Результаты оценки стандартных показателей функциональной спектроскопии ближнего инфракрасного диапазона у молодых людей, проживающих в различных регионах европейской части России

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Обоснование. В последние годы появляются многочисленные попытки соотнесения результатов функциональной спектроскопии ближнего инфракрасного диапазона (fNIRS), полученных разными авторами с использованием различной приборной базы. Для достижения консенсуса в нормировании показателей fNIRS, интерпретации и воспроизведения экспериментальных данных требуется сравнительная оценка этих показателей в группах здоровых людей — жителей различных природно-климатических зон.

Цель. Охарактеризовать проявление стандартных показателей fNIRS у молодых людей, проживающих в различных условиях среды жизнедеятельности.

Материалы и методы. В исследовании приняли участие 100 клинически здоровых мужчин и женщин европеоидной расы 18–25 лет, коренных жителей трёх регионов европейской части России: Архангельской, Волгоградской областей и Республики Крым. Для оценки гемодинамического ответа коры головного мозга в ближнем инфракрасном диапазоне применяли прибор Cortivision Poton Cap C20 (Cortivision, Польша). Схема исследования включала в себя 3 этапа: 1-й этап — фон fNIRS с открытыми глазами (30ʹ); 2-й этап — предъявление теста «Простая зрительно-моторная реакция» (2ʹ) + предъявление теста «Сложная зрительно-моторная реакция» (2ʹ) + предъявление теста «Крепелин» (3ʹ); 3-й этап — постнагрузочные значения fNIRS с открытыми глазами (1ʹ). Для последующего анализа данных учитывали среднеарифметические значения показателей концентрации оксигенированного и деоксигенированного гемоглобина (ммоль/л) на этапе фона и постнагрузочных значений fNIRS.

Результаты. Сравнительный анализ региональной выраженности фоновых и постнагрузочных значений показателей fNIRS не выявил статистически значимых различий между представителями населения модельных регионов, характеризующихся существенным перепадом уровня комфортности среды обитания (Архангельская область — 6 баллов, Волгоградская область — 17 баллов, Республика Крым — 25 баллов). Вместе с тем наглядно проявляются различия фоновой выраженности показателей fNIRS между выборочной совокупностью мужчин и выборочной совокупностью женщин, участвовавших в исследовании. Выявлена повторяемость однонаправленных отличий между мужчинами и женщинами, обнаруженных в фоновых значениях оксигенированного и деоксигенированного гемоглобина в одних и тех же областях коры головного мозга. В обоих случаях статистически значимые различия концентраций были определены в симметричных лобных (AF4-AFp2, AF3-AFp1) и височных (FTT8-T8, FTT7-T7) отведениях. У женщин зарегистрированы более высокие значения показателей в лобных отделах коры больших полушарий, а у мужчин, наоборот, концентрации изучаемых форм гемоглобина были выше в височных отделах.

Заключение. Охарактеризованы проявления стандартных показателей fNIRS у молодых людей, проживающих в различных условиях среды жизнедеятельности. Представленные данные будут способствовать повышению надёжности и воспроизводимости результатов исследований, выполненных с использованием технологии fNIRS, и тем самым стимулировать внедрение передовых методов нейровизуализации функций мозга в исследовательскую деятельность и клиническую практику.

Об авторах

Александр Борисович Мулик

Военно-медицинская академия им. С.М. Кирова

Автор, ответственный за переписку.
Email: mulikab@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-6472-839X
SPIN-код: 8079-9698
Scopus Author ID: 57194478275
ResearcherId: U-2142-2017

д-р биол. наук, профессор

Россия, Санкт-Петербург

Ирина Владимировна Улесикова

Военно-медицинская академия им. С.М. Кирова

Email: ulesikovairina@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-9284-3280
SPIN-код: 9859-6036
Scopus Author ID: 57194476699
ResearcherId: D-3502-2016

канд. биол. наук

Россия, Санкт-Петербург

Никита Олегович Назаров

Центр внедрения изменений Министерства здравоохранения Московской области

Email: naznik86@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-0668-4664
SPIN-код: 9126-2809
Scopus Author ID: 57195288897
ResearcherId: GON-7330-2022

