 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: например, им требуется больше сознательной концентрации при выполнении  задачи.

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.

Вадим Никулин

«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», — комментирует исследование Вадим Никулин.