Тема: Электроэнцефалография. Основные ритмы ЭЭГ

Мозг человека - сложная структура. Именно здесь осуществляется централизация нервной деятельности, обрабатываются все поступающие от органов чувств импульсы и образуются ответные сигналы для совершения того или иного действия.

Иногда происходит так, что мозг начинает неправильно функционировать. Заподозрить наличие патологического очага в головном мозге непросто. Обычные методы диагностики, такие как УЗИ, МРТ, не всегда дают должное представление о его работе. В таких случаях необходимо провести снятие электроэнцефалограммы - снимка работы мозга. Изучением образования занимается электроэнцефалография. Что это такое?

Что представляет собой данный метод?

Под электроэнцефалографией в настоящее время понимают определенный раздел электрофизиологии, занимающийся изучением электрической активности головного мозга и отдельных его частей. Замер производится с помощью специальных электродов, накладываемых на кожу головы в различных местах. Электроэнцефалография головного мозга способна фиксировать малейшие изменения в активности нервных клеток, что ставит ее на порядок выше других методов диагностики неврологических заболеваний.

В результате регистрации деятельности мозга образуется “снимок” или кривая - электроэнцефалограмма. На ней можно определить все участки активности головного мозга, что проявляется определенными волнами и ритмом. Принято обозначать данные ритмы алфавита (выделяют не менее 10 таких ритмов). Каждый из них содержит определенные волны, характеризующие деятельность мозга или определенного его участка.

История создания исследования

Исследование электрической активности головного мозга было начато в 1849 году, когда было доказано, что он, как и мышца или нервное волокно, способен к образованию электрических импульсов.

В 1875 году два независимых друг от друга ученых (Данилевский в России и Кэтон в Англии) смогли предоставить данные измерения электрофизиологической активности головного мозга у животных (исследование проводилось на собаках, кроликах и обезьянах).

Основы электроэнцефалографии были заложены в 1913 году, когда Владимир Владимирович Правдич-Неминский смог записать первую электроэнцефалограмму с мозга собаки. Он же первый предложил термин “электроцереброграмма”.

Впервые у человека энцефалограмма была записана в 1928 году немецким ученым Гансом Бергером. Он предложил переименовать термин в электроэнцефалограмму, а сам метод получил широкое распространение с 1934 года, когда было подтверждено наличие ритма Бергера.

Как проводится процедура?

Регистрация биопотенциалов от головного мозга производится при помощи аппарата под названием электроэнцефалограф.

В норме биотоки, образующиеся мозгом, довольно слабые, и зафиксировать их сложно. И в данном случае на помощь приходит электроэнцефалография. Что это такое, было упомянуто выше. При помощи электроэнцефалографа происходит фиксация данных потенциалов и их усиление при прохождении через аппарат.

Потенциалы фиксируются за счет электродов, расположенных на поверхности головы.

Получаемый сигнал может либо записываться на бумаге, либо сохраняться в электронном виде (компьютерная электроэнцефалография) для последующего исследования.

Сама запись производится относительно так называемого нулевого потенциала. За него обычно принимается либо мочка уха, либо височной кости, которые не испускают биотоков.

Регистрация импульсов осуществляется электродами, размещенными на поверхности головы по специальным схемам. Наиболее широко распространена схема 10-20.

Схема 10-20

Данная схема является стандартной при размещении электродов. Они распределяются на коже головы в следующей последовательности:

• В первую очередь определяется линия, соединяющая между собой переносицу и затылочный бугор. Она делится на 10 равных отрезков. Первый и последний электроды накладываются соответственно на первую и последнюю, десятую, части линии. Другие два электрода устанавливают относительно первых двух электродов на расстоянии, равном 1/5 от длины образованной в начале линии. Пятый ставится посередине между уже установленными.
• Условно образуется еще одна линия между наружными слуховыми проходами. Датчики устанавливаются по два с каждой стороны (на каждое полушарие) и один - на макушку.
• Параллельно срединной линии между затылком и переносицей проходят еще 4 линии - правая и левая парасагитальные и височные. Они проходят через электроды, установленные по “ушной” линии. По данным линиям устанавливаются еще электроды (5 - на парасаггитальную, и 3 - на височную).

В общей сложности на поверхность головы устанавливают 21 электрод.

Интерпретация полученных результатов

Обычно компьютерная электроэнцефалография предусматривает запись полученных результатов на компьютер для создания базы данных о каждом пациенте. В результате фиксации полученных данных образуются ритмические колебания двух типов. Условно их называют альфа и бета-волны.

Первые фиксируются обычно в состоянии покоя. Для них характерно напряжение на уровне 50 мкВ и определенный ритм - до 10 в секунду.

Электроэнцефалография сна основывается на определении бета-волн. В отличие от волн альфа-характера, они являются более мелкими по размеру и встречаются в состоянии бодрствования. Их частота составляет около 30 в секунду, а вольтаж - в районе 15-20 мкВ. Данные волны обычно указывают на нормальную активность мозга в состоянии бодрствования.

Клиническая электроэнцефалография основывается именно на фиксации данных волн. Любое их отклонение (например, появление альфа-волн в состоянии бодрствования) говорит о наличии какого-либо патологического процесса. Кроме того, на энцефалограмме возможно появление патологических волн - тета-волны, пик-волны - или изменение их характера - появление остроконечных комплексов.

Особенности проведения исследования

Обязательным условием проведения исследования является неподвижность пациента. При совершении какой-либо деятельности на электроэнцефалограмме возникают помехи, которые в дальнейшем препятствуют правильной расшифровке. У детей наличие таких помех неизбежно.

Кроме того, имеет свои трудности при проведении у детей и сама электроэнцефалография. Что это такое - объяснить ребенку достаточно сложно, и не всегда можно уговорить его надеть шлем с электродами. Он может вызвать у детей чувство паники, которое обязательно исказит полученные результаты. Именно поэтому следует предупредить родителей о том, что нужно каким-либо образом уговорить малыша надеть электроды.

Во время исследования обычно проводятся пробы с гипервентиляцией и фотостимуляцией. Они позволяют определить некоторые нарушения в работе мозга, не фиксируемые в покое.

Показания к проведению процедуры

Метод электроэнцефалографии показан в следующих случаях:

• При наличии в анамнезе спонтанных обмороков.
• Длительное время возникающие головные боли, не купируемые приемом медикаментов.
• При нарушении памяти и внимания.
• Нарушения сна и проблемы с засыпанием и пробуждением.
• При подозрении на психическое отставание детей в развитии.
• Головокружения и быстрая утомляемость.

Кроме вышеперечисленного, электроэнцефалография позволяет контролировать результаты проводимого лечения у пациентов, получающих тот или иной вид лекарственной или физиотерапевтической терапии.

Метод позволяет определить наличие таких заболеваний, как эпилепсия, инфекционные поражения мозговой ткани, нарушения трофики и кровоснабжения мозговой ткани.

Электроэнцефалография у детей проводится при диагностике синдрома Дауна, при ДЦП, задержке психического развития.

Противопоказания к проведению процедуры

Сама по себе процедура практически не имеет противопоказаний к применению. Единственным, что может ограничивать ее проведение, является наличие на поверхности головы обширных травм, острых инфекционных процессов или не заживших к моменту проведения исследования.

Электроэнцефалография головного мозга с осторожностью проводится у психически буйных пациентов, так как вид аппарата может привести их в ярость. Для усмирения таких больных необходимо введение транквилизаторов, которые значительно снижают информативность проведения процедуры и приводят к получению неправильных данных.

По возможности следует отказаться от проведения процедуры тяжелым пациентам с декомпенсированными расстройствами сердечно-сосудистой системы. Если в наличии имеется портативный электроэнцефалограф, то лучше воспользоваться им, а не везти самого пациента в диагностический кабинет.

Необходимость проведения исследования

К сожалению, не каждый человек знает о том, что существует такой метод диагностики, как электроэнцефалография. Что это такое - знает еще меньшее количество людей, из-за чего не все обращаются к врачу по поводу его проведения. А зря, ведь данный метод является довольно чувствительным при регистрации потенциалов головного мозга. При грамотно проведенном исследовании и соответствующей расшифровке полученных данных удается получить практически полноценное представление о функциональности структур мозга и о наличии возможного патологического процесса.

Именно данная методика позволяет определить наличие отставания в психическом развитии у детей раннего возраста (хотя обязательно стоит делать поправку на то, что потенциалы мозга у детей несколько отличаются от таковых у взрослых людей).

Даже если не имеется никаких нарушений со стороны нервной системы, иногда лучше провести диагностическое обследование с обязательным включением в него ЭЭГ, так как оно может позволить определить начинающиеся изменения в структуре головного мозга, а это обычно является залогом успешности излечения заболевания.

Электроэнцефалогр а фия (от электро..., греч. enkephalos - головной мозг и...графия), метод исследования деятельности головного мозга животных и человека; основан на суммарной регистрации биоэлектрической активности отдельных зон, областей, долей мозга.

В 1929 г. Бергер (Н. Berger), применив струнный гальванометр, зарегистрировал биоэлектрическую активность коры головного мозга человека. Показав возможность отводить биоэлектрическую активность от неповрежденной поверхности головы, он открыл перспективность использования этого метода при обследовании больных с нарушениями деятельности головного мозга. Однако электрическая активность головного мозга является очень слабой (величина биопотенциалов составляет в среднем 5-500 мкВ). Дальнейшее развитие этих исследований и их практическое использование стало возможным после создания усилительной электронной аппаратуры. Она дала возможность получить значительное усиление биопотенциалов и вследствие своей безинерционности позволила наблюдать колебания без искажения их формы.

Для регистрации биоэлектрической активности используют электроэнцефалограф , содержащий электронные усилители с достаточно высоким коэффициентом усиления, низким уровнем собственных шумов и полосой частот от 1 до 100 Гц или выше. Кроме этого, в электроэнцефалограф входит регистрирующая часть, представляющая осциллографическую систему с выходом на чернильное перо, электроннолучевой или шлейфный осциллографы. Отводящие электроды, соединяющие исследуемый объект со входом усилителя, могут быть наложены на поверхность головы или вживлены на более или менее длительный срок в исследуемые участки головного мозга. В настоящее время начинает развиваться телеэлектроэнцефалография, которая позволяет регистрировать электрическую активность головного мозга на расстоянии от объекта. В этом случае биоэлектрическая активность модулирует частоту передатчика ультракоротких волн, расположенного на голове человека или животного, а входное устройство электроэнцефалографа принимает эти сигналы. Запись биоэлектрической активности головного мозга называют электроэнцефалограммой (ЭЭГ), если она зарегистрирована от неповрежденного черепа, и электрокортикограммой (ЭКоГ) при регистрации непосредственно от коры головного мозга. В последнем случае метод регистрации биотоков мозга называют электрокортикографией . ЭЭГ представляют собой суммарные кривые изменений во времени разностей потенциалов, возникающих под электродами. Для оценки ЭЭГ разработаны приборы - анализаторы, автоматически разлагающие эти сложные кривые на составляющие их частоты. Большинство анализаторов содержит ряд узкополосных фильтров, настроенных на определенные частоты. На эти фильтры с выхода электроэнцефалографа подается биоэлектрическая активность. Результаты частотного анализа представляются регистрирующим прибором обычно параллельно ходу эксперимента (анализаторы Уолтера и Кожевникова). Для анализа ЭЭГ и ЭКоГ используют также интеграторы, дающие суммарную оценку интенсивности колебаний за некоторый промежуток времени. Их действие основано на измерении потенциалов конденсатора, который заряжается током, пропорциональным мгновенным значениям исследуемого процесса.

