CC BY
3
Российский медико-биологический вестник
ОРИГИНАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ Том 32, № 2, 2024 имени академика И. П. Павлова
УДК 612.858.72-073.97 DOI: https://doi.org/10.17816/PAVLOVJ320947
Особенности потенциала, следующего за частотой, при прослушивании «сложных» звуков у здоровых испытуемых
Л . Б . Окнина1 н, А . А . Слезкин1, 2, Я . О . Вологдина1, 3, А . О . Канцерова1, Е . В . Стрельникова1, Д . И . Пицхелаури3
1 Институт высшей нервной деятельности и нейрофизиологии Российской академии наук, Москва, Российская Федерация;
2 Российский технологический университет, Москва, Российская Федерация;
3 Научно-медицинский исследовательский центр нейрохирургии имени академика Н . Н . Бурденко, Москва, Российская Федерация
АННОТАЦИЯ
Введение. Исследования последних лет показали, что функциональные нарушения в стволе мозга могут быть одной из причин невозможности воспринимать речь при полной сохранности слуха . Потенциал, следующий за частотой (англ .: frequency-following response, FFR) — это слуховой вызванный потенциал, который возникает в различных отделах головного мозга в ответ на появление звука или изменение частоты звука . Возникновение данного потенциала связывают с корректной оценкой слуховой информации в подкорковых структурах мозга . Однако до настоящего времени нет нормативной базы, которая бы позволила использовать данный потенциал в рутинных исследованиях
Цель. Выявить и проанализировать особенности FFR у взрослых здоровых людей при прослушивании «сложного» звука .
Материалы и методы. В исследование включено 29 здоровых испытуемых в возрасте от 18 до 48 лет (средний возраст 28 ± 10 лет) . Электрическую активность мозга регистрировали от 32 электродов . Частота дискретизации 2000 Гц, частота пропускания — 0,1-500 Гц . В качестве стимула использовали звук длительностью 30 с, который включал в себя простые звуки пяти разных частот (600 Гц, 800 Гц, 1000 Гц, 2000 Гц, 4000 Гц), изменяющихся в случайном порядке каждые 100 мс . Выделение FFR проводили относительно каждой смены частоты в «сложном» тоне . Полученный FFR включал два пика, для каждого из которых проводили вычисление амплитуды, латентности и дипольных источников .
Результаты. FFR был выделен у всех испытуемых и включал два пика . При этом, у части испытуемых пики FFR имели статистически большую амплитуду и меньшую латентность . У испытуемых с большей амплитудой FFR для первого пика был выявлены три диполя: в стволе мозга и в коре правого полушария (6 и 39 поля Бродмана) . Для второго пика выделяется один диполь в коре (19 поле Бродмана) . У испытуемых с низкой амплитудой пиков FFR для первого пика выявлен один источник в стволе мозга . Для второго пика были выявлены два диполя: в задних отделах поясной коры (23 поле Бродмана) и второй — в медиальном таламусе .
Заключение. Полученные данные позволяют предположить, что метод регистрации и анализа потенциала FFR может быть использован для оценки функциональной сохранности и корректного участия среднего мозга в восприятии слуховых стимулов . Особенности амплитудно-временных параметров его пиков, вероятно, отражают индивидуальную способность тонко дифференцировать стимулы .
Ключевые слова: вызванные потенциалы; потенциал, следующий за частотой; FFR; слуховое восприятие; средний мозг; восприятие речи; нарушения слухового восприятия
Для цитирования:
Окнина Л.Б., Слезкин А.А., Вологдина Я.О., Канцерова А.О., Стрельникова Е.В., Пицхелаури Д.И. Особенности потенциала, следующего за частотой, при прослушивании «сложных» звуков у здоровых испытуемых // Российский медико-биологический вестник имени академика И. П. Павлова. 2024. Т. 32, № 2. С. 253-262. DOI: https://doi.org/10.17816/PAVLOVJ320947
СЁ)
Check for updates
Рукопись получена: 07. 03. 2023
Рукопись одобрена: 13 . 07 . 2023
Опубликована: 30. 06. 2024
© Эко-Вектор, 2024 Все права защищены
ORIGINAL STUDY ARTICLES 254 -
DOI: https://doi.org/10.17816/PAVLOVJ320947
Peculiarities of Frequency-Following Response in Healthy Individuals when Listening to Complex Sounds
Lyubov' B . Oknina1 Andrey A . Slezkin1 2, Yana O . Vologdina1' 3, Anna O . Kantserova1, Ekaterina V . Strel'nikova1, David I . Pitskhelauri3
1 Institute of Higher Nervous Activity and Neurophysiology of the Russian Academy of Science, Moscow, Russian Federation;
2 Russian Technological University, Moscow, Russian Federation;
3 Burdenko National Medical Research Center of Neurosurgery, Moscow, Russian Federation
ABSTRACT
INTRODUCTION: Studies of recent years showed that functional disorders in the brainstem may be one of factors causing inability to perceive speech by normal-hearing individuals . Frequency-following response (FFR) is an auditory evoked potential emerging in different regions of the brain in response to a sound or a change in the sound frequency. The initiation of this potential is associated with the correct processing of auditory information in the subcortical structures of the brain . However, until the moment, there is no regulatory framework that could permit use of this potential in routine examinations .
AIM: To identify and analyze the peculiarities of FFR in healthy adult individuals when listening to a complex sound . MATERIALS AND METHODS: The study included 29 healthy subjects aged from 18 to 48 years (mean age 28 ± 10 years) . Electrical activity of the brain was recorded from 32 electrodes . Sampling frequency 2000 Hz, transmission frequency 0 .1 Hz-500 Hz . The stimulus was a 30-s sound that included simple sounds of five different frequencies (600 Hz, 800 Hz, 1000 Hz, 2000 Hz, 4000 Hz) changing in a random order every 100 ms . FFR was isolated in each frequency change in the complex sound The resulting FFR included two peaks, for each amplitude, latency, and dipole sources were calculated
RESULTS: FFR was obtained in all the subjects and included two peaks . In some subjects, FFR peaks had a statistically higher amplitude and lower latency . In subjects with a higher amplitude FFR peaks, three dipoles were identified for the first peak: in the brainstem and in the cortex of the right hemisphere (Brodmann areas 6 and 39) . For the second peak, one dipole was identified in the cortex (Brodmann area 19) . In subjects with low amplitude FFR peaks, for the first peak one source in the brainstem was identified . For the second peak, two dipoles were identified: in the posterior cingulate cortex (Brodmann area 23) and in the medial thalamus
CONCLUSION: The data obtained suggest that the method of recording and analyzing FFR can be used to assess the functional integrity and correct participation of the midbrain in the perception of auditory stimuli . The peculiarities of amplitude-time parameters of its peaks probably reflect the individual ability to finely differentiate stimuli.
Keywords: evoked potentials; frequency-following response; FFR; auditory perception; midbrain; speech perception; disorders in auditory perception
For citation:
Oknina LB, Slezkin AA, Vologdina YaO, Kantserova AO, Strel'nikova EV, Pitskhelauri DI. Peculiarities of Frequency-Following Response
in Healthy Individuals when Listening to Complex Sounds. I. P. Pavlov Russian Medical Biological Herald. 2024;32(2):253—262. DOI: https://doi.org/10.17816/PAVLOVJ320947
Received: 07 . 03 . 2023 Accepted: 13 . 07 . 2023 Published: 30. 06. 2024
eco. vector £) Ecu-Vector 2024
All rights reserved
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
FFR — frequency-following response (потенциал, следующий за частотой) L — latency (латентность)
MNI — Montreal Neurological Institute (Монреальский неврологический институт)
ВВЕДЕНИЕ
Слуховая система способна различать огромное количество звуков, появляющихся с очень небольшим промежутком времени друг от друга, имеющих различные источники и отличающихся по громкости и частоте Это возможно благодаря наличию параллельных слуховых путей, которые обрабатывают окружающие человека звуки по физическим параметрам и их значимости В исследованиях последних двух десятилетий показано, что одну из ведущих ролей в способности различать сложные звуковые последовательности и речь, наряду с корой, играет ствол мозга, в частности, нижние бугры четверохолмия, где происходит схождение информации от параллельных путей, идущих от кохлеарных ядер [1] . В частности, было показано, что у детей с аутизмом одной из причин нарушения речевого развития является нарушение кодирования речевых стимулов на уровне ствола мозга, что ведет к неспособности воспринимать речь [2, 3]. Нарушения оценки слуховых стимулов на уровне ствола мозга рассматриваются как одна из причин расстройства восприятия речи, причем даже в том случае, когда отмечается полная сохранность аудиометрических порогов слуха В частности, нарушения функциональной сохранности среднего мозга — одна из причин расстройства восприятия речи в пожилом возрасте, возникающего при сохранном слухе [4] Было показано, что нейронная репрезентация простых тонов и лексических стимулов (слогов) может снижаться с возрастом, причем даже в том случае, когда отмечается полная сохранность порогов слуха Данный факт коррелирует со снижением способности распознавать отдельные речевые стимулы при сохранной слуховой функции [5]
В связи с этим поиск надежного инструмента, способного выявить нарушения восприятия речевых стимулов уже на уровне ствола, является достаточно актуальным
В последнее десятилетие в результате развития регистрирующих методов и технических возможностей стали появляться инструменты, способные зарегистрировать активность глубинных структур головного мозга с использованием электродов, накладываемых на поверхность головы. Одним из недавно описанных потенциалов является потенциал, следующий за частотой (англ : frequency-following response, FFR) [6], который
регистрируется электродами на поверхности головы в ответ на возникающий звук или резкое изменение частотных параметров звука . Первоначально источниками РРР считали только стволовые структуры мозга . Однако, в исследованиях последних лет показано, что в генерации РРР, также принимает участие и первичная слуховая кора . У людей молодого возраста в генерацию РРР больший вклад вносят структуры ствола мозга, тогда как с возрастом доля ствола уменьшается, и вклад коры увеличивается [7] . Причем, роль правой слуховой коры более значима [8] . В исследовании с использованием магнитоэнцефалографии было показано, что в ответ на низкочастотные звуки больше участвуют структуры среднего мозга, таламуса и коры, тогда как в ответе на высокие звуки больший вклад вносят нижние бугры четверохолмия и медиальное коленчатое тело при незначительном вкладе коры [9] .
Особый интерес РРР вызывает в связи с исследованием роли ствола мозга в распознавании отдельных речевых элементов, таких как гласные звуки и взрывные согласные, которые, предположительно, имеют первоначальное кодирование в стволе мозга . И нарушение данного кодирования может вести к невозможности распознавать речь (сенсорной алалии) при формально сохранном слухе [10-12]. Отдельные исследования показали, что у женщин латентность РРР более короткая, чем у мужчин [13] . Также показано, что на выделение ответов РРР оказывает влияние уровень эстрогенов и наличие черепно-мозговых травм [14] .
Несмотря на высокий интерес последних лет к РРР в связи с исследованиями причин нарушений восприятия речи, нормативной базы для этого потенциала до настоящего времени не выработано, что затрудняет его использование в рутинной практике и требует дальнейшего изучения .
Цель — выявить и проанализировать особенности потенциала, следующего за частотой, у взрослых здоровых людей в ответ на смену частоты в звуке
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Исследование проведено в соответствии с принципами биомедицинской этики, сформулированными в Хельсинкской декларации 1964 г. и ее последующих обновлениях, одобрено Локальным этическим
комитетом Института высшей нервной деятельности и нейрофизиологии Российской академии наук (Протокол № 4 от 13 .12 . 2022) . Все испытуемые были осведомлены о цели и методах исследования и подписали Информированное согласие на участие в исследовании .
В исследование включено 29 здоровых испытуемых, в возрасте от 18 до 48 лет (средний возраст 28 ± 10 лет) — 23 женщины, 6 мужчин .
Критерием включения было отсутствие нарушений слуха, неврологических и психиатрических заболеваний, ведущее левое полушарие по речи (по данным дихотического прослушивания) и успешное прохождение Монреальской шкалы оценки когнитивных функций, рекомендованной Минздравом для скрининго-вой оценки умеренной когнитивной дисфункции. Тест оценивает внимание и концентрацию, исполнительные функции, память, язык, зрительно-конструктивные навыки, абстрактное мышление, счет и ориентацию .
Регистрация электроэнцефалограммы проводилась на оборудовании фирмы Нейроботикс (Россия) с частотой дискретизации 2000 Гц и частотой пропускания 0,1-500 Гц . Регистрацию проводили от 32 электродов: Рр1, Рр2, Р7, Р3, Р2, Р4, Р8, РТ7, РС5, РС3, РС4, РС6, РТ8, Т7, С5, С3, С2, С4, С6, Т8, ТР7, СР5, СР3, СР4, СР6, ТР8, Р7, Р3, Р2, Р4, Р8, 02 . В качестве референтов использовали мастоидальные электроды с цифровым
объединением. Заземляющий электрод располагался в точке Fpz . Импеданс менее 10 кОм, режекторный фильтр 50 Гц . Добровольцы во время исследования пребывали в ясном сознании . Прослушивание стимулов было пассивным, то есть активного вовлечения внимания от добровольцев не было
Для регистрации вызванных потенциалов звуковые последовательности предъявлялись при помощи программы Presentation (Neurobehavioral Systems Inc . , USA) . Для предъявления стимулов использовали акустический стимулятор AStim (Медицинские компьютерные системы, Россия), который устанавливает метку с фиксированным смещением и нулевым разбросом относительно предъявляемого звукового стимула . Звуковые стимулы имели частоту дискретизации 44,1 кГц и разрядность 16 бит. Звуки предъявлялись бинаураль-но через накладные наушники
Испытуемым предъявлялся «сложный» звук длительностью 30 с, который включал в себя простые звуки с изменяющейся в псевдослучайном порядке каждые 100 мс частотой 600 Гц, 800 Гц, 1000 Гц, 2000 Гц, 4000 Гц. Количество отрезков каждой частоты было одинаковым . Начинался и заканчивался звук частотой 1500 Гц с восходящей и нисходящей фазой 10 мс . «Сложный» звук предъявлялся 6 раз, межстимульный интервал составлял 30 с (рис 1)
Рис. 1. Схема представления «сложного» звука.
Примечание: смена частоты каждые 100 мс происходила в нулевой точке синусоиды, чтобы избежать эффекта «щелчка», амплитуда звука была неизменной на протяжении всего времени звучания; начинался и завершался звук частотой 1500 Гц, в котором были восходящая и нисходящая фаза длительностью 10 мс; участки с частотой 1500 Гц не использовали при выделении потенциала, следующего за частотой.
Анализ данных проводили в программе Brainstorm (MATLAB, США) [15]. Первоначально проводили визуальную оценку. К анализу принимались безартефакт-ные участки записи. Для выделения FFR использовали фильтрацию электроэнцефалограммы в диапазоне
70-150 Гц . Выделение РРР проводили относительно смены частоты внутри сложного тона, т е относительно точки перехода синусоиды через нулевую линию при смене частоты . Эпоха усреднения РРР включала 50 мс предстимульного интервала и 350 мс после стимула, что
соответствовало трем частотам, входящим в состав стимула . Каждый вызванный потенциал включал от 1125 до 1188 усреднений. Полученный FFR включал два пика, для каждого из которых проводили вычисление амплитуды, латентности и вычисляли дипольные источники . При вычислении дипольных источников использовали усредненный шаблон мозга программы Brainstorm (ICBM152) . Использовали трехслойную реалистичную модель головы, учитывающую внешнюю поверхность черепа, внутреннюю поверхность черепа, поверхность коры и объем мозга . Генерацию поверхности проводили с помощью программы OpenMEEG для электроэнцефалографических данных, используемую как плагин Brainstorm . Для координатной привязки вычисленных диполей использовали опцию Dipole scanning в плагине FieldTrip, позволяющем учитывать кору по полям Бродмана и подкорковые области. Полученные координаты диполей в системе MNI с помощью открытого источника Talairach Client (https://www. nitrc . org/projects/tal-daemon/) пересчи-
тывали на ближайшее к источнику серое вещество с погрешностью, не превышающей 5 мм от вычисленной локализации.
Для статистической оценки использовали программу Statistics 13 . 3 (Stat Soft Inc . , США) . При сравнении показателей у испытуемых с разной выраженностью пиков FFR использовали непараметрический критерий Манна-Уитни.
РЕЗУЛЬТАТЫ
По характеру выраженности FFR все испытуемые разделились на две группы . В первую вошли 8 испытуемых, у которых выделялось два высокоамплитудных пика, значительно превышающих фоновые колебания . Вторую группу составили испытуемые, у которых FFR отличался от фоновых колебаний в меньшей степени (рис. 2) . Испытуемых, у которых FFR отсутствовал, в группе не было
Рис. 2. Особенности потенциала, следующего за частотой: А — GrandMean (n = 8) FFR испытуемых с высокой амплитудой пиков; Б — GrandMean (n = 21) FFR испытуемых с FFR, имеющим меньшую амплитуду пиков; I — FFR (стрелками отмечены два пика потенциала, указана средняя по группе латентность, данные представлены в режиме burrerfLy, включающем ответ по всем отведениям); II — амплитудная карта пиков FFR на пиковой латентности. Примечание: FFR — frequency-foLLowing response (потенциал, следующий за частотой).
У испытуемых с высокой амплитудой РРР пики компонента имели большую амплитуду и меньшую латентность по сравнению с остальными испытуемыми. На рисунке 3 показаны интерквартильные раз-махи пиков 1 и 2 у испытуемых двух групп наблюдений. В первой группе первый пик имел латентность
□ т — 9,23 ± 1,34 мс (здесь и далее приведено среднее значение ± стандартное отклонение), второй пик имел латентность 112 — 18,23 ± 1,06 мс . Во второй группе первый пик 121 — 11,02 ± 2,00 мс и второй пик имел латентность 122 — 20,81 ± 1,84 мс . При использовании критерия Манна-Уитни была выявлена статистическая
Рис. 3. Интерквартильные размахи латентности первого и второго пиков FFR у испытуемых высокими (группа 1) и низкими (группа 2) значениями амплитуды пиков FFR.
Примечание: FFR — frequency-following response (потенциал, следующий за частотой).
значимость отличий: И, < Ь2,, р < 0,01; И2 < Ь22, р < 0,0001.
Топография первого пика РРР практически не отличалась в обеих группах и была представлена лобными и передневисочными отведениями обоих полушарий .
Топография второго пика у испытуемых первой группы имела правостороннюю локализацию, и максимальная амплитуда была зарегистрирована в лобно-височном отведении . У испытуемых второй группы второй пик РРР локализовался в лобной области .
Рис. 4. Локализация диполей, связанных с первым (I) и вторым (II) пиками FFR у испытуемых первой (А) и второй (Б) групп.
Примечание: FFR — frequency-following response (потенциал, следующий за частотой).
Анализ дипольных источников выявил отличия локализации диполей в первой и второй группах испытуемых. Причем, это касается как первого, так и второго пиков FFR. Дипольные источники вычислялись на интервале 3 мс, включающем пиковую латентность как центр эпохи анализа Ьпик ± 1 мс .В первой группе источники вычислялись на интервале 8-10 мс для первого пика и 17-19 мс для второго пика . Во второй группе — на интервалах 10-12 мс для первого и 20-22 мс для второго пиков, соответственно .
В первой группе для первого пика был выявлены три диполя с активностью на латентностях LM = 10 мс, L1-2 = 11,5 мс и L1-3 = 12 мс . Координаты Монреальского неврологического института (англ . : Montreal Neurological Institute, MNI) первого диполя были: x = -15,6, y = -42, z = -15,3, второго — x = 37,7, y = -16,8, z = 67,9 и третьего — x = 57,1, y = -68,8, z = 22,7 . Диполи располагаются в стволе мозга и в коре правого полушария, полей Бродмана 6 и 39 с погрешностью приближения 3-5 мм (рис . 4) . Для второго пика отчетливо выделяется только один диполь с латентностью L2 = 21 мс и координатами MNI x = 57,2, y = -68,2, z = 8,3, что соответствует полю Бродмана 19 .
Во второй группе для первого пика был выявлен источник с активностью на латентности L1 = 10 мс и координатами MNI: x = 4,1, y = -22,7, z = -14,3, что соответствует среднему мозгу с погрешностью привязки 4 мм Для второго пика были выявлены два диполя Один с латентностью L2-1 = 20 мс и координатами MNI: x = -1,1, y = -33,8, z = 18, что может быть отнесено соответствует задним отделам поясной коры — 23 полю Бродмана с погрешностью приближения 3 мм . Второй диполь выделялся на латентности L2-2 = 20,5 мс, его координаты MNI: x = -5,8, y = -28,1, z = -0,2, что соответствовало правому медиальному таламусу с погрешностью приближения 3 мм
ОБСУЖДЕНИЕ
В настоящем исследовании была поставлена задача выявить и проанализировать FFR на смену частоты звука у здоровых испытуемых В качестве стимула был использован «сложный» звук, в котором участки разной частоты имели одинаковую амплитуду и фиксированную длительность . Смена частот происходила в нулевой точке, что позволило избежать эффекта «щелчка» Длительность участка одной частоты была 100 мс . Это значительно превышает латентность FFR и достаточно для надежного выделения всех компонентов потенциала, следующего за частотой В то же время длительность каждого участка была достаточно короткой, чтобы достигнуть большого количества усреднений без угасания ответа Это позволило достигнуть высокого числа усреднений (более 1000 для каждого испытуемого), что является достаточным
для надежного выделения потенциала и удовлетворительного соотношения сигнал/шум .
Необходимо отметить, что выделение РРР было неодинаковым у всех испытуемых . По характеру ответов все испытуемые разделились на две группы . У одной группы пики РРР имели значительно большую амплитуду и меньшую латентность по сравнению с остальными испытуемыми. Также надо отметить, что у лиц данной группы в генерации РРР по данным дипольного анализа принимали участие не только структуры ствола мозга, но и кора
Ствол мозга относится к филогенетически старым структурам мозга [16]. Однако, помимо проведения, в нем происходит первичная оценка слуховых стимулов . В частности, было показано, что активность ствола отличается у лиц с музыкальным образованием . Именно с этим фактом связывают лучшее распознавание отличий близких звуков, включая речевые стимулы, у музыкантов [17] . В настоящем исследовании отличия по группам мы не смогли связать с музыкальным или лингвистическим образованием, так же как с полом и возрастом испытуемых . Однако следует учитывать, что в исследовании приняло участие ограниченное число испытуемых, и при увеличении объема выборки данные зависимости могут быть выявлены.
При этом, ни одна область мозга не работает изолированно . Важным для осуществления функций является способность одновременной мобилизации нескольких участков мозга . У испытуемых первой группы диполи, помимо ствола, выделяются в коре . Такое объединение структур возможно только при наличии связующих проводящих путей мозга В слуховой системе количество волокон, передающих информацию в обратном направлении, примерно в 10 раз меньше количества прямых волокон [18] . Можно полагать, что по мере формирования способности тонко дифференцировать звуки, у человека развиваются обратные связи, что делают возможным более быстро и тонко различать звуки
У испытуемых с высокой амплитудой РРР первый пик связан диполями в стволе и в коре в полях Бродмана 6 и 39 . Поле 39 достаточно неоднородно, и участвует в слуховом восприятии вообще и восприятии речи в частности Поле Бродмана 6, согласно литературным данным, демонстрирует двойственность функций . Медиальную часть поля связывают с когнитивными функциями, в частности с обновлением вербальной информации [19], т. е . данное поле напрямую связано с анализом слуховых стимулов При этом, достаточно неожиданным представляется локализация диполя второго пика РРР в поле 19, которое по большей степени связано со зрительной системой к традиционной концепции связи функций с определенной областью Однако, современный взгляд на функции больше связан с сетями, нежели отдельной областью
И в концепции функциональных сетей поле 19, помимо зрительных, входит в сети, ответственные за мульти-сенсорную интеграцию, слуховое восприятие и осознание семантических стимулов [20] .
У испытуемых с меньшей амплитудой пиков FFR на латентности первого пика выделяется только один диполь, локализованный в стволе мозга. На втором пике выделяют два диполя, один из которых связан с задней цингулярной корой, а второй — с медиальным таламусом . Задняя цингулярная кора входит в сеть пассивной работы мозга (англ . : default mode network) и активность данной области, вероятно, необходима для пассивного выделения отличающихся по частоте звуков для создания нужного фона, который в случае необходимости позволит активировать другие сети и «включить» мозг в активную обработку слуховой информации
Хотя FFR имеет индивидуальные отличия, связанные, вероятно, с периодом формирования слухового восприятия в целом, компонент устойчиво выделяется у всех испытуемых . Можно предположить, что наличие данного компонента является отражением корректной работы достаточно высоких уровней слуховой системы, начиная от бугров четверохолмия и заканчивая корой мозга . При этом, особенности амплитудно-временных параметров пиков FFR, вероятно, отражают индивидуальную способность тонко дифференцировать стимулы, которая может быть выявлена и проанализирована при увеличении объема выборки и учета таких факторов как пол, возраст и индивидуальные аудиоме-трические пороги в пределах нормы
Следует отметить, что в настоящем исследовании в качестве стимула использовался сложный звук, содержащий как высокочастотные, так и низкочастотные участки . В рамках данного исследования была поставлена задача проанализировать суммарный ответ на все переходы частоты внутри звука . Подобный подход хотя и повышает надежность выделения потенциала за счет большого числа усреднений, не позволяет сделать вывод об особенностях выделения FFR на переход к высоким и низким частотам по отдельности. Данному вопросу будет посвящена отдельная публикация
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В исследовании выявлены и проанализированы потенциалы, следующие за частотой у здоровых испытуемых. Полученные данные позволяют предположить, что метод регистрации и анализа потенциалов, следующих за частотой, может быть использован для оценки функциональной сохранности и корректного участия среднего мозга в восприятии слуховых стимулов . Особенности амплитудно-временных параметров пиков потенциалов, следующих за частотой, вероятно, отражают индивидуальную способность тонко дифференцировать стимулы .
ДОПОЛНИТЕЛЬНО
Финансирование. Авторы заявляют об отсутствии внешнего финансирования при проведении исследования. Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов. Благодарность. Авторы выражают благодарность сотруднику Научно-медицинского исследовательского центра нейрохирургии имени академика Н. Н. Бурденко (г. Москва) В. В. Подлепичу за помощь в организации исследований и наборе первичных данных. Вклад авторов: Окнина Л. Б. — сбор и анализ данных, написание статьи, руководство проектом; Слезкин А. А. — техническое сопровождение проекта, редактирование; Вологдина Я. О. — редактирование; Канцерова А. О. — анализ данных, редактирование, Стрельникова Е. В. — сбор данных, редактирование; Пицхелаури Д. И. — руководство проектом, редактирование. Авторы подтверждают соответствие своего авторства международным критериям ICMJE (все авторы внесли существенный вклад в разработку концепции, проведение исследования и подготовку статьи, прочли и одобрили финальную версию перед публикацией).
Funding. This study was not supported by any external sources of funding. Conflict of interests. The authors declare no conflicts of interests. Acknowledgment. The authors are grateful for their help in organizing the research and collecting primary data to V. V. Podlipich from Burdenko National Medical Research Center of Neurosurgery (Moscow). Contribution of the authors: L. B. Oknina — data collection and analysis, writing the text, project management; A. A. Slezkin — technical support of project, edition; Ya. O. Vologdina — edition; A. O. Kantserova — data analysis, editing; E. V. Strel'nikova — data collection, editing; D. I. Pitskhelauri — project management, editing. The authors confirm the correspondence of their authorship to the ICMJE International Criteria. All authors made a substantial contribution to the conception of the work, acquisition, analysis, interpretation of data for the work, drafting and revising the work, final approval of the version to be published and agree to be accountable for all aspects of the work.
СПИСОК ИСТОЧНИКОВ
1. Pickles J.O. Auditory pathways: anatomy and physiology // Handb. Clin. Neurol. 2015. Vol. 129. P. 3-25. doi: 10.1016/b978-0-444-62630-1.00001-9
2. Chen J., Liang C., Wei Z., et al. Atypical longitudinal development of speech-evoked auditory brainstem response in preschool children with autism spectrum disorders // Autism Res. 2019. Vol. 12, No. 7. P. 1022-1031. doi: 10.1002/aur.2110
3. Бавыкина И.А. Особенности физического развития и уровня нутриентов у детей с расстройствами аутистического спектра // Российский медико-биологический вестник имени академика И. П. Павлова. 2019. Т. 27, № 2. C. 181-187. doi: 10.23888/ PAVLOVJ2019272181-187
4. De Oliveira Eichner A.C., Donadon C., Skarzynski P.H., et al. A Systematic Review of the Literature Between 2009 and 2019 to Identify
and Evaluate Publications on the Effects of Age-Related Hearing Loss on Speech Processing // Med. Sci. Monit. 2022. Vol. 28. P. e938089. doi: 10.12659/msm.938089
5. Clinard C.G., Tremblay K.L. Aging degrades the neural encoding of simple and complex sounds in the human brainstem // J. Am. Acad. Audiol. 2013. Vol. 24, No. 7. P. 590-599. doi: 10.3766/jaaa.24.7.7
6. Bidelman G.M. Subcortical sources dominate the neuroelectric auditory frequency-following response to speech // Neurolmage. 2018. Vol. 175. P. 56-69. doi: 10.1016/j.neuroimage.2018.03.060
7. Kulasingham J.P., Brodbeck C., Presacco A., et al. High gamma cortical processing of continuous speech in younger and older listeners // Neurolmage. 2020. Vol. 222. P. 1 17291. doi: 10.1016/j. neuroimage.2020.1 17291
8. Coffey E.B.J., Nicol T., White-Schwoch T., et al. Evolving perspectives on the sources of the frequency-following response // Nat. Commun. 2019. Vol. 10, No. 1. P. 5036. doi: 10.1038/s41467-019-13003-w
9. Gorina-Careta N., Ribas-Prats T., Arenillas-Alcon S., et al. Neonatal Frequency-Following Responses: A Methodological Framework for Clinical Applications // Semin. Hear. 2022. Vol. 43, No. 3. P. 162-176. doi: 10.1055/s-0042-1756162
10. Ferreira L., Skarzynski P.H., Skarzynska M.B., et al. Effect of Auditory Maturation on the Encoding of a Speech Syllable in the First Days of Life // Brain Sci. 2021. Vol. 11, No. 7. P. 844. doi: 10.3390/ brainsci11070844
11. Johnson K.L., Nicol T., Zecker S.G., et al. Brainstem encoding of voiced consonant — vowel stop syllables // Clin. Neurophysiol. 2008. Vol. 119, No. 11. P. 2623-2635. doi: 10.1016/j.clinph.2008.07.277
12. Rocha-Muniz C.N., Schochat E. Investigation of the neural discrimination of acoustic characteristics of speech sounds in normalhearing individuals through Frequency-following Response (FFR) //
Codas. 2021. VoL. 33, No. 1. P. e20180324. doi: 10.1590/23171782/20202018324
13. Kirbac A., TurkyiLmaz M.D., YagciogLu S. Gender Effects on Binaural Speech Auditory Brainstem Response // J. Int. Adv. OtoL. 2022. VoL. 18, No. 2. P. 125-130. doi: 10.5152/iao.2022.20012
14. Krizman J., Bonacina S., CoLegrove D., et aL. AthLeticism and sex impact neuraL processing of sound // Sci. Rep. 2022. VoL. 12, No. 1. P. 15181. doi: 10.1038/s41598-022-19216-2
15. TadeL F., BaiLLet S., Mosher J.C., et aL. Brainstorm: a user-friendLy appLication for MEG/EEG anaLysis // Comput. InteLL. Neurosci. 2011. VoL. 2011. P. 879716. doi: 10.1 155/201 1/879716
16. Коротаева Н.В., Ипполитова Л.И., Иванцова Е.Н., и др. Нейро-трофический фактор головного мозга как потенциальный биомаркер неврологических нарушений у недоношенных детей // Наука молодых (Eruditio Juvenium). 2023. Т. 11, № 4. С. 607-614. doi: 10.23888/HMJ20231 14607-614
17. Skoe E., Chandrasekaran B. The Layering of auditory experiences in driving experience-dependent subcorticaL pLasticity // Hear. Res. 2014. VoL. 311. P. 36-48. doi: 10.1016/j.heares.2014.01.002
18. Bubb E.J., MetzLer-BaddeLey C., AggLeton J.P. The cinguLum bundLe: Anatomy, function, and dysfunction // Neurosci. Biobehav. Rev. 2018. VoL. 92. P. 104-127. doi: 10.1016/j.neubiorev.2018.05.008
19. Tanaka S., Honda M., Sadato N. ModaLity-specific cognitive function of mediaL and LateraL human Brodmann area 6 // J. Neurosci. 2005. VoL. 25, No. 2. P. 496-501. doi: 10.1523/jneurosci.4324-04.2005
20. ArdiLa A., BernaL B., RosseLLi M. Language and visuaL perception associations: Meta-anaLytic connectivity modeLing of Brodmann area 37 // Behav. NeuroL. 2015. VoL. 2015. P. 565871. doi: 10.1155/2015/565871
REFERENCES
1. Pickles JO. Auditory pathways: anatomy and physiology. Handb Clin Neurol. 2015;129:3-25. doi: 10.1016/b978-0-444-62630-1.00001-9
2. Chen J, Liang C, Wei Z, et al. Atypical longitudinal development of speech-evoked auditory brainstem response in preschool children with autism spectrum disorders. Autism Res. 2019;12(7):1022-31. doi: 10.1002/aur.2110
3. Bavykina IA. Peculiarities of physical development and of level of nutrients in children with autistic spectrum disorders. I. P. Pavlov Russian Medical Biological Herald. 2019;27(2):181-7. (In Russ). doi: 10.23888/PAVL0VJ2019272181-187
4. De Oliveira Eichner AC, Donadon C, Skarzynski PH, et al. A Systematic Review of the Literature Between 2009 and 2019 to Identify and Evaluate Publications on the Effects of Age-Related Hearing Loss on Speech Processing. Med Sci Monit. 2022;28:e938089. doi: 10.12659/msm.938089
5. Clinard CG, Tremblay KL. Aging degrades the neural encoding of simple and complex sounds in the human brainstem. J Am Acad Audiol. 2013;24(7):590-9. doi: 10.3766/jaaa.24.7.7
6. Bidelman GM. Subcortical sources dominate the neuroelectric auditory frequency-following response to speech. NeuroImage. 2018; 175:56-69. doi: 10.1016/j.neuroimage.2018.03.060
7. Kulasingham JP, Brodbeck C, Presacco A, et al. High gamma cortical processing of continuous speech in younger and older listeners. NeuroImage. 2020;222:1 17291. doi: 10.1016/j.neuroimage.2020.1 17291
8. Coffey EBJ, Nicol T, White-Schwoch T, et al. Evolving perspectives
on the sources of the frequency-following response. Nat Commun. 2019;10(1):5036. doi: 10.1038/s41467-019-13003-w
9. Gorina-Careta N, Ribas-Prats T, Arenillas-Alcon S, et al. Neonatal Frequency-Following Responses: A Methodological Framework for Clinical Applications. Semin Hear. 2022;43(3):162-76. doi: 10.1055/s-0042-1756162
10. Ferreira L, Skarzynski PH, Skarzynska MB, et al. Effect of Auditory Maturation on the Encoding of a Speech Syllable in the First Days of Life. Brain Sci. 2021;1 1(7):844. doi: 10.3390/brainsci1 1070844
11. Johnson KL, Nicol T, Zecker SG, et al. Brainstem encoding of voiced consonant — vowel stop syllables. Clin Neurophysiol. 2008;1 19(1 1):2623-35. doi: 10.1016/j.clinph.2008.07.277
12. Rocha-Muniz CN, Schochat E. Investigation of the neural discrimination of acoustic characteristics of speech sounds in normalhearing individuals through Frequency-following Response (FFR). Codas. 2021;33(1):e20180324. doi: 10.1590/2317-1782/20202018324
13. Kirbac A, Turkyilmaz MD, Yagcioglu S. Gender Effects on Binaural Speech Auditory Brainstem Response. J Int Adv Otol. 2022;18(2):125-30. doi: 10.5152/iao.2022.20012
14. Krizman J, Bonacina S, Colegrove D, et al. Athleticism and sex impact neural processing of sound. Sci Rep. 2022;12(1):15181. doi: 10.1038/s41598-022-19216-2
15. Tadel F, Baillet S, Mosher JC, et al. Brainstorm: a user-friendly application for MEG/EEG analysis. Comput Intell Neurosci. 201 1:201 1:879716. doi: 10.1 155/201 1/879716
16. Korotayeva NV, Ippolitova LI, Ivantsova EN, et al. Brain Derived Neurotrophic Factor as Potential Biomarker of Neurologic Disorders in Premature Children. Nauka Molodykh (Eruditio Juvenium). 2023;1 1(4):607-14. (In Russ). doi: 10.23888/HMJ20231 14607-614
17. Skoe E, Chandrasekaran B. The layering of auditory experiences in driving experience-dependent subcortical plasticity. Hear Res. 2014;311:36-48. doi: 10.1016/j.heares.2014.01.002
18. Bubb EJ, Metzler-Baddeley C, Aggleton JP. The cingulum
bundle: Anatomy, function, and dysfunction. Neurosci Biobehav Rev. 2018;92:104-27. doi: 10.1016/j.neubiorev.2018.05.008
19. Tanaka S, Honda M, Sadato N. Modality-specific cognitive function of medial and lateral human Brodmann area 6. J Neurosci. 2005;25(2):496-501. doi: 10.1523/jneurosci.4324-04.2005
20. Ardila A, Bernal B, Rosselli M. Language and visual perception associations: Meta-analytic connectivity modeling of Brodmann area 37. Behav Neurol. 2015;2015:565871. doi: 10.1 155/2015/565871
ОБ АВТОРАХ
*Окнина Любовь Борисовна, д.б.н.;
ORCID: https://orcid.org/0000-0002-7398-1 183;
eLibrary SPIN: 2614-8209; e-mail: [email protected]
Слезкин Андрей Александрович;
ORCID: https://orcid.org/0000-0003-1230-8347; eLibrary SPIN: 4605-6082; e-mail: [email protected]
Вологдина Яна Олеговна;
ORCID: https://orcid.org/0000-0002-3196-588X; eLibrary SPIN: 2215-3956; e-mail: [email protected]
Канцерова Анна Олеговна;
ORCID: https://orcid.org/0000-0002-5513-8627;
eLibrary SPIN: 7841-5681; e-mail: [email protected]
Стрельникова Екатерина Викторовна, к.б.н.; ORCID: https://orcid.org/0009-0007-1611-073X; eLibrary SPIN: 9728-7075; e-mail: [email protected]
Пицхелаури Давид Ильич, д.м.н.; профессор; ORCID: https://orcid.org/0000-0003-0374-7970; eLibrary SPIN: 3261-2144; e-mail: [email protected]
AUTHORS' INFO
*Lyubov' B. Oknina, Dr. Sci. (Biol.);
ORCID: https://orcid.org/0000-0002-7398-1183;
eLibrary SPIN: 2614-8209; e-mail: [email protected]
Andrey А. Slezkin;
ORCID: https://orcid.org/0000-0003-1230-8347; eLibrary SPIN: 4605-6082; e-mail: [email protected]
Yana O. Vologdina;
ORCID: https://orcid.org/0000-0002-3196-588X; eLibrary SPIN: 2215-3956; e-mail: [email protected]
Anna O. Kantserova;
ORCID: https://orcid.org/0000-0002-5513-8627;
eLibrary SPIN: 7841-5681; e-mail: [email protected]
Ekaterina V. Strel'nikova, Cand. Sci. (Biol.);
ORCID: https://orcid.org/0009-0007-161 1-073X;
eLibrary SPIN: 9728-7075; e-mail: [email protected]
David I. Pitskhelauri, MD, Dr. Sci. (Med.), Professor; ORCID: https://orcid.org/0000-0003-0374-7970; eLibrary SPIN: 3261-2144; e-mail: [email protected]
* Автор, ответственный за переписку / Corresponding author
