1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Физиология человека
  4. T. 49, № 4, 2023

Физиология человека, 2023, T. 49, № 4, стр. 41-48

Ассоциация полиморфизма Val66Met гена нейротрофического фактора головного мозга (BDNF) с индивидуальной пиковой частотой и мощностью альфа-ритма ЭЭГ у взрослых испытуемых

Е. Ю. Приводнова 1, 2, *, Н. В. Вольф 1, 2, **

1 ФГБНУ Научно-исследовательский институт нейронаук и медицины
Новосибирск, Россия

2 Новосибирский государственный университет
Новосибирск, Россия

* E-mail: privodnovaeu@neuronm.ru
** E-mail: volfnv@neuronm.ru

Поступила в редакцию 24.06.2022
После доработки 07.09.2022
Принята к публикации 31.01.2023

Аннотация

Однонуклеотидный полиморфизм в гене BDNF (Val66Met) регулирует зависимую от активности секрецию нейротрофического фактора головного мозга (BDNF), который влияет на нейропротекцию и синаптическую пластичность. В ряде работ Met-аллель был ассоциирован с более низкими значениями мощности α-ритма ЭЭГ у молодых испытуемых, определенного в стандартном частотном диапазоне. Наряду с мощностью, одним из наследуемых ЭЭГ-коррелятов функционирования мозга является индивидуальная пиковая частота α-ритма (ПЧА). Хотя ПЧА имеет самостоятельное функциональное значение, его ассоциации с полиморфизмом Val66Met BDNF не изучены. ПЧА используется также для определения границ индивидуальных частотных диапазонов, которые, в отличие от стандартных, более соответствуют функциональным характеристикам ритмов. В настоящей работе проверили на выборке из 192 испытуемых в возрасте 18–78 лет, ассоциирован ли теменно-затылочный ПЧА с полиморфизмом BDNF и протестировали генотипические различия в α-мощности, рассчитанной в стандартных (8–12 Гц) и индивидуальных частотных диапазонах (от (ПЧА –2) до (ПЧА +2) Гц). Выявлено снижение ПЧА у Val/Met по сравнению с Val/Val. Генетические различия при определении мощности в индивидуальном частотном диапазоне выявлены как при закрытых (Val/Met > гомозиготные генотипы), так и при открытых глазах (Val-носители > Met/Met). При использовании стандартного диапазона – только при открытых глазах, что, может быть, обусловлено сдвигом функционального диапазона α-ритма в область низких частот среди носителей Val/Met, показавшим снижение ПЧА. Результаты свидетельствуют о том, что включение Val/Met в объединенную группу Met-носителей при анализе генетических различий в активности мозга может нивелировать различия между Val/Val и Val/Met генотипами, а также преимуществе использования индивидуальных частотных диапазонов при анализе ассоциированных с BDNF особенностей электроэнцефалограммы (ЭЭГ).

Ключевые слова: BDNF Val66Met полиморфизм, пиковая частота α-ритма, фоновая ЭЭГ, мощность α-ритма, индивидуальные и стандартные частотные диапазоны.

Список литературы

  1. Miranda M., Morici J.F., Zanoni M.B., Bekinschtein P. Brain-Derived Neurotrophic Factor: A Key Molecule for Memory in the Healthy and the Pathological Brain // Front. Cell. Neurosci. 2019. V. 13. P. 363.

  2. Tsai S.J. Critical Issues in BDNF Val66Met Genetic Studies of Neuropsychiatric Disorders // Front. Mol. Neurosci. 2018. V. 11. P. 156.

  3. Toh Y.L., Ng T., Tan M. et al. Impact of brain-derived neurotrophic factor genetic polymorphism on cognition: A systematic review // Brain Behav. 2018. V. 8. № 7. P. e01009.

  4. Kishi T., Yoshimura R., Ikuta T., Iwata N. Brain-Derived Neurotrophic Factor and Major Depressive Disorder: Evidence from Meta-Analyses // Front. Psychiatry. 2018. V. 8. P. 308.

  5. Youssef M.M., Underwood M.D., Huang Y.Y. et al. Association of BDNF Val66Met Polymorphism and Brain BDNF Levels with Major Depression and Suicide // Int. J. Neuropsychopharmacol. 2018. V. 21. № 6. P. 528.

  6. Zarza-Rebollo J.A., Molina E., López-Isac E. et al. Interaction Effect between Physical Activity and the BDNF Val66Met Polymorphism on Depression in Women from the PISMA-ep Study // Int. J. Environ. Res. Public Health. 2022. V. 19. № 4. P. 2068.

  7. Malone S.M., Burwell S.J., Vaidyanathan U. et al. Heritability and molecular-genetic basis of resting EEG activity: a genome-wide association study // Psychophysiology. 2014. V. 51. № 12. P. 1225.

  8. Gatt J.M., Kuan S.A., Dobson-Stone C. et al. Association between BDNF Val66Met polymorphism and trait depression is mediated via resting EEG alpha band activity // Biol. Psychol. 2008. V. 79. № 2. P. 275.

  9. Roy N., Barry R.J., Fernandez F.E. et al. Electrophysiological correlates of the brain-derived neurotrophic factor (BDNF) Val66Met polymorphism // Sci. Rep. 2020. V. 10. № 1. P. 17915.