Цель ЭЭГ:

Выявление эпилептической активности и определение типа эпилептических припадков.

Диагностика интракраниальных очагов поражения (абсцесс, опухоли).

Оценка электрической активности головного мозга при болезнях обмена веществ, ишемии мозга, его травмах, менингите, энцефалите, нарушении умственного развития, психических заболеваниях и лечении различными препаратами.

Оценка степени активности головного мозга, диагностика смерти мозга.

Подготовка пациента:

Следует объяснить пациенту, что исследование позволяет оценить электрическую активность головного мозга.

Следует объяснить суть исследования пациенту и его родным и ответить на их вопросы.

Перед исследованием пациент должен воздержаться от употребления напитков, содержащих кофеин; других ограничений в диете и режиме питания не требуется. Следует предупредить пациента, что если он не позавтракает перед исследованием, то у него возникнет гипогликемия, которая скажется на результате исследования.

Пациенту следует тщательно помыть и высушить волосы для удаления остатков спреев, кремов, масел.

ЭЭГ регистрируют в положении пациента полулежа или лежа на спине. Электроды прикрепляют к коже головы с помощью специальной пасты. Следует успокоить пациента, объяснив ему, что электроды не ударяют током.

Пластинчатые электроды используются чаще, но если исследование проводят с помощью игольчатых электродов, следует предупредить пациента, что он будет чувствовать уколы при введении электродов.

Следует по возможности устранить страх и тревогу у пациента, так как они существенно влияют на ЭЭГ.

Следует выяснить, какие препараты пациент принимает. Например, прием противосудорожных, транквилизаторов, барбитуратов и других седативных препаратов следует прекратить за 24-48 ч до исследования. Детям, которые часто плачут во время исследования, и беспокойным пациентам желательно назначить седативные средства, хотя они могут повлиять на результат исследования.

У пациента с эпилепсией может потребоваться ЭЭГ сна. В таких случаях накануне исследования он должен провести бессонную ночь, а перед исследованием ему дают седативный препарат (например, хлоралгидрат), чтобы он заснул во время регистрации ээг.

Если ЭЭГ записывают для подтверждения диагноза смерти мозга, следует поддержать родственников пациента психологически.

Процедура и последующий уход:

Пациента укладывают в положение лежа на спине или полулежа и прикрепляют электроды к коже головы.

Перед тем как начать регистрацию ЭЭГ, пациента просят расслабиться, закрыть глаза и не двигаться. В процессе регистрации следует отмечать на бумаге момент, когда пациент моргнул, сделал глотательное или другие движения, так как это отражается на ЭЭГ и может явиться причиной неправильной ее интерпретации.

Регистрацию при необходимости можно приостановить, чтобы дать пациенту передохнуть, устроиться поудобнее. Это важно, так как беспокойство и усталость пациента могут отрицательно сказаться на качестве ЭЭГ.

После начального периода регистрации базальной ЭЭГ запись продолжают на фоне различных нагрузочных проб, т.е. действий, которые он не выполняет обычно в спокойном состоянии. Так, пациента просят быстро и глубоко дышать в течение 3 мин, что вызывает гипервентиляцию, которая может спровоцировать у него типичный эпилептический припадок или другие расстройства. Эту пробу обычно используют для диагностики припадков типа абсанса. Аналогично фотостимуляция позволяет исследовать реакцию головного мозга на яркий свет, она усиливает патологическую активность при эпилептических припадках типа абсанса или при миоклонических судорогах. Фотостимуляцию осуществляют с помощью стробоскопического источника света, мигающего с частотой 20 в секунду. ЭЭГ регистрируют при закрытых и открытых глазах пациента.

Необходимо проследить за тем, чтобы пациент возобновил прием противосудорожных и других препаратов, который был прерван перед исследованием.

После исследования возможны эпилептические припадки, поэтому пациенту предписывают щадящий режим и обеспечивают внимательный уход за ним.

Следует помочь пациенту удалить остатки пасты для электродов с кожи головы.

Если пациент перед исследованием принял седативные препараты, следует обеспечить его безопасность, например поднять борта кровати.

Если на ЭЭГ выявлена смерть мозга, следует поддержать морально родственников пациента.

Если припадки оказываются неэпилептическими, пациента должен обследовать психолог.

Данные ЭЭГ оказываются различными у здорового и больного человека. В состоянии покоя на ЭЭГ взрослого здорового человека видны ритмические колебания биопотенциалов двух типов. Более крупные колебания, со средней частотой 10 в 1 сек. и с напряжением, равным 50 мкв, называются альфа-волнами . Другие, более мелкие колебания, со средней частотой 30 в 1 сек. и напряжением, равным 15-20 мкв, называются бета-волнами . Если мозг человека переходит от состояния относительного покоя к состоянию деятельности, то альфа-ритм ослабевает, а бета-ритм усиливается. Во время сна как альфа-ритм, так и бета-ритм уменьшаются и появляются более медленные биопотенциалы с частотой 4-5 или 2-3 колебания в 1 сек. и частотой 14-22 колебания в 1 сек. У детей ЭЭГ отличается от результатов исследования электрической активности головного мозга у взрослых и приближается к ним по мере полного созревания мозга, т. е. к 13- 17 годам жизни. При различных заболеваниях мозга на ЭЭГ возникают разнообразные нарушения. Признаками патологии на ЭЭГ покоя считаются : стойкое отсутствие альфа-активности (десинхронизация альфа-ритма) или, наоборот, резкое ее усиление (гиперсинхронизация); нарушение регулярности колебаний биопотенциалов; а также появление патологических форм биопотенциалов - высокоамплитудных медленных (тета- и дельта-волн, острых волн, комплексов пик-волна и пароксизмальных разрядов и т. д. По этим нарушениям врач-невропатолог может определить тяжесть и до известной степени характер мозгового заболевания. Так, например, если в головном мозге имеется опухоль или произошло кровоизлияние в мозг, электроэнцефалографические кривые дают врачу указание, где (в какой части мозга) это повреждение находится. При эпилепсии на ЭЭГ даже в межприпадочном периоде можно наблюдать возникновение на фоне обычной биоэлектрической активности острых волн или комплексов пик-волна. Особенно важна электроэнцефалография когда встает вопрос о необходимости операции на мозге для удаления у больного опухоли, абсцесса или инородного тела. Данные электроэнцефалографии в сочетании с другими методами исследования используют, намечая план будущей операции. Во всех тех случаях, когда при осмотре больного с заболеванием ЦНС у врача-невропатолога возникают подозрения о структурных поражениях головного мозга, целесообразно электроэнцефалографическое исследование, С этой целью рекомендуется направлять больных в специализированные учреждения, где работают кабинеты электроэнцефалографии.

Факторы, влияющие на результат исследования

Наводки от электрических приборов, движения глаз, головы, языка, тела (наличие артефактов на ЭЭГ).

Прием противосудорожных и седативных препаратов, транквилизаторов и барбитуратов может маскировать судорожную активность. Острое отравление наркотическими препаратами или выраженная гипотермия вызывают снижение уровня сознания.

Другие методы

Компьютерная томография головного мозга .

КТ головного мозга позволяет получить на экране монитора с помощью компьютера серийные срезы (томограммы) головного мозга в различных плоскостях: горизонтальной, сагиттальной и фронтальной. Для получения изображения анатомических срезов различной толщины используется информация, получаемая от облучения ткани головного мозга на сотне тысяч уровнях. Специфичность и достоверность исследования повышаются с увеличением степени разрешения, которая зависит от рассчитываемой на компьютере плотности облучения нервной ткани. Несмотря на то что, МРТ превосходит КТ по качеству визуализации структур головного мозга в норме и при патологии, КТ нашла более широкое применение, особенно в острых случаях, и экономически более выгодна.

Цель

Диагностика поражений головного мозга.

Контроль эффективности хирургического лечения, лучевой и химиотерапии опухолей головного мозга.

Выполнение операций на головном мозге под контролем КТ.

Оборудование

КТ-сканер, осциллоскоп, контрастное вещество (меглумина йоталамат или диатризоат натрия), 60-милли-литровый шприц, игла 19-го или 21-го калибра, внутривенный катетер и система для внутривенных вливаний на случай необходимости.

Процедура и последующий уход

Пациента укладывают на спину на рентгеновский стол, голову при необходимости фиксируют ремешками и просят пациента не двигаться.

Головной конец стола вдвигают в сканер, который вращается вокруг головы пациента, производя рентгенографию с шагом 1 см по дуге 180°.

После получения этой серии срезов внутривенно вводят от 50 до 100 мл контрастного вещества в течение 1-2 мин. Внимательно следят за пациентом, с тем чтобы своевременно выявить признаки аллергической реакции (крапивница, затруднение дыхания), которая обычно появляется в течение первых 30 мин.

После введения контрастного вещества делают другую серию срезов. Информация о срезах хранится на магнитных лентах, которую вводят в компьютер, преобразующий эту информацию в изображения, выводимые на осциллоскоп. При необходимости отдельные срезы фотографируют для изучения после исследования.

Если была выполнена контрастная КТ, смотрят, нет ли у пациента остаточных проявлений непереносимости контрастного вещества (головная боль, тошнота, рвота), и напоминают ему, что он может перейти на обычный для него режим питания.

Меры предосторожности

КТ головного мозга с контрастированием противопоказана пациентам с непереносимостью йода или контрастного вещества.

Введение йодсодержащего контрастного вещества может оказать повреждающее действие на плод, особенно в I триместре беременности.

Нормальная картина

Количество радиации, проникающей через ткани, зависит от ее плотности. Плотность ткани выражается белым и черным цветом и различными оттенками серого цвета. Кость как наиболее плотная ткань имеет на компьютерной томограмме белый цвет. Спинномозговая жидкость, заполняющая желудочки гловного мозга и субарахноидальное пространство, как наименее плотная имеет на снимках черный цвет. Вещество головного мозга имеет различные оттенки серого цвета. Оценка состояния структур головного мозга производится исходя из их плотности, размеров, формы и расположения.

Отклонение от нормы

Изменение плотности в виде более светлых или темных участков на снимках, смещение сосудов и других структур наблюдаются при опухолях головного мозга, внутричерепных гематомах, атрофии, инфаркте, отеке, а также врожденных аномалиях развития мозга, в частности водянке головного мозга.

Опухоли головного мозга значительно отличаются друг от друга по своим особенностям. Метастазы обычно вызывают значительный отек на ранней стадии и могут быть распознаны при контрастной КТ.

В норме сосуды головного мозга на компьютерных томограммах не видны. Но при артериовенозной мальформации сосуды могут иметь повышенную плотность. Введение контрастного вещества позволяет лучше разглядеть пораженную область, однако в настоящее время более предпочтительным методом диагностики сосудистых поражений головного мозга является МРТ. Другим методом визуализации головного мозга является позитронно-эмиссионная томография.

ТКЭАМ - топографическое картирование электрической активности мозга - область электрофизиологии, оперирующая с множеством количественных методов анализа электроэнцефалограммы и вызванных потенциалов (см. Видео). Широкое применение этого метода стало возможным при появлении относительно недорогих и быстродействующих персональных компьютеров. Топографическое картирование существенным образом повышает эффективность ЭЭГ-метода. ТКЭАМ позволяет очень тонко и дифференцированно анализировать изменения функциональных состояний мозга на локальном уровне в соответствии с видами выполняемой испытуемым психической деятельности. Однако, следует подчеркнуть, что метод картирования мозга является не более чем очень удобной формой представления на экране дисплея статистического анализа ЭЭГ и ВП.

Сам метод картирования мозга можно разложить на три основные составляющие:

• регистрацию данных;

  анализ данных;

  представление данных.

Регистрация данных. Используемое число электродов для регистрации ЭЭГ и ВП, как правило, варьирует в диапазоне от 16 до 32, однако в некоторых случаях достигает 128 и даже больше. При этом большее число электродов улучшает пространственное разрешение при регистрации электрических полей мозга, но сопряжено с преодолением больших технических трудностей. Для получения сравнимых результатов используется система "10-20", при этом применяется в основном монополярная регистрация. Важно, что при большом числе активных электродов можно использовать лишь один референтный электрод, т.е. тот электрод, относительно которого регистрируется ЭЭГ всех остальных точек постановки электродов. Местом приложения референтного электрода служат мочки ушей, переносица или некоторые точки на поверхности скальпа (затылок, вертекс). Существуют такие модификации этого метода, которые позволяют вообще не использовать референтный электрод, заменяя его значениями потенциала, вычисленными на компьютере.

Анализ данных. Выделяют несколько основных способов количественного анализа ЭЭГ:временной,частотныйипространственный. Временный представляет собой вариант отражения данных ЭЭГ и ВП на графике, при этом время откладывается по горизонтальной оси, а амплитуда - по вертикальной. Временной анализ применяют для оценки суммарных потенциалов, пиков ВП, эпилептических разрядов. Частотный анализ заключается в группировке данных по частотным диапазонам: дельта,тета,альфа,бета. Пространственный анализ сопряжен с использованием различных статистических методов обработки при сопоставлении ЭЭГ из разных отведений. Наиболее часто применяемый способ - это вычисление когерентности.

Способы представления данных. Самые современные компьютерные средства картирования мозга позволяют легко отражать на дисплее все этапы анализа: "сырые данные" ЭЭГ и ВП, спектры мощности, топографические карты - как статистические, так и динамические в виде мультфильмов, различные графики, диаграммы и таблицы, а также, по желанию исследователя, - различные комплексные представления. Следует особо указать на то, что применение разнообразных форм визуализации данных позволяет лучше понять особенности протекания сложных мозговых процессов.

Ядерно-магнитно-резонансная томография мозга. Компьютерная томография стала родоночальницей ряда других еще более совершенных методов исследования: томографии с использованием эффекта ядерного магнитного резонанса (ЯМР-томография), позитронной эмиссионной томографии (ПЭТ), функционального магнитного резонанса (ФМР). Эти методы относятся к наиболее перспективным способам неинвазивного совмещенного изучения структуры, метаболизма и кровотока мозга. При ЯМР-томографии получение изображения основано на определении в мозговом веществе распределения плотности ядер водорода (протонов) и на регистрации некоторых их характеристик при помощи мощных электромагнитов, расположенных вокруг тела человека. Полученные посредством ЯМР-томографии изображения дают информацию об изучаемых структурах головного мозга не только анатомического, но и физикохимического характера. Помимо этого преимущество ядерно-магнитного резонанса заключается в отсутствии ионизирующего излучения; в возможности многоплоскостного исследования, осуществляемого исключительно электронными средствами; в большей разрешающей способности. Другими словами, с помощью этого метода можно получить четкие изображения "срезов" мозга в различных плоскостях. Позитронно-Эмиссионная трансаксиальная Томография (ПЭТ-сканеры ) сочетает возможности КТ и радиоизотопной диагностики. В ней используются ультракороткоживущие позитронизлучающие изотопы ("красители"), входящие в состав естественных метаболитов мозга, которые вводятся в организм человека через дыхательные пути или внутривенно. Активным участкам мозга нужен больший приток крови, поэтому в рабочих зонах мозга скапливается больше радиоактивного "красителя". Излучения этого "красителя" преобразуют в изображения на дисплее. С помощью ПЭТ измеряют региональный мозговой кровоток и метаболизм глюкозы или кислорода в отдельных участках головного мозга. ПЭТ позволяет осуществлять прижизненное картирование на "срезах" мозга регионального обмена веществ и кровотока. В настоящее время разрабатываются новые технологии для изучения и измерения происходящих в мозге процессов, основанные, в частности, на сочетании метода ЯМР с измерением мозгового метаболизма при помощи позитронной эмиссии. Эти технологии получили название метода функционального магнитного резонанса (ФМР)

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

ВВЕДЕНИЕ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования. В настоящее время во всем мире отмечается повышенный интерес к изучению ритмической организации процессов в организме, как в условиях нормы, так и патологии. Интерес к проблемам хронобиологии обусловлен тем, что ритмы господствуют в природе и охватывают все проявления живого - от деятельности субклеточных структур и отдельных клеток до сложных форм поведения организма и даже популяций и экологических систем. Периодичность - неотъемлемое свойство материи. Феномен ритмичности является универсальным. Факты о значении биологических ритмов для жизнедеятельности живого организма накапливались давно, но только в последние годы начато их систематическое изучение. В настоящее время хронобиологические исследования являются одним из основных направлений в физиологии адаптации человека.

ГЛАВА I. Общие представления о методических основах электроэнцефалографии

Электроэнцефалография -- метод исследования головного мозга, основанный на регистрации его электрических потенциалов. Первая публикация о наличии токов в центральной нервной системе была сделана Du Bois Reymond в 1849 г. В 1875 г. данные о наличии спонтанной и вызванной электрической активности в мозге собаки были получены независимо R.Caton в Англии и В. Я. Данилевским в России. Исследования отечественных нейрофизиологов на протяжении конца XIX и начала XX века внесли существенный вклад в разработку основ электроэнцефалографии. В. Я. Данилевский не только показал возможность регистрации электрической активности мозга, но и подчеркивал ее тесную связь с нейрофизиологическими процессами. В 1912 г. П. Ю. Кауфман выявил связь электрических потенциалов мозга с «внутренней деятельностью мозга» и их зависимость от изменения метаболизма мозга, воздействия внешних раздражений, наркоза и эпилептического припадка. Подробное описание электрических потенциалов мозга собаки с определением их основных параметров было дано в 1913 и 1925 гг. В. В. Правдич-Неминским.

Австрийский психиатр Ганс Бергер в 1928 г. впервые осуществил регистрацию электрических потенциалов головного мозга у человека, используя скальповые игольчатые электроды (Berger H., 1928, 1932). В его же работах были описаны основные ритмы ЭЭГ и их изменения при функциональных пробах и патологических изменениях в мозге. Большое влияние на развитие метода оказали публикации G.Walter (1936) о значении ЭЭГ в диагностике опухолей мозга, а также работы F.Gibbs, E.Gibbs, W.G.Lennox (1937), F.Gibbs, E.Gibbs (1952, 1964), давшие подробную электроэнцефалографическую семиотику эпилепсии.

В последующие годы работы исследователей были посвящены не только феноменологии электроэнцефалографии при различных заболеваниях и состояниях мозга, но и изучению механизмов генерации электрической активности. Существенный вклад в эту область внесен работами E.D.Adrian, B.Metthews (1934), G.Walter (1950), В.С.Русинова (1954), В.Е.Майорчик (1957), Н.П.Бехтеревой (1960), ЛА.Новиковой (1962), H.Jasper (1954).

Большое значение для понимания природы электрических колебаний головного мозга имели исследования нейрофизиологии отдельных нейронов с помощью метода микроэлектродов, выявившие те структурные субъединицы и механизмы, из которых слагается суммарная ЭЭГ (Костюк П.Г., Шаповалов А.И., 1964, Eccles J., 1964).

ЭЭГ представляет собой сложный колебательный электрический процесс, который может быть зарегистрирован при расположении электродов на мозге или на поверхности скальпа, и является результатом электрической суммации и фильтрации элементарных процессов, протекающих в нейронах головного мозга.

Многочисленные исследования показывают, что электрические потенциалы отдельных нейронов головного мозга связаны тесной и достаточно точной количественной зависимостью с информационными процессами. Для того чтобы нейрон генерировал потенциал действия, передающий сообщение другим нейронам или эффекторным органам, необходимо, чтобы собственное его возбуждение достигло определенной пороговой величины.

Уровень возбуждения нейрона определяется суммой возбуждающих и тормозных воздействий, оказываемых на него в данный момент через синапсы. Если сумма возбуждающих воздействий больше суммы тормозных на величину, превышающую пороговый уровень, нейрон генерирует нервный импульс, распространяющийся затем по аксону. Описанным тормозным и возбуждающим процессам в нейроне и его отростках соответствуют определенной формы электрические потенциалы.

Мембрана -- оболочка нейрона -- обладает электрическим сопротивлением. За счет энергии обмена веществ концентрация положительных ионов в экстраклеточной жидкости поддерживается на более высоком уровне, чем внутри нейрона. В результате существует разность потенциалов, которую можно измерить, введя один микроэлектрод внутрь клетки, а второй расположив экстраклеточно. Эта разность потенциалов называется потенциалом покоя нервной клетки и составляет около 60-70 мВ, причем внутренняя среда заряжена отрицательно относительно экстраклеточного пространства. Наличие разности потенциалов между внутриклеточной и внеклеточной средой носит название поляризации мембраны нейрона.

Увеличение разности потенциалов называется соответственно гиперполяризацией, а уменьшение -- деполяризацией. Наличие потенциала покоя является необходимым условием нормального функционирования нейрона и генерирования им электрической активности. При прекращении обмена веществ или снижении его ниже допустимого уровня различия концентраций заряженных ионов по обе стороны мембраны сглаживаются, с чем связано прекращение электрической активности в случае клинической или биологической смерти мозга. Потенциал покоя является тем исходным уровнем, на котором происходят изменения, связанные с процессами возбуждения и торможения, -- спайковая импульсная активность и градуальные более медленные изменения потенциала. Спайковая активность (от англ. spike-- острие) характерна для тел и аксонов нервных клеток и связана с бездекрементной передачей возбуждения от одной нервной клетки к другой, от рецепторов к центральным отделам нервной системы или от центральной нервной системы к исполнительным органам. Спайковые потенциалы возникают в момент достижения мембраной нейрона некоторого критического уровня деполяризации, при котором наступает электрический пробой мембраны и начинается самоподдерживающийся процесс распространения возбуждения в нервном волокне.

При внутриклеточной регистрации спайк имеет вид высокоамплитудного, короткого, быстрого положительного пика.

Характерными особенностями спайков являются их высокая амплитуда (порядка 50-125 мВ), небольшая длительность (порядка 1-2 мс), приуроченность их возникновения к достаточно строго ограниченному электрическому состоянию мембраны нейрона (критический уровень деполяризации) и относительная стабильность амплитуды спайка для данногонейрона (закон все или ничего).

Градуальные электрические реакции присущи в основном дендритам в соме нейрона и представляют собой постсинаптические потенциалы (ПСП), возникающие в ответ на приход к нейрону спайковых потенциалов по афферентным путям от других нервных клеток. В зависимости от активности возбуждающих или тормозящих синапсов соответственно различают возбуждающие постсинаптические потенциалы (ВПСП) и тормозные постсинаптические потенциалы (ТПСП).

ВПСП проявляется положительным отклонением внутриклеточного потенциала, а ТПСП --отрицательным, что соответственно обозначается как деполяризация и гиперполяризация. Эти потенциалы отличаются локальностью, декрементным распространением на очень короткие расстояния по соседним участкам дендритов и сомы, сравнительно малой амплитудой (от единиц до 20-40 мB), большой длительностью (до 20-50 мс). В отличие от спайка, ПСП возникают в большинстве случаев независимо от уровня поляризации мембраны и имеют различную амплитуду в зависимости от объема афферентной посылки, пришедшей к нейрону и его дендритам. Все эти свойства обеспечивают возможность суммации градуальных потенциалов во времени и пространстве, отображающей интегративную деятельность определенного нейрона (Костюк П.Г., Шаповалов А.И., 1964; Eccles, 1964).

Именно процессы суммации ТПСП и ВПСП определяют уровень деполяризации нейрона и, соответственно, вероятность генерации нейроном спайка, т. е. передачи накопленной информации другим нейронам.

Как видно, оба эти процесса оказываются тесно связанными: если уровень спайковой бомбардировки, обусловленной приходом спайков по афферентным волокнам к нейрону, определяет колебания мембранного потенциала, то уровень мембранного потенциала (градуальные реакции) в свою очередь обусловливает вероятность генерации спайка данным нейроном.

Как следует из изложенного выше, спайковая активность представляет собой значительно более редкое событие, чем градуальные колебания соматодендритного потенциала. Приблизительное соотношение между временным распределением этих событий можно получить из сопоставления следующих цифр: спайки генерируются нейронами мозга со средней частотой10 в секунду; в то же время по каждому из синаптических окончаний кдендритам и соме притекает соответственно в среднем 10 синаптических воздействий за секунду. Если учесть, что на поверхности дендритов и сомы одного коркового нейрона могут оканчиваться до нескольких сотен и тысяч синапсов, то объем синаптической бомбардировки одного нейрона, а соответственно и градуальных реакций, составит несколько сотен или тысяч за секунду. Отсюда соотношение между частотой спайковой и градуальной реакции одного нейрона составляет 1-3 порядка.

Относительная редкость спайковой активности, кратковременность импульсов, приводящая к их быстрому затуханию из-за большой электрической емкости коры, определяют отсутствие значительного вклада в суммарную ЭЭГ со стороны спайковой нейронной активности.

Таким образом, электрическая активность мозга отображает градуальные колебания соматодендритных потенциалов, соответствующих ВПСП и ТПСП.

Связь ЭЭГ с элементарными электрическими процессами на уровне нейронов нелинейная. Наиболее адекватной в настоящее время представляется концепция статистического отображения активности множественных нейронных потенциалов в суммарной ЭЭГ. Она предполагает, что ЭЭГ является результатом сложной суммации электрических потенциалов многих нейронов, работающих в значительной степени независимо. Отклонения от случайного распределения событий в этой модели будут зависеть от функционального состояния мозга (сон, бодрствование) и от характера процессов, вызывающих элементарные потенциалы (спонтанная или вызванная активность). В случае значительной временной синхронизации активности нейронов, как это отмечается при некоторых функциональных состояниях мозга или при поступлении на корковые нейроны высокосинхронизированной посылки от афферентного раздражителя, будет наблюдаться значительное отклонение от случайного распределения. Это может реализоваться в повышении амплитуды суммарных потенциалов и увеличении когерентности между элементарными и суммарными процессами.

Как показано выше, электрическая активность отдельных нервных клеток отражает их функциональную активность по переработке и передаче информации. Отсюда можно сделать заключение, что суммарная ЭЭГ также в преформированном виде отражает функциональную активность, но уже не отдельных нервных клеток, а их громадных популяций, т.е., иначе говоря, функциональную активность мозга. Это положение, получившее многочисленные неоспоримые доказательства, представляется исключительно важным для анализа ЭЭГ, поскольку дает ключ к пониманию того, какие системы мозга определяют внешний вид и внутреннюю организацию ЭЭГ.

На разных уровнях ствола и в передних отделах лимбической системы имеются ядра, активация которых приводит к глобальному изменению уровня функциональной активности практически всего мозга. Среди этих систем выделяют так называемые восходящие активирующие системы, расположенные на уровне ретикулярной формации среднего и в преоптических ядрах переднего мозга, и подавляющие или тормозящие, сомногенные системы, расположенные главным образом в неспецифических таламических ядрах, в нижних отделах моста и продолговатом мозге. Общими для обеих этих систем являются ретикулярная организация их подкорковых механизмов и диффузные, двусторонние корковые проекции. Такая общая организация способствует тому, что локальная активация части неспецифической подкорковой системы, благодаря ее сетевидному строению, приводит к вовлечению в процесс всей системы и к практически одновременному распространению ее влияний на весь мозг (рис. 3).

ГЛАВА II. Основные элементы центральной нервной системы, участвующие в генерации электрической активности мозга

Основными элементами ЦНС являются нейроны. Типичный нейрон состоит из трех частей: дендритное дерево, тело клетки (сома) и аксон. Сильно разветвленное тело дендритного дерева имеет большую поверхность, чем остальные его части, и является его рецептивной воспринимающей областью. Многочисленные синапсы на теле дендритного дерева осуществляют прямой контакт между нейронами. Все части нейрона покрыты оболочкой -- мембраной. В состоянии покоя внутренняя часть нейрона -- протоплазма -- имеет негативный знак по отношению к внеклеточному пространству и составляет приблизительно 70 мВ.

Этот потенциал называют потенциалом покоя (ПП). Он обусловлен разностью концентраций ионов Na+, преобладающих в экстраклеточной среде, и ионов К+ и Cl-, преобладающих в протоплазме нейрона. Если мембрана нейрона деполяризуется от -70 мВ до -40 мВ, при достижении некоторого порога нейрон отвечает коротким по длительности импульсом, при котором мембранный потенциал сдвигается до +20 мВ, а затем обратно до -70 мВ. Этот ответ нейрона называют потенциалом действия (ПД).

Рис. 4. Виды потенциалов, регистрируемых в ЦНС, их временные и амплитудные соотношения.

Длительность этого процесса составляет около 1 мс (рис. 4). Одно из важных свойств ПД состоит в том, что он является основным механизмом, с помощью которого аксоны нейронов несут информацию на значительные расстояния. Распространение импульса по нервным волокнам происходит следующим образом. Потенциал действия, возникающий в одном месте нервного волокна, деполяризует соседние участки и бездекрементно, за счет энергии клетки, распространяется по нервному волокну. Согласно теории распространения нервных импульсов, эта распространяющаяся деполяризация локальных токов является основным фактором, ответственным за распространение нервных импульсов (Brazier, 1979). У человека длина аксона может достигать одного метра. Такая длина аксона позволяет передавать информацию на значительные расстояния.

На дистальном конце аксон делится на многочисленные ветви, которые оканчиваются синапсами. Мембранный потенциал, генерируемый на дендритах, распространяется пассивно в сому клетки, где происходит суммация разрядов от других нейронов и контролируются нейронные разряды, инициирующиеся в аксоне.

Нервным центром (НЦ) называют группу нейронов, объединенных пространственно и организованных в определенную функционально- морфологическую структуру. В этом смысле НЦ могут считаться: ядра переключения афферентных и эфферентных путей, подкорковые и стволовые ядра и ганглии ретикулярной формации ствола мозга, функционально и цитоархитектонически специализированные области коры мозга. Поскольку в коре и ядрах нейроны ориентированы параллельно друг другу и радиально по отношению к поверхности, то к такой системе, так же как и к отдельному нейрону, может быть применена модель диполя -- точечного источника тока, размеры которого много меньше, чем расстояние до точек измерения (Brazier, 1978; Гутман, 1980). При возбуждении НЦ возникает суммарный потенциал дипольного типа с неравновесным распределением заряда, который может распространяться на большие расстояния за счет потенциалов отдаленного поля (рис. 5) (Егоров, Кузнецова, 1976; Hosek et al., 1978; Гутман, 1980; Жадин,1984)

Рис. 5. Представление возбужденного нервного волокна и нервного центра как электрического диполя с линиями поля в объемном проводнике; конструкция трехфазной характеристики потенциала в зависимости от относительного расположения источника по отношению к отводящему электроду.

Основные элементы ЦНС, дающие вклад в генерацию ЭЭГ и ВП.

А. Схематическое изображение процессов от генерации до отведения скальпового вызванного потенциала.

Б. Ответ одного нейрона в Tractus opticus после электрического раздражения Chiasma opticum. Для сравнения: в верхнем правом углу изображен спонтанный ответ.

В. Ответ этого же нейрона на вспышку света (последовательность разрядов ПД).

Г.Связь гистограммы нейронной активности с потенциалами ЭЭГ.

В настоящее время признано, что электрическая активность мозга, регистрируемая на скальпе в виде ЭЭГ и ВП, обусловлена в основном синхронным возникновением большого числа микрогенераторов под воздействием синаптических процессов на мембране нейронов и пассивным затеканием внеклеточных токов в области регистрации. Эта активность является небольшим, но существенным отражением электрических процессов собственно в мозге и связана со строением головы человека (Гутман, 1980; Nunes, 1981; Жадин, 1984). Мозг окружен четырьмя основными слоями ткани, существенно отличающимися по электропроводности и влияющими на измерение потенциалов: спинномозговая жидкость (СМЖ), твердая мозговая оболочка, кость черепа и кожа скальпа (рис. 7).

Значения электропроводности (G) чередуются: мозговая ткань -- G=0,33Ом·м)-1, СМЖ с лучшей электропроводностью -- G=1 (Ом·м)-1, над ней слабо проводящая кость -- G=0,04 (Ом·м)-1. Скальп обладает сравнительно хорошей проводимостью, почти такой же, как у мозговой ткани -- G=0,28-0,33 (Ом·м)-1 (Fender, 1987). Толщина слоев твердой мозговой оболочки, кости и скальпа, по данным ряда авторов, колеблется, но средние размеры соответственно составляют: 2, 8, 4 мм при радиусе кривизны головы 8 - 9 см (Блинков, 1955; Егоров, Кузнецова, 1976 и другие).

Такая электропроводящая структура существенно уменьшает плотность токов, текущих в скальпе. Кроме того, она сглаживает пространственные вариации плотности токов, то есть локальные неоднородности токов, вызванных активностью в ЦНС, находят небольшое отражение на поверхности скальпа, где картина потенциалов содержит сравнительно мало высокочастотных деталей (Гутман, 1980).

Существенным фактом является также то, что картина поверхностных потенциалов (рис. 8) оказывается более «размазанной», чем определяющие эту картину распределения внутримозговых потенциалов (Baumgartner, 1993).

ГЛАВА III. Аппаратура для электроэнцефалографических исследований

Из изложенного выше следует, что ЭЭГ представляет собой процесс, обусловленный активностью огромного числа генераторов, и, в соответствии с этим, создаваемое ими поле представляется весьма неоднородным по всему пространству мозга и меняющимся во времени. В связи с этим между двумя точками мозга, а также между мозгом и удаленными от него тканями организма возникают переменные разности потенциалов, регистрация которых и составляет задачу электроэнцефалографии. В клинической электроэнцефалографии ЭЭГ отводится с помощью электродов, расположенных на интактных покровах головы и в некоторых экстракраниальных точках. При такой системе регистрации потенциалы, генерируемые мозгом, существенно искажаются вследствие влияния покровов мозга и особенностей ориентации электрических полей при различном взаимном расположении отводящих электродов. Эти изменения отчасти обусловлены суммацией, усреднением и ослаблением потенциалов за счет шунтирующих свойств сред, окружающих мозг.

ЭЭГ, отведенная скальповыми электродами, в 10-15 раз ниже по сравнению с ЭЭГ, отведенной от коры. Высокочастотные составляющие при прохождении через покровы мозга ослабляются значительно сильнее, чем медленные компоненты (Воронцов Д.С., 1961). Кроме того, помимо амплитудных и частотных искажений, различия в ориентации отводящих электродов вызывают также изменения фазы регистрируемой активности. Все эти факторы необходимо иметь в виду при записи и интерпретации ЭЭГ. Разность электрических потенциалов на поверхности интактных покровов головы имеет относительно небольшую амплитуду, в норме не превышающую 100-150 мкВ. Для регистрации таких слабых потенциалов используют усилители с большим коэффициентом усиления (порядка 20 000- 100 000). Учитывая, что регистрацию ЭЭГ практически всегда производят в помещениях, снабженных устройствами передачи и эксплуатации промышленного переменного тока, создающими мощные электромагнитные поля, применяют дифференциальные усилители. Они обладают усилительными свойствами только в отношении разностного напряжения на двух входах и нейтрализуют синфазное напряжение, в одинаковой мере действующее на оба входа. Учитывая, что голова представляет собой объемный проводник, ее поверхность практически эквипотенциальна в отношении источника помех, действующих извне. Таким образом, помеха прикладывается ко входам усилителя в виде синфазного напряжения.

Количественной характеристикой этой особенности дифференциального усилителя является коэффициент подавления синфазных помех (коэффициент режекции), который определяется как отношение величины синфазного сигнала на входе к его величине на выходе.

В современных электроэнцефалографах коэффициент режекции достигает 100 000. Использование таких усилителей позволяет проводить регистрацию ЭЭГ в большинстве больничных помещений при условии, что поблизости не работают какие-либо мощные электротехнические устройства типа распределительных трансформаторов, рентгеновской аппаратуры, физиотерапевтических устройств.

В тех случаях, когда невозможно избежать соседства мощных источников помех, используют экранированные камеры. Наилучшим способом экранирования является обшивка стен камеры, в которой располагается обследуемый, листами металла, сваренными между собой, с последующим автономным заземлением с помощью провода, припаянного к экрану и вторым концом соединенного с металлической массой, зарытой в землю до уровня контакта с грунтовыми водами.

Современные электроэнцефалографы представляют собой многоканальные регистрирующие устройства, объединяющие от 8 до 24 и более идентичных усилительно-регистрирующих блоков (каналов), позволяющих таким образом регистрировать одномоментно электрическую активность от соответствующего числа пар электродов, установленных на голове обследуемого.

В зависимости от того, в каком виде регистрируется и представляется для анализа электроэнцефалографисту ЭЭГ, электроэнцефалографы подразделяются на традиционные бумажные (перьевые) и более современные безбумажные.

В первых ЭЭГ после усиления подается на катушки электромагнитных или термопишущих гальванометров и пишется непосредственно на бумажную ленту.

Электроэнцефалографы второго типа преобразуют ЭЭГ в цифровую форму и вводят ее в компьютер, на экране которого и отображается непрерывный процесс регистрации ЭЭГ, одновременно записываемой в память компьютера.

Бумажнопишущие электроэнцефалографы обладают преимуществом простоты эксплуатации и несколько дешевле при приобретении. Безбумажные обладают преимуществом цифровой регистрации со всеми вытекающими отсюда удобствами записи, архивирования и вторичной компьютерной обработки.

Как уже указывалось, ЭЭГ регистрирует разность потенциалов между двумя точками поверхности головы обследуемого. Соответственно этому на каждый канал регистрации подаются напряжения, отведенные двумя электродами: одно -- на положительный, другое -- на отрицательный вход канала усиления. Электроды для электроэнцефалографии представляют собой металлические пластины или стержни различной формы. Обычно поперечный диаметр электрода, имеющего форму диска, составляет около 1 см. Наибольшее распространение получили два типа электродов -- мостовые и чашечковые.

Мостовой электрод представляет собой металлический стержень, закрепленный в держателе. Нижний конец стержня, контактирующий с кожей головы, покрыт гигроскопическим материалом, который перед установкой смачивают изотоническим раствором хлорида натрия. Электрод крепят с помощью резинового жгута таким образом, что контактный нижний конец металлического стержня прижимается к коже головы. К противоположному концу стержня подсоединяют отводящий провод с помощью стандартного зажима или разъема. Преимуществом таких электродов являются быстрота и простота их подсоединения, отсутствие необходимости использовать специальную электродную пасту, поскольку гигроскопический контактный материал долго удерживает и постепенно выделяет на поверхность кожи изотонический раствор хлорида натрия. Использование электродов этого типа предпочтительно при обследовании контактных больных, способных находиться сидя или полулежа.

При регистрации ЭЭГ для контроля наркоза и состояния центральной нервной системы во время хирургических операций допустимо отведение потенциалов с помощью игольчатых электродов, вкалываемых в покровы головы. После отведения электрические потенциалы подаются на входы усилительно-регистрирующих устройств. Входная коробка электроэнцефалографа содержит 20-40 и более пронумерованных контактных гнезд, с помощью которых к электроэнцефалографу может быть подсоединено соответствующее количество электродов. Помимо этого, на коробке имеется гнездо нейтрального электрода, соединенного с приборной землей усилителя и поэтому обозначаемого знаком заземления или соответствующим буквенным символом, например «Gnd» или «N». Соответственно электрод, установленный на теле обследуемого и подсоединяемый к этому гнезду, называется электродом заземления. Он служит для выравнивания потенциалов тела пациента и усилителя. Чем ниже подэлектродный импеданс нейтрального электрода, тем лучше выровнены потенциалы и, соответственно, меньшее синфазное напряжение помехи будет приложено на дифференциальные входы. Не следует путать этот электрод с заземлением прибора.

ГЛАВА IV. Отведение и запись ЭКГ

Перед проведением записи ЭЭГ производят проверку работы электроэнцефалографа и его калибровку. Для этого переключатель режима работы ставят в положение «калибровка», включают двигатель лентопротяжного механизма и перья гальванометров и из калибровочного устройства на входы усилителей подают калибровочный сигнал. При правильной регулировке дифференциального усилителя, верхней полосе пропускания выше 100 Гц и постоянной времени 0,3 с калибровочные сигналы положительной и отрицательной полярности имеют абсолютно симметричную форму и одинаковые амплитуды. Калибровочный сигнал имеет скачкообразный подъем и экспоненциальный спад, скорость которого определяется выбранной постоянной времени. При верхней частоте пропускания ниже 100 Гц вершина калибровочного сигнала из заостренной становится несколько закругленной, причем закругленность тем больше, чем ниже верхняя полоса пропускания усилителя (рис. 13). Понятно, что такие же изменения будут претерпевать и собственно электроэнцефалографические колебания. Используя повторную подачу калибровочного сигнала, производят подгонку уровня усиления по всем каналам.

Рис. 13. Регистрация калибровочного прямоугольного сигнала при разных значениях фильтров низких и высоких частот.

Верхние три канала имеют одинаковую полосу пропускания в отношении низких частот; постоянная времени составляет 0,3 с. Нижние три канала имеют одинаковую верхнюю полосу пропускания, ограниченную 75 Гц. 1 и 4 каналы соответствуют нормальному режиму регистрации ЭЭГ.

4.1 Общие методические принципы исследования

Для получения правильной информации при электроэнцефалографическом исследовании необходимо соблюдение некоторых общих правил. Поскольку, как уже указывалось, ЭЭГ отображает уровень функциональной активности мозга и весьма чувствительна к изменениям уровня внимания, эмоциональному состоянию, воздействию внешних факторов, пациент во время исследования должен находиться в свето- и звукоизолированном помещении. Предпочтительным является положение обследуемого полулежа в удобном кресле, мышцы расслаблены. Голова покоится на специальном подголовнике. Необходимость расслабления, помимо обеспечения максимального покоя обследуемого, определяется тем, что напряжение мышц, особенно головы и шеи, сопровождается появлением артефактов ЭМГ в записи. Глаза пациента во время исследования должны быть закрыты, так как при этом наблюдается наибольшая выраженность нормального альфа-ритма на ЭЭГ, а также некоторых патологических феноменов у больных. Кроме того, при открытых глазах обследуемые, как правило, двигают глазными яблоками и совершают мигательные движения, что сопровождается появлением на ЭЭГ глазодвигательных артефактов. Перед проведением исследования больному объясняют его суть, говорят о его безвредности и безболезненности, излагают общий порядок процедуры и указывают ее приблизительную продолжительность. Для нанесения световых и звуковых раздражений используют фото- и фоностимуляторы. Для фотостимуляции обычно используют короткие (порядка 150 мкс) вспышки света, близкого по спектру к белому, достаточно высокой интенсивности (0,1-0,6 Дж). Некоторые системы фотостимуляторов позволяют изменять интенсивность вспышек света, что, естественно, является дополнительным удобством. Помимо одиночных вспышек света, фотостимуляторы позволяют предъявить по желанию серии одинаковых вспышек желаемой частоты и продолжительности.

Серии вспышек света заданной частоты применяют для исследования реакции усвоения ритма -- способности электроэнцефалографических колебаний воспроизводить ритм внешних раздражений. В норме реакция усвоения ритма хорошо выражена на частоте мельканий, близкой к собственным ритмам ЭЭГ. Распространяясь диффузно и симметрично, ритмические волны усвоения имеют наибольшую амплитуду в затылочных отделах.

мозг нервный активность электроэнцефалограмма

4.2 Основные принципы анализа ЭЭГ

Анализ ЭЭГ не представляет собой выделенной во времени процедуры, а совершается по существу уже в процессе записи. Анализ ЭЭГ во время записи необходим для контроля за ее качеством, а также для выработки стратегии исследования в зависимости от получаемой информации. Данные анализа ЭЭГ в процессе записи определяют необходимость и возможность проведения тех или иных функциональных проб, а также их продолжительность и интенсивность. Таким образом, выделение анализа ЭЭГ в отдельный параграф определяется не обособленностью этой процедуры, а спецификой задач, которые при этом решаются.

Анализ ЭЭГ складывается из трех взаимосвязанных компонентов:

1. Оценка качества записи и дифференциация артефактов от собственно электроэнцефалографических феноменов.

2. Частотная и амплитудная характеристика ЭЭГ, выделение характерных графоэлементов на ЭЭГ (феномены острая волна, спайк, спайк-волна и др.), определение пространственного и временного распределения этих феноменов на ЭЭГ, оценка наличия и характера переходных явлений на ЭЭГ, таких как вспышки, разряды, периоды и др., а также определение локализации источников различного типа потенциалов в мозге.

3. Физиологическая и патофизиологическая интерпретация данных и формулирование диагностического заключения.

Артефакты на ЭЭГпо своему происхождению могут быть разделены на две группы -- физические и физиологические. Физические артефакты обусловлены нарушениями технических правил регистрации ЭЭГ и представлены несколькими видами электрографических феноменов. Наиболее частым видом артефактов являются помехи от электрических полей, создаваемых устройствами передачи и эксплуатации промышленного электрического тока. В записи они достаточно легко распознаются и выглядят как регулярные колебания правильной синусоидной формы частотой 50 Гц, накладывающиеся на текущую ЭЭГ или (при ее отсутствии) представляющие единственный вид колебаний, регистрируемых в записи.

Причины появления этих помех следующие:

1. Наличие мощных источников электромагнитных полей сетевого тока, таких как распределительные трансформаторные станции, рентгеноаппаратура, физиотерапевтическая аппаратура и др., при отсутствии соответствующей экранировки помещения лаборатории.

2. Отсутствие заземления электроэнцефалографической аппаратуры и оборудования (электроэнцефалографа, стимулятора, металлического кресла или кровати, на которых располагается обследуемый, и др.).

3. Плохой контакт между отводящим электродом и телом больного или между заземляющим электродом и телом больного, а также между этими электродами и входной коробкой электроэнцефалографа.

Для выделения на ЭЭГ значимых признаков ее подвергают анализу. Как для всякого колебательного процесса, основными понятиями, на которые опирается характеристика ЭЭГ, являются частота, амплитуда и фаза.

Частота определяется количеством колебаний в секунду, ее записывают соответствующим числом и выражают в герцах (Гц). Поскольку ЭЭГ представляет собой вероятностный процесс, на каждом участке записи встречаются, строго говоря, волны различных частот, поэтому в заключение приводят среднюю частоту оцениваемой активности. Обычно берут 4-5 отрезков ЭЭГ длительностью 1 с и сосчитывают количество волн на каждом из них. Средняя из полученных данных будет характеризовать частоту соответствующей активности на ЭЭГ

Амплитуда -- размах колебаний электрического потенциала на ЭЭГ, ее измеряют от пика предшествующей волны до пика последующей волны в противоположной фазе (см. рис. 18); оценивают амплитуду в микровольтах (мкВ). Для измерения амплитуды используют калибровочный сигнал. Так, если калибровочный сигнал, соответствующий напряжению 50 мкВ, имеет на записи высоту 10 мм (10 клеток), то соответственно 1 мм (1 клетка) отклонения пера будет означать 5 мкВ. Измерив амплитуду волны ЭЭГ в миллиметрах и помножив ее на 5 мкВ, получим амплитуду этой волны. В компьютеризированных устройствах значения амплитуд можно получать автоматически.

Фаза определяет текущее состояние процесса и указывает направление вектора его изменений. Некоторые феномены на ЭЭГ оценивают количеством фаз, которые они содержат. Монофазным называется колебание в одном направлении от изоэлектрической линии с возвратом к исходному уровню, двухфазным -- такое колебание, когда после завершения одной фазы кривая переходит исходный уровень, отклоняется в противоположном направлении и возвращается к изоэлектрической линии. Полифазными называют колебания, содержащие три и более фаз (рис. 19). В более узком смысле термином «полифазная волна» определяют последовательность а- и медленной (обычно д-) волны.

Рис. 18. Измерение частоты (I) и амплитуды (II) на ЭЭГ. Частота измеряется как число волн в единицу времени (1 с). А -- амплитуда.

Рис. 19. Монофазный спайк (1), двухфазное колебание (2), трехфазное (3), полифазное (4).

Под понятием «ритм» на ЭЭГ подразумевается определенный тип электрической активности, соответствующий некоторому определенному состоянию мозга и связанный с определенными церебральными механизмами.

Соответственно при описании ритма указывается его частота, типичная для определенного состояния и области мозга, амплитуда и некоторые характерные черты его изменений во времени при изменениях функциональной активности мозга. В связи с этим представляется целесообразным при описании основных ритмов ЭЭГ связывать их с некоторыми состояниями человека.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Краткие итоги. Суть метода ЭЭГ.

Электроэнцефалография применяется при всех неврологических, психических и речевых расстройствах. По данным ЭЭГ можно изучить цикл «сон и бодрствование», установить сторону поражения, расположение очага поражения, оценить эффективность проводимого лечения, наблюдать за динамикой реабилитационного процесса. Большое значение ЭЭГ имеет при исследовании больных с эпилепсией, поскольку лишь на электроэнцефалограмме можно выявить эпилептическую активность головного мозга.

Записанная кривая, отражающая характер биотоков мозга, называется электроэнцефалограммой (ЭЭГ). Электроэнцефалограмма отражает суммарную активность большого количества клеток мозга и состоит из многих компонентов. Анализ электроэнцефалограммы позволяет выявить на ней волны, различные по форме, постоянству, периодам колебаний и амплитуде (вольтажу).

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Акимов Г. А. Преходящие нарушения мозгового кровообращения. Л. Медицина, 1974.с. 168.

2. Бехтерева Н. П., Камбарова Д. К., Поздеев В. К. Устойчивое паталогическое состояние при болезнях головного мозга. Л. Медицина, 1978.с. 240.

3.Боева Е. М. Очерки по патофизиологии закрытой травмы мозга. М. Медицина, 1968.

4. Болдырева Г. Н. Роль диэнцефальных структур в организации электрической активности мозга человека. В кн. Электрофизиологическое исследование стационарной активности мозга. М. Наука, 1983.с. 222-223.

5. Болдырева Г. Н., Брагина Н. Н., Доброхотова К. А., Вихерт Т. М. Отражение в ЭЭГ человека очагового поражения таламоподбугровой области. В кн. Основные проблемы электрофизиологии головного мозга. М. Наука, 1974.с. 246-261.

6. Бронзов И. А., Болдырев А. И. Электроэнцефалографические показатели у больных с висцеральным ревматизмом и пароксизмами ревматического генеза. В кн. Всероссийская конференция по проблеме эпилепсии М. 1964.с. 93-94

7. Бреже М. Электрофизиологическое изучение зрительного бугра и гиппокампа у человека. Физиологический журнал СССР, 1967, т. 63, N 9, с. 1026-1033.

8. Вейн А. М. Лекции по неврологии неспецифических систем мозга М. 1974.

9. Вейн А. М., Соловьева А. Д., Колосова О. А. Вегето-сосудистая дистония М. Медицина, 1981, с. 316.

10.Верищагин Н. В. Патология вертебробазилярной системы и нарушения мозгового кровообращения М. Медицина, 1980, с. 308.

11. Георгиевский М. Н. Врачебно-трудовая экспертиза при неврозах. М. 1957.

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

Общие представления о методических основах электроэнцефалографии. Элементы центральной нервной системы, участвующие в генерации электрической активности мозга. Аппаратура для электроэнцефалографических исследований. Электроды и фильтры для снятия ЭКГ.

контрольная работа , добавлен 08.04.2015


Сущностные характеристики нейрональной активности и исследование активности нейронов головного мозга. Анализ электроэнцефалографии, которая занимается оценкой биопотенциалов, возникающих при возбуждении мозговых клеток. Процесс магнитоэнцефалографии.

контрольная работа , добавлен 25.09.2011


Международная схема расположения электродов при выполнении энцефалограммы (ЭЭГ). Виды ритмических ЭЭГ по частоте и амплитуде. Применение ЭЭГ в клинической практике при диагностике заболеваний мозга. Метод вызванных потенциалов и магнитоэнцефалографии.

презентация , добавлен 13.12.2013


Электрография и ее задачи. Оценка функционального состояния органа по его электрической активности. Примеры использования метода эквивалентного генератора. Метод регистрации биологической активности головного мозга посредством записи биопотенциалов.

презентация , добавлен 30.09.2014


Вызванные потенциалы - метод исследования биоэлектрической активности нервной ткани с применением зрительных и звуковых стимуляций для головного мозга, электростимуляции для периферических нервов (тройничного, локтевого) и вегетативной нервной системы.

презентация , добавлен 27.03.2014


Исследование функционального состояния центральной нервной системы методом электроэнцефалографии. Формирование протокола обследования. Картирование электрической активности мозга. Исследование мозгового и периферического кровообращения методом реографии.

курсовая работа , добавлен 12.02.2016


Начало изучения электрических процессов мозга Д. Реймоном, открывшим его электрогенные свойства. Электроэнцефалография как современный неинвазивный метод исследования функционального состояния головного мозга путем регистрации биоэлектрической активности.

презентация , добавлен 05.09.2016


Характеристика применения стереотаксического метода в нейрохирургии для лечения тяжёлых заболеваний центральной нервной системы человека: паркинсонизма, дистонии, опухолей мозга. Описания современных аппаратов для исследования глубоких структур мозга.

курсовая работа , добавлен 16.06.2011


Использование электроэнцефалограммы для изучения функций мозга и целей диагностики. Способы отведения биопотенциалов. Существование характерных ритмических процессов, определяемых спонтанной электрической активностью мозга. Суть метода главных компонент.

курсовая работа , добавлен 17.01.2015


Основные клинические формы черепно-мозговой травмы: сотрясение головного мозга, ушиб головного мозга лёгкой, средней и тяжёлой степени, сдавление головного мозга. Компьютерная томография головного мозга. Симптомы, лечение, последствия и осложнения ЧМТ.

Методы изучения работы головного мозга

ТЕМА 2. МЕТОДЫ ПСИХОФИЗИОЛОГИИ

• 2.1. Методы изучения работы головного мозга
• 2.2. Электрическая активность кожи
• 2.3. Показатели работы сердечно-сосудистой системы
• 2.4. Показатели активности мышечной системы
• 2.5. Показатели активности дыхательной системы
• 2.6. Реакции глаз
• 2.7. Детектор лжи
• 2.8. Выбор методик и показателей

В этом разделе будут представлены систематика, способы регистрации и значение физиологических показателей, связанных с психической деятельностью человека. Психофизиология - экспериментальная дисциплина, поэтому интерпретационные возможности психофизиологических исследований в значительной степени определяются совершенством и разнообразием применяемых методов. Правильный выбор методики, адекватное использование ее показателей и соответствующее разрешающим возможностям методики истолкование полученных результатов являются условиями, необходимыми для проведения успешного психофизиологического исследования.

• 2.1.1. Электроэнцефалография
• 2.1.2. Вызванные потенциалы головного мозга
• 2.1.3. Топографическое картирование электрической активности мозга (ТКЭАМ)
• 2.1.4. Компьютерная томография (КТ)
• 2.1.5. Нейрональная активность
• 2.1.6. Методы воздействия на мозг

Центральное место в ряду методов психофизиологического исследования занимают различные способы регистрации электрической активности центральной нервной системы, и в первую очередь головного мозга.

Электроэнцефалография - метод регистрации и анализа электроэнцефалограммы (ЭЭГ), т.е. суммарной биоэлектрической активности, отводимой как со скальпа, так и из глубоких структур мозга . Последнее у человека возможно лишь в клинических условиях.
В 1929 г. австрийский психиатр Х. Бергер обнаружил, что с поверхности черепа можно регистрировать "мозговые волны". Он установил, что электрические характеристики этих сигналов зависят от состояния испытуемого. Наиболее заметными были синхронные волны относительно большой амплитуды с характерной частотой около 10 циклов в секунду. Бергер назвал их альфа-волнами и противопоставил их высокочастотным "бета-волнам", которые проявляются тогда, когда человек переходит в более активное состояние. Открытие Бергера привело к созданию электроэнцефалографического метода изучения мозга, состоящего в регистрации, анализе и интерпретации биотоков мозга животных и человека.
Одна из самых поразительных особенностей ЭЭГ - ее спонтанный, автономный характер. Регулярная электрическая активность мозга может быть зафиксирована уже у плода (т.е. до рождения организма) и прекращается только с наступлением смерти. Даже при глубокой коме и наркозе наблюдается особая характерная картина мозговых волн.
Сегодня ЭЭГ является наиболее перспективным, но пока еще наименее расшифрованным источником данных для психофизиолога.

Условия регистрации и способы анализа ЭЭГ. В стационарный комплекс для регистрации ЭЭГ и ряда других физиологических показателей входит звукоизолирующая экранированная камера, оборудованное место для испытуемого, моногоканальные усилители, регистрирующая аппаратура (чернилопишущий энцефалограф, многоканальный магнитофон). Обычно используется от 8 до 16 каналов регистрации ЭЭГ от различных участков поверхности черепа одновременно. Анализ ЭЭГ осуществляется как визуально, так и с помощью ЭВМ. В последнем случае необходимо специальное программное обеспечение.

• По частоте в ЭЭГ различают следующие типы ритмических составляющих:
• дельта-ритм (0,5-4 Гц);
• тэта-ритм (5-7 Гц);
• альфа-ритм (8-13 Гц) - основной ритм ЭЭГ, преобладающий в состоянии покоя;
• мю-ритм - по частотно-амплитудным характеристикам сходен с альфа-ритмом, но преобладает в передних отделах коры больших полушарий;
• бета-ритм (15-35 Гц);
• гамма-ритм (выше 35 Гц).

Следует подчеркнуть, что подобное разбиение на группы более или менее произвольно, оно не соответствует никаким физиологическим категориям. Зарегистрированы и более медленные частоты электрических потенциалов головного мозга вплоть до периодов порядка нескольких часов и суток. Запись по этим частотам выполняется с помощью ЭВМ.

Другая важная характеристика электрических потенциалов мозга - амплитуда, т.е. величина колебаний. Амплитуда и частота колебаний связаны друг с другом. Амплитуда высокочастотных бета-волн у одного и того человека может быть почти в 10 раз ниже амплитуды более медленных альфа-волн.
Важное значение при регистрации ЭЭГ имеет расположение электродов, при этом электрическая активность одновременно регистрируемая с различных точек головы может сильно различаться. При записи ЭЭГ используют два основных метода: биполярный и монополярный. В первом случае оба электрода помещаются в электрически активные точки скальпа, во втором один из электродов располагается в точке, которая условно считается электрически нейтральной (мочка уха, переносица). При биполярной записи регистрируется ЭЭГ, представляющая результат взаимодействия двух электрически активных точек (например, лобного и затылочного отведений), при монополярной записи - активность какого-то одного отведения относительно электрически нейтральной точки (например, лобного или затылочного отведения относительно мочки уха). Выбор того или иного варианта записи зависит от целей исследования. В исследовательской практике шире используется монополярный вариант регистрации, поскольку он позволяет изучать изолированный вклад той или иной зоны мозга в изучаемый процесс.
Международная федерация обществ электроэнцефалографии приняла так называемую систему "10-20", позволяющую точно указывать расположение электродов. В соответствии с этой системой у каждого испытуемого точно измеряют расстояние между серединой переносицы (назионом) и твердым костным бугорком на затылке (инионом), а также между левой и правой ушными ямками. Возможные точки расположения электродов разделены интервалами, составляющими 10% или 20% этих расстояний на черепе. При этом для удобства регистрации весь череп разбит на области, обозначенные буквами: F - лобная, О - затылочная область, Р - теменная, Т - височная, С - область центральной борозды. Нечетные номера мест отведения относятся к левому, а четные - к правому полушарию. Буквой Z - обозначается отведение от верхушки черепа. Это место называется вертексом и его используют особенно часто (см. Хрестомат. 2.2).

Клинический и статический методы изучения ЭЭГ. С момента возникновения выделились и продолжают существовать как относительно самостоятельные два подхода к анализу ЭЭГ: визуальный (клинический) и статистический.
Визуальной (клинический) анализ ЭЭГ используется, как правило, в диагностических целях. Электрофизиолог, опираясь на определенные способы такого анализа ЭЭГ, решает следуюшие вопросы: соответствует ли ЭЭГ общепринятым стандартам нормы; если нет, то какова степень отклонения от нормы, обнаруживаются ли у пациента признаки очагового поражения мозга и какова локализация очага поражения. Клинический анализ ЭЭГ всегда строго индивидуален и носит преимущественно качественный характер. Несмотря на то, что существуют общепринятые в клинике приемы описания ЭЭГ, клиническая интерпретация ЭЭГ в большей степени зависит от опыта электрофизиолога, его умения "читать" электроэнцефалограмму, выделяя в ней скрытые и нередко очень вариативные патологические признаки.
Следует, однако, подчеркнуть, что в широкой клинической практике грубые макроочаговые нарушения или другие отчетливо выраженные формы патологии ЭЭГ встречаются редко. Чаще всего (70-80% случаев) наблюдаются диффузные изменения биоэлектрической активности мозга с симптоматикой, трудно поддающейся формальному описанию. Между тем именно эта симптоматика может представлять особый интерес для анализа того контингента испытуемых, которые входят в группу так называемой "малой" психиатрии - состояний, граничащих между "хорошей" нормой и явной патологией. Именно по этой причине сейчас предпринимаются особые усилия по формализации и даже разработки компьютерных программ для анализа клинической ЭЭГ.
Статистические методы исследования электроэнцефалограммы исходят из того, что фоновая ЭЭГ стационарна и стабильна. Дальнейшая обработка в подавляющем большинстве случаев опирается на преобразование Фурье, смысл которого состоит в том, что волна любой сложной формы математически идентична сумме синусоидальных волн разной амплитуды и частоты.
Преобразование Фурье позволяет преобразовать волновой паттерн фоновой ЭЭГ в частотный и установить распределение мощности по каждой частотной составляющей. С помощью преобразования Фурье самые сложные по форме колебания ЭЭГ можно свести к ряду синусоидальных волн с разными амплитудами и частотами. На этой основе выделяются новые показатели, расширяющие содержательную интерпретацию ритмической организации биоэлектрических процессов.
Например, специальную задачу составляет анализ вклада, или относительной мощности, разных частот, которая зависит от амплитуд синусоидальных составляющих. Она решается с помощью построения спектров мощности. Последний представляет собой совокупность всех значений мощности ритмических составляющих ЭЭГ, вычисляемых с определенным шагом дискретизации (в размере десятых долей герца). Спектры могут характеризовать абсолютную мощность каждой ритмической составляющей или относительную, т.е. выраженность мощности каждой составляющей (в процентах) по отношению к общей мощности ЭЭГ в анализируемом отрезке записи.

Спектры мощности ЭЭГ можно подвергать дальнейшей обработке, например, корреляционному анализу, при этом вычисляют авто- и кросскорреляционные функции, а также когерентность , которая характеризует меру синхронности частотных диапазонов ЭЭГ в двух различных отведениях . Когерентность изменяется в диапазоне от +1 (полностью совпадающие формы волны) до 0 (абсолютно различные формы волн). Такая оценка проводится в каждой точке непрерывного частотного спектра или как средняя в пределах частотных поддиапазонов.
При помощи вычисления когерентности можно определить характер внутри- и межполушарных отношений показателей ЭЭГ в покое и при разных видах деятельности. В частности, с помощью этого метода можно установить ведущее полушарие для конкретной деятельности испытуемого, наличие устойчивой межполушарной асимметрии и др. Благодаря этому спектрально-корреляционный метод оценки спектральной мощности (плотности) ритмических составляющих ЭЭГ и их когерентности является в настоящее время одним из наиболее распространенных.

Источники генерации ЭЭГ. Парадоксально, но собственно импульсная активность нейронов не находит отражения в колебаниях электрического потенциала, регистрируемого с поверхности черепа человека. Причина в том, что импульсная активность нейронов не сопоставима с ЭЭГ по временным параметрам. Длительность импульса (потенциала действия) нейрона составляет не более 2 мс. Временные параметры ритмических составляющих ЭЭГ исчисляются десятками и сотнями милисекунд.
Принято считать, что в электрических процессах, регистрируемых с поверхности открытого мозга или скальпа, находит отражение синаптическая активность нейронов. Речь идет о потенциалах, которые возникают в постсинаптической мембране нейрона, принимающего импульс. Возбуждающие постсинаптические потенциалы имеют длительность более 30 мс, а тормозные постсинаптические потенциалы коры могут достигать 70 мс и более. Эти потенциалы (в отличие от потенциала действия нейрона, который возникает по приниципу "все или ничего") имеют градуальный характер и могут суммироваться.
Несколько упрощая картину, можно сказать, что положительные колебания потенциала на поверхности коры связаны либо с возбуждающими постсинаптическими потенциалами в ее глубинных слоях, либо с тормозными постсинаптическими потенциалами в поверхностных слоях. Отрицательные колебания потенциала на поверности коры предположительно отражают противоположное этому соотношение источников электрической активности.
Ритмический характер биоэлектрической активности коры, и в частности альфа-ритма, обусловлен в основном влиянием подкорковых структур, в первую очередь таламуса (промежуточный мозг). Именно в таламусе находятся главные, но не единственные пейсмекеры или водители ритма. Одностороннее удаление таламуса или его хирургическая изоляция от неокортекса приводит к полному исчезновению альфа-ритма в зонах коры прооперированного полушария. При этом в ритмической активности самого таламуса ничто не меняется. Нейроны неспецифического таламуса обладают свойством авторитмичности. Эти нейроны через соответствующие возбуждающие и тормозные связи способны генерировать и поддерживать ритмическую активность в коре больших полушарий. Большую роль в динамике электрической активности таламуса и коры играет ретикулярная формация ствола мозга. Она может оказывать синхронизирующее влияние, т.е. способствующее генерации устойчивого ритмического паттерна , и дезинхронизирующее, нарушающее согласованную ритмическую активность (см. Хрестомат. 2.3).

Синаптическая активность нейронов

Функциональное значение ЭЗГ и её составляющих. Существенное значение имеет вопрос о функциональном значении отдельных составляющих ЭЭГ. Наибольшее внимание исследователей здесь всегда привлекал альфа-ритм - доминирующий ритм ЭЭГ покоя у человека.
Существует немало предположений, касающихся функциональной роли альфа-ритма. Основоположник кибернетики Н. Винер и вслед за ним ряд других исследователей считали, что этот ритм выполняет функцию временного сканирования ("считывания") информации и тесно связан с механизмами восприятия и памяти. Предполагается, что альфа-ритм отражает реверберацию возбуждений, кодирующих внутримозговую информацию и создающих оптимальный фон для процесса приема и переработки афферентных сигналов. Его роль состоит в своеобразной функциональной стабилизации состояний мозга и обеспечении готовности реагирования. Предполагается также, что альфа-ритм связан с действием селектирующих механизмов мозга, выполняющих функцию резонансного фильтра, и таким образом регулирующих поток сенсорных импульсов.
В покое в ЭЭГ могут присутствовать и другие ритмические составляющие, но их значение лучше всего выясняется при изменениии функциональных состояний организма (Данилова , 1992). Так, дельта-ритм у здорового взрослого человека в покое практически отсутствует, но он доминирует в ЭЭГ на четвертой стадии сна, которая получила свое название по этому ритму (медленноволновой сон или дельта-сон). Напротив, тэта-ритм тесно связан с эмоциональным и умственным напряжением. Его иногда так и называют стресс-ритм или ритм напряжения. У человека одним из ЭЭГ симптомов эмоционального возбуждения служит усиление тэта-ритма с частотой колебаний 4-7 Гц, сопровождающее переживание как положительных, так и отрицательных эмоций. При выполнении мыслительных заданий может усиливаться и дельта-, и тета-активность. Причем усиление последней составляющей положительно соотносится с успешностью решения задач. По своему происхождению тэта-ритм связан с кортико-лимбическим взаимодействием. Предполагается, что усиление тэта-ритма при эмоциях отражает активацию коры больших полушарий со стороны лимбической системы.
Переход от состояния покоя к напряжению всегда сопровождается реакцией десинхронизации, главным компонентом которой служит высокочастотная бета-активность. Умственная деятельность у взрослых сопровождается повышением мощности бета-ритма, причем значимое усиление высокочастотной активности наблюдается при умственной деятельности, включающей элементы новизны, в то время как стереотипные, повторяющиеся умственные операции сопровождаются ее снижением. Установлено также, что успешность выполнения вербальных заданий и тестов на зрительно-пространственные отношения оказывается положительно связанной с высокой активностью бета-диапазона ЭЭГ левого полушария. По некоторым предположениям, эта активность связана с отражением деятельности механизмов сканирования структуры стимула, осуществляемой нейронными сетями, продуцирующими высокочастотную активность ЭЭГ (см. Хрестомат. 2.1; Хрестомат. 2.5).

Магнитоэнцефалография - регистрация параметров магнитного поля, обусловленных биоэлектрической активностью головного мозга . Запись этих параметров осуществляется с помощью сверхпроводящих квантовых интерференционных датчиков и специальной камеры, изолирующей магнитные поля мозга от более сильных внешних полей. Метод обладает рядом преимуществ перед регистрацией традиционной электроэнцефалограммы. В частности, радиальные составляющие магнитных полей, регистрируемые со скальпа, не претерпевают таких сильных искажений, как ЭЭГ. Это позволяет более точно рассчитывать положение генераторов ЭЭГ-активности, регистрируемой со скальпа.

Загадок в человеческом организме много, и не все пока подвластны медикам. Самая сложная и запутанная из них, пожалуй, головной мозг. Приоткрыть завесу тайны помогают врачам различные методы исследования мозга, например электроэнцефалография. Что это такое и чего ждать от процедуры пациенту?

Кому назначается обследование методом электроэнцефалографии

Электроэнцефалография (ЭЭГ) позволяет уточнить многие диагнозы, связанные с инфекциями, травмами и нарушениями работы головного мозга.

Врач может направить на обследование, если:

1. Есть вероятность эпилепсии. Мозговые волны в этом случае показывают особую эпилептиформную активность, которая выражается в измененной форме графиков.
2. Требуется установить точное местонахождение травмированного участка мозга или опухоли.
3. Имеются некоторые генетические заболевания.
4. Есть серьезные нарушения режима сна и бодрствования.
5. Нарушена работа сосудов головного мозга.
6. Нужна оценка эффективности проводимого лечения.

Метод электроэнцефалографии применим как у взрослых, так и у детей, он нетравматичный и безболезненный. А четкая картина работы нейронов мозга в разных его участках дает возможность прояснить характер и причины неврологических нарушений.

Метод исследования мозга электроэнцефалография - что это?

Такое обследование базируется на регистрации биоэлектрических волн, испускаемых нейронами коры головного мозга. При помощи электродов активность нервных клеток улавливается, усиливается и прибором переводится в графический вид.

Полученная кривая характеризует процесс работы разных участков мозга, его функциональное состояние. В нормальном состоянии она имеет определенную форму, а отклонения диагностируются с учетом изменения внешнего вида графика.

ЭЭГ может выполняться в различных вариантах. Помещение для него изолировано от посторонних звуков и света. Обычно процедура занимает 2-4 часа и проводится в поликлинике или лаборатории. В некоторых случаях проведение электроэнцефалографии с депривацией сна требует большего времени.

Метод позволяет врачам получить объективные данные о состоянии головного мозга, даже когда пациент находится в бессознательном состоянии.

Как проводится ЭЭГ головного мозга

Если врачом назначена электроэнцефалография, что это такое для пациента? Ему предложат сесть в удобном положении или прилечь, наденут на голову фиксирующий электроды шлем из эластичного материала. Если запись предполагается длительная, то в местах соприкосновения электродов с кожей наносится специальная проводящая паста или коллодий. Электроды не доставляют каких-либо неприятных ощущений.

ЭЭГ не предполагает каких-либо нарушений целостности кожи либо введения лекарственных средств (премедикации).

Рутинная запись мозговой активности происходит для пациента в состоянии пассивного бодрствования, когда он спокойно лежит или сидит с закрытыми глазами. Это довольно сложно, время тянется медленно и нужно бороться со сном. Лаборант периодически проверяет состояние пациента, просит открывать глаза и выполнять определенные задания.

Во время исследования пациент должен свести к минимуму любую двигательную активность, которая создавала бы помехи. Хорошо, если в лаборатории удается зафиксировать интересующие медиков неврологические проявления (судороги, тики, эпилептический припадок). Иногда приступ у эпилептиков провоцируется целенаправленно, чтобы понять его тип и происхождение.

Подготовка к проведению ЭЭГ

Накануне исследования стоит вымыть голову. Волосы лучше не заплетать и не использовать какие-либо средства для укладки. Заколки и зажимы оставить дома, а длинные волосы собрать в хвост, если требуется.

Дома стоит оставить и металлические украшения: серьги, цепочки, пирсинг с губ и бровей. Перед тем как войти в кабинет, отключить мобильный телефон (не только звук, а совсем), чтобы не создавать помех чувствительным датчикам.

Перед обследованием нужно поесть, чтобы не испытывать чувства голода. Желательно избегать любых волнений и сильных переживаний, но принимать какие-либо успокоительные препараты не следует.

Может понадобиться салфетка или полотенце, чтобы стереть остатки фиксирующего геля.

Пробы во время ЭЭГ

Для того чтобы отследить реакцию нейронов головного мозга в различных ситуация, и расширить показательные возможности метода, обследование электроэнцефалография включает несколько тестов:

1. Проба на открывание-закрывание глаз. Лаборант убеждается, что пациент в сознании, слышит его, выполняет инструкции. Отсутствие паттернов на графике в момент открывания глаз говорит о патологии.

2. Проба с фотостимуляцией, когда во время записи в глаза пациенту направляют вспышки яркого света. Таким образом выявляется эпилептиморфная активность.

3. Проба с гипервентиляцией, когда испытуемый в течение нескольких минут произвольно глубоко дышит. Частота дыхательных движений в это время немного снижается, но повышается содержание кислорода в крови и, соответственно, увеличивается подача оксигенированной крови в мозг.

4. Депривация сна, когда пациент погружается в непродолжительный сон с помощью седативных препаратов или остается в стационаре для суточного наблюдения. Это позволяет получить важные данные об активности нейронов в момент пробуждения и засыпания.

5. Стимуляция умственной активности заключается в решении несложных задач.

6. Стимуляция мануальной активности, когда пациенту предлагают выполнить задание с предметом в руках.

Все это дает более полную картину функционального состояния головного мозга и заметить нарушения, которые имеют незначительное внешнее проявление.

Продолжительность проведения электроэнцефалограммы

Время процедуры может быть разным в зависимости от целей, поставленных врачом, и условий конкретной лаборатории:

• 30 минут и более, если удается быстро зарегистрировать искомую активность;
• 2-4 часа в стандартном варианте, когда пациент обследуется полулежа в кресле;
• 6 и более часов при ЭЭГ с депривацией дневного сна;
• 12-24 часа, когда исследуются все фазы ночного сна.

Запланированное время процедуры может быть изменено на усмотрение врача и лаборанта в любую сторону, ведь если отсутствуют характерные паттерны, соответствующие диагнозу, ЭЭГ придется повторять, потратив лишнее время и средства. А если все необходимые записи получены, нет смысла мучить пациента вынужденным бездействием.

Для чего нужен видеомониторинг во время ЭЭГ

Иногда электроэнцефалография головного мозга дублируется видеозаписью, на которой фиксируется все, что происходит во время исследования с пациентом.

Видеомониторинг назначается больным эпилепсией, чтобы соотнести, как поведение во время приступа соотносится с мозговой активностью. Сопоставление по таймеру характерных волн с картинкой может прояснить пробелы в диагнозе и помочь врачу разобраться в состоянии испытуемого для более точного лечения.

Результат электроэнцефалографии

Когда пациенту проведена электроэнцефалография, заключение выдается на руки вместе с распечатками всех графиков волновой активности различных участков головного мозга. Кроме этого, если проводился и видеомониторинг, запись сохраняется на диске или флеш-накопителе.

На консультации у невролога лучше показать все результаты, чтобы врач мог оценить особенности состояния пациента. Электроэнцефалография головного мозга не является основанием для диагноза, но значительно проясняет картину заболевания.

Чтобы на графиках четко были видны все мельчайшие зубцы, рекомендуется хранить распечатки в расправленном виде в твердой папке.

Шифровка от мозга: виды ритмов

Когда пройдена электроэнцефалография, что показывает каждый график - понять самостоятельно крайне сложно. Врач поставит диагноз на основе изучения изменений активности участков мозга во время исследования. Но если ЭЭГ была назначена, то причины были вескими, и осознанно подойти к своим результатам не помешает.

Итак, у нас на руках распечатка таеого обследования, как электроэнцефалография. Что это такое - ритмы и частоты - и как определить границы нормы? Основные показатели, которые фигурируют в заключении:

1. Альфа-ритм. Частота в норме колеблется в пределах 8-14 Гц. Между большими полушариями может наблюдаться разница до 100 мкВ. Патологию альфа-ритма характеризуют асимметрия между полушариями, превышающая 30 %, показатель амплитуды выше 90 мкВ и ниже 20.

2. Бета-ритм. В основном фиксируется на передних отведениях (в лобных долях). Для большинства людей типична частота 18-25 Гц с амплитудой не выше 10 мкВ. О патологии говорит увеличение амплитуды свыше 25 мкВ и стойкое распространение бета-активности на задние отведения.

3. Дельта-ритм и Тета-ритм. Фиксируются только во время сна. Появление данных активностей в период бодрствования сигнализирует о нарушении питания тканей мозга.

5. Биоэлектрическая активность (БЭА). Нормальный показатель демонстрирует синхронность, ритмичность, отсутствие пароксизмов. Отклонения проявляются при эпилепсии раннего детского возраста, предрасположенности к судорогам и депрессии.

Чтобы результаты исследования были показательными и информативными, важно соблюдать в точности назначенную схему лечения, не отменяя препараты перед исследованием. Исказить картину может принятый накануне алкоголь или энергетические напитки.

Для чего нужна электроэнцефалография

Для пациента преимущества проведения исследования очевидны. Врач может проверить корректность назначенной терапии и поменять ее в случае необходимости.

У страдающих эпилепсией, когда наблюдением установлен период ремиссии, ЭЭГ может показать ненаблюдаемые внешне приступы, которые все еще требуют медикаментозного вмешательства. Или избежать необоснованных социальных ограничений, уточнив особенности течения болезни.

Исследование также может содействовать ранней диагностике новообразований, сосудистых патологий, воспалений и дегенераций мозга.