канд. мед. наук

Россия, Красногорск

Михаил Алексеевич Кунавин

Северный (Арктический) федеральный университет им. М.В. Ломоносова

Email: m.kunavin@narfu.ru
ORCID iD: 0000-0001-7948-1043
SPIN-код: 5271-0260
Scopus Author ID: 56089688500
ResearcherId: HKE-1458-2023

канд. биол. наук, доцент

Россия, Архангельск

Андрей Горгоньевич Соловьёв

Северный государственный медицинский университет

Email: asoloviev1@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-0350-1359
SPIN-код: 2952-0619
Scopus Author ID: 7103242976
ResearcherId: O-8644-2016

д-р мед. наук, профессор

Россия, Архангельск

Юлия Александровна Шатыр

Военно-медицинская академия им. С.М. Кирова

Email: yuliashatyr@gmail.com
ORCID iD: 0000-0001-9279-5282
SPIN-код: 2942-6250
Scopus Author ID: 57194476788
ResearcherId: U-2181-2017

канд. биол. наук, доцент

Россия, Санкт-Петербург

Список литературы

  1. Ferrari M, Quaresima V. A brief review on the history of human functional near-infrared spectroscopy (fNIRS) development and fields of application. Neuroimage. 2012;63(2):921–935. doi: 10.1016/j.neuroimage.2012.03.049
  2. Yücel MA, Lühmann A, Scholkmann F, et al. Best practices for fNIRS publications. Neurophotonics. 2021;8(1):101–108. doi: 10.1117/1.NPh.8.1.012101
  3. Komleva YuK, Salmina AB, Prokopenko SV, et al. Changes in structural and functional plasticity of the brain induced by environmental enrichment. Annals of the Russian Academy of Medical Sciences. 2013;68(6):39–48. doi: 10.15690/vramn.v68i6.672 EDN: QCVRFD
  4. Miguel PM, Pereira LO, Silveira PP, Meaney MJ. Early environmental influences on the development of children's brain structure and function. Dev Med Child Neurol. 2019;61(10):1127–1133. doi: 10.1111/dmcn.14182
  5. Smith L. Integrating the physical environment within a population neuroscience perspective. Curr Top Behav Neurosci. 2024;68:223–238. doi: 10.1007/7854_2024_477
  6. Mulik AB, Ulesikova IV, Mulik IG, et al. Comfort and aesthetics of the living environment as a determinant of an individual's phenotypic and social status. Ekologiya cheloveka (Human Ecology). 2019;26(2):31–38. doi: 10.33396/1728-0869-2019-2-31-38 EDN: XLUHZE
  7. Characteristics of the sanitary system. In: National Atlas of Russia. Vol. 2. Nature. Ecology. Moscow; 2007. [cited 2025 Mar 20]. Available from: http://xn--80aaaa1bhnclcci1cl5c4ep.xn--p1ai/cd2/447/447 (In Russ.)
  8. Khan AF, Yuan H, Smith ZA, Ding L. Distinct time-resolved brain-wide coactivationsin oxygenated and deoxygenated hemoglobin. IEEE Trans Biomed Eng. 2024;71(8):463–472. doi: 10.1109/TBME.2024.3377109
  9. Shatyr YuA, Nazarov NO, Glushakov RI, et al. Search for genetic and phenotypical bases of human predisposition to risk behavior. Scientific Notes of V.I. Vernadsky Crimean Federal University. Biology. Chemistry. 2023;9(3):291–299. EDN: ZOEYFS
  10. Mulik AB, Shatyr YuA, Ulesikova IV, et al. Sexual characteristics of genetic determination of human propensity to aggressive, suicidal and addcitve behavior: descriptive study. Marine medicine. 2024;10(3):94–107. doi: 10.22328/2413-5747-2024-10-3-94-107 EDN: FJLHJI
  11. Akil M, Kolachana BS, Rothmond DA, et al. Catechol-O-methyltransferase genotype and dopamine regulation in the human brain. J Neurosci. 2003;23(6):2008–2013. doi: 10.1523/JNEUROSCI.23-06-02008.2003
  12. Pinggera A, Lieb A, Benedetti B, et al. CACNA1D de novo mutations in autism spectrum disorders activate Cav1.3 L-type calcium channels. Biol Psychiatry. 2015;77(9):816–822. doi: 10.1016/j.biopsych.2014.11.020
  13. Dolphin AC. The α2δ subunits of voltage-gated calcium channels. Biochim Biophys Acta. 2013;1828(7):1541–1549. doi: 10.1016/j.bbamem.2012.11.019
  14. Kan RLD. Sex differences in brain excitability revealed by concurrent iTBS/fNIRS. Asian J Psychiatr. 2024;(96):40–43. doi: 10.1016/j.ajp.2024.104043
  15. Auger H, Bherer L, Boucher É, et al. Quantification of extra-cerebral and cerebral hemoglobin concentrations during physical exercise using time-domain near infrared spectroscopy. Biomed Opt Express. 2016;7(10):3826–3842. doi: 10.1364/BOE.7.003826
  16. Filatova OV, Sidorenko AA. Age and sex hemodynamic characteristics of cerebral arteries. Acta Biologica Sibirica. 2015;1(3–4):199–243. EDN: VARUGZ
  17. Ben Mansour G, Kacem A, Ishak M, et al. The effect of body composition on strength and power in male and female students. BMC Sports Sci Med Rehabil. 2021;13(1):130–150. doi: 10.1186/s13102-021-00376-z
  18. Keller JL, Traylor MK, Gray SM, et al. Sex differences in NIRS-derived values of reactive hyperemia persist after experimentally controlling for the ischemic vasodilatory stimulus. J Appl Physiol (1985). 2023;135(1):3–14. doi: 10.1152/japplphysiol.00174.2023
  19. Kwashnjova KV, Iljukhina WA, Kryghanowskiy EV, Chistow AV. Near-infrared topography and spectroscopy in the study of brain activity. Biotechnosfera. 2013;2(26):1–5. EDN: REXRPN
  20. Perlaza NA. Sex determination from the frontal bone: a geometric morphometric study. J Forensic Sci. 2014;59(5):1330–1332. doi: 10.1111/1556-4029.12467
  21. Garcovich D, Gasco A, Lorenzo A, et al. Sex estimation through geometric morphometric analysis of the frontal bone: an assessment in pre-pubertal and post-pubertal modern Spanish population. Int J Legal Med. 2022;136(1):319–328. doi: 10.1007/s00414-021-02712-x
  22. Kholmatova KK, Gorbatova MA, Kharkova OA, Grjibovski AM. Cross-sectional studies: planning, sample size, data analysis. Ekologiya cheloveka (Human Ecology). 2016;23(2):49–56. doi: 10.33396/1728-0869-2016-2-49-56 EDN: VQGTNJ

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
2. Рис. 1. Фоновые и постнагрузочные значения концентрации HbO (ммоль/л) в группах мужчин, проживающих в Архангельской области (регион 1), Волгоградской области (регион 2), Республике Крым (регион 3).

Скачать (180KB)
3. Рис. 2. Фоновые и постнагрузочные значения концентрации HbO (ммоль/л) в группах женщин, проживающих в Архангельской области (регион 1), Волгоградской области (регион 2), Республике Крым (регион 3).

Скачать (181KB)
4. Рис. 3. Фоновые и постнагрузочные значения концентрации HbR (ммоль/л) в группах мужчин, проживающих в Архангельской области (регион 1), Волгоградской области (регион 2), Республике Крым (регион 3).

Скачать (197KB)
5. Рис. 4. Фоновые и постнагрузочные значения концентрации HbR (ммоль/л) в группах женщин, проживающих в Архангельской области (регион 1), Волгоградской области (регион 2), Республике Крым (регион 3).

Скачать (194KB)

© Эко-Вектор, 2025

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
 


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».