  10. Zoon H.F., Veth C.P., Arns M. et al. EEG alpha power as an intermediate measure between brain-derived neurotrophic factor Val66Met and depression severity in patients with major depressive disorder // J. Clin. Neurophysiol. 2013. V. 30. № 3. P. 261.

  11. Bachmann V., Klein C., Bodenmann S. et al. The BDNF Val66Met polymorphism modulates sleep intensity: EEG frequency- and state-specificity // Sleep. 2012. V. 35. № 3. P. 335.

  12. Janssens S., Sack A.T., Ten Oever S., de Graaf T.A. Calibrating rhythmic stimulation parameters to individual electroencephalography markers: The consistency of individual alpha frequency in practical lab settings // Eur. J. Neurosci. 2022. V. 55. № 11–12. P. 3418.

  13. Vandenbosch M., van ‘t Ent D., Boomsma D.I. et al. EEG-based age-prediction models as stable and heritable indicators of brain maturational level in children and adolescents // Hum. Brain Mapp. 2019. V. 40. № 6. P. 1919.

  14. Valdés-Hernández P.A., Ojeda-González A., Martínez-Montes E. et al. White matter architecture rather than cortical surface area correlates with the EEG alpha rhythm // Neuroimage. 2010. V. 49. № 3. P. 2328.

  15. Grandy T.H., Werkle-Bergner M., Chicherio C. et al. Individual alpha peak frequency is related to latent factors of general cognitive abilitie // Neuroimage. 2013. V. 79. P. 10.

  16. Rathee S., Bhatia D., Punia V., Singh R. Peak Alpha Frequency in Relation to Cognitive Performance // J. Neurosci. Rural Pract. 2020. V. 11. № 3. P. 416.

  17. Lopes da Silva F. EEG and MEG: relevance to neuroscience // Neuron. 2013. V. 80. № 5. P. 1112.

  18. Машеров Е.Л. Электрохимическая обратная связь, как один из возможных механизмов генерации низкочастотной составляющей биолектрической активности мозга // Биофизика. 2019. Т. 64. № 3. С. 572.

  19. Базанова О.М. Вариабельность и воспроизводимость индивидуальной частоты альфа-ритма ЭЭГ в зависимости от экспериментальных условий // Журн. высш. нервн. деят. им. И.П. Павлова. 2011. Т. 61. № 1. С. 102.

  20. Scally B., Burke M.R., Bunce D., Delvenne J.F. Resting-state EEG power and connectivity are associated with alpha peak frequency slowing in healthy aging // Neurobiol. Aging. 2018. V. 71. P. 149.

  21. Вольф Н.В., Приводнова Е.Ю., Базовкина Д.В. Полиморфизм stin2vntr гена транспортёра серотонина: ассоциации с эффективностью кратковременной памяти у молодых и пожилых испытуемых // Журн. высш. нервн. деят. им. И.П. Павлова. 2019. Т. 69. № 5. С. 570.

  22. Sheikh H.I., Hayden E.P., Kryski K.R. et al. Genotyping the BDNF rs6265 (val66met) polymorphism by one-step amplified refractory mutation system PCR // Psychiatr Genet. 2010. V. 20. № 3. P. 109.

  23. Angelakis E., Lubar J.F., Stathopoulou S., Kounios J. Peak alpha frequency: an electroencephalographic measure of cognitive preparedness // Clin. Neurophysiol. 2004. V. 115. № 4. P. 887.

  24. West S.G., Finch J.F., Curran P.J. Structural equation models with non-normal variables / Structural equation modeling: Concepts, issues and applications // Ed. Hoyle R.H. Thousand Oaks, CA: Sage, 1995. P. 56.

  25. Benjamini Y., Hochberg Y. Controlling the False Discovery Rate – A Practical and Powerful Approach to Multiple Testing // J. R. Stat. Soc. Ser. B Methodol. 1995. V. 57. № 1. P. 289.

  26. Jones R., Craig G., Bhattacharya J. Brain-Derived Neurotrophic Factor Val66Met Polymorphism Is Associated with a Reduced ERP Component Indexing Emotional Recollection // Front. Psychol. 2019. V. 10. P. 1922.

  27. Puttaert D., Wens V., Fery P. et al. Decreased Alpha Peak Frequency Is Linked to Episodic Memory Impairment in Pathological Aging // Front. Aging Neurosci. 2021. V. 13. P. 711375.

  28. Miyajima F., Ollier W., Mayes A. et al. Brain-derived neurotrophic factor polymorphism Val66Met influences cognitive abilities in the elderly // Genes Brain Behav. 2008. V. 7. № 4. P. 411.

  29. Brueggen K., Fiala C., Berger C. et al. Early Changes in Alpha Band Power and DMN BOLD Activity in Alzheimer’s Disease: A Simultaneous Resting State EEG-fMRI Study // Front. Aging Neurosci. 2017. V. 9. P. 319.

  30. Wu J., Zhou Q., Li J. et al. Decreased resting-state alpha-band activation and functional connectivity after sleep deprivation // Sci. Rep. 2021. V. 11. № 1. P. 484.

  31. Händel B., Haarmeier T., Jensen O. Alpha Oscillations Correlate with the Successful Inhibition of Unattended Stimuli // J. Cogn. Neurosci. 2011. V. 23. № 9. P. 2494.

  32. Cohen J. Statistical power analysis for the behavioral sciences (2nd ed.). Hillsdale, NJ: Erlbaum, 1988. P. 590.

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Физиология человека

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал