Курсовая работа

на тему"Вызванные потенциалы головного мозга"

1. ВВЕДЕНИЕ

За последние 20 лет уровень применения компьютеров в медицине чрезвычайно повысился. Практическая медицина становится все более и более автоматизированной.

Сложные современные исследования в медицине немыслимы без применения вычислительной техники. К таким исследованиям можно отнести компьютерную томографию, томографию с использованием явления ядерно-магнитного резонанса, ультрасонографию, исследования с применением изотопов. Количество информации, которое получается при таких исследования так огромно, что без компьютера человек был бы неспособен ее воспринять и обработать.

Широкое применение компьютеры нашли в электроэнцефалографии. Не подлежит сомнению, что с помощью вычислительной техники уже сейчас возможно существенно усовершенствовать методику регистрации, хранения и извлечения ЭЭГ-информации, получить ряд новых данных, недоступных ручным методам анализа, преобразовывать ЭЭГ-данные в визуопространственные топографические образы, открывающие дополнительные возможности локальной диагностики церебральных поражений .

В настоящей работе приводится описание программного средства анализа вызванных потенциалов головного мозга. Представленная в дипломной работе программа позволяет проводить компонентный анализ ВП: поиск пиков и межпиковых латентностей. Данный анализ может помочь диагностировать такие заболевания как эпилепсия, рассеянный склероз, выявлять нарушения сенсорной, зрительной и слуховой функций.

Регистрация вызванных потенциалов (ВП) мозга является объективным и неинвазивным методом тестирования функций ЦНС человека. Использование ВП является неоценимым средством для раннего обнаружения и прогноза неврологических расстройств при различных заболеваниях, таких как инсульт, опухоли головного мозга, последствия черепно-мозговой травмы .

2. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Одним из основных методов анализа деятельности мозга является изучение биоэлектрической активности различных структур, сопоставление записей, одновременно отводимых от различных участков мозга, как в случае спонтанной активности этих структур, так и в случае электрических реакций на кратковременные одиночные и ритмические афферентные стимулы. Часто используются также одиночное или ритмическое электрическое раздражение тех или иных образований мозга с записью реакций в других структурах.

Метод вызванные потенциалы (ВП) давно является одним из ведущих в экспериментальной нейрофизиологии; с помощью этого метода получены убедительные данные, раскрывающие сущность ряда важнейших механизмов мозга. Можно с уверенностью считать, что большая часть сведений о функциональной организации нервной системы получены с помощью этого метода. Развитие методов, позволяющих записывать ВП у человека, открывает блестящие перспективы для изучения психических заболеваний.

Регистрация ответов нервов и отдельных нервных волокон на электрические стимулы позволила исследовать основные закономерности возникновения и проведения нервных импульсов в нервных проводниках. Анализ ответов отдельных нейронов и их скоплений на раздражение выявил основные законы возникновения торможения и возбуждения в нервной системе. Метод ВП является главным способом установления наличия функциональных связей периферии с центральными нервными механизмами и исследования межцентральных соотношений в нервной системе. Регистрируя ВП, удалось установить основные закономерности функционирования специфической и неспецифической систем афферентации и их взаимодействия между собой.

Методом ВП изучены характеристики изменения реактивности ЦНС на афферентные стимулы в зависимости от уровня функциональной активности мозга; исследованы закономерности взаимодействия синхронизующих и десинхронизующих систем ствола, таламуса и переднего мозга.

Исследования ВП различных уровней нервной системы являются основным методом тестирования действия фармакологических нейротропных препаратов. С помощью метода ВП успешно изучают в экспериментах процессы высшей нервной деятельности: выработку условных рефлексов, сложные формы обучения, эмоциональные реакции, процессы принятия решения.

Методика ВП прежде всего применима для объективного тестирования сенсорных функций (зрения, слуха, соматической чувствительности), для получения более точных сведений о локализации органических церебральных поражений, для изучения состояния проводящих путей мозга и реактивности различных церебральных систем при патологических процессах.

Наиболее широкое применение в качестве метода оценки состояния сенсорной системы исследование ВП нашло в области изучения нарушений слуховой функции; методика получила название объективной аудиометрии. Преимущества ее очевидны: появляется возможность исследовать слух у детей грудного возраста, у лиц с нарушением сознания и контакта с окружающими, в случаях истерической и симулируемой глухоты. Также, путем регистрации ВП от брюшной стенки матери в области, соответствующей головке плода, можно выявлять степень развития функций слуха у плодов человека.

Достаточно перспективным представляется изучение зрительных ВП (ЗВП), учитывая большое значение оценки состояния зрительных систем в топической диагностике церебральных поражений.

Исследование соматосенсорных ВП (ССВП) позволяет определять состояние сенсорных проводников на всем протяжении от периферии до коры. Поскольку ССВП имеют соматотопику, соответствующую корковым проекциям тела, особый интерес приобретает их исследование при поражении сенсорных систем на уровне головного мозга. Большое практическое значение может иметь исследование ВП с целью дифференциации органических и функциональных (невротических) сенсорных нарушений. Это дает основание использовать методику ССВП в судебной медицине.

Большой интерес представляет исследование ВП при эпилепсии, учитывая большую роль, которую играет афферентная импульсация в патогенезе развития эпилептических припадков. Высокая чувствительность ВП к изменениям функционального состояния мозга под влиянием фармакологических препаратов позволяет использовать их с целью тестирования эффектов лечения при эпилепсии.

Помимо исследования ВП на относительно простые стимулы (короткая вспышка света, звуковой щелчок, короткий импульс электрического тока), в последнее время появился ряд исследований ВП на более сложные виды стимуляции с использованием также более сложных способов выделения и анализа ВП. В частности, достаточно широко исследуются ВП на предъявление зрительных стимулов, представляющих собой изображение. Чаще всего используют изображение синусоидальную модулированной по яркости или контрастной решетки или шахматного рисунка с различными пространственными частотами и мерой контраста. Изображение предъявляют как относительно продолжительным засвечиванием. Кроме того, используют предъявление с помощью синусоидально модулированного во времени по яркости светового потока. Пользуясь этим методом, получают так называемые ВП постоянного состояния. Этот ВП представляет собой колебательный синусоидальный процесс с постоянными частотно-амплитудными характеристиками, находящийся в определенном частотно-амплитудном соотношении с частотой и интенсивностью светового потока, осуществляющего визуальную стимуляцию. Такие потенциалы чаще всего применяют в тестированиях функции зрения, причем в настоящее время исследования не выходят в основном за рамки лабораторных экспериментов.

Существенное практическое значение в клинических исследованиях приобретают ВП на извращения зрительного паттерна (когда черные элементы на экране меняются местами с белыми). Получены данные, показывающие закономерную связь амплитуды и латентных периодов некоторых компонентов этих ВП с размерами шахматного поля и корреляцию с остротой зрения. С точки зрения клинической неврологии наибольший интерес представляют ВП на извращение зрительного паттерна в исследованиях демиелинизирующих заболеваний.

В последние годы были проведен анализ как ВП в норме с точки зрения их связи с различными звеньями афферентных систем, так и исследование изменений ВП при патологии с точки зрения связи этих изменений с общими и частными перестройками возникающими в ЦНС под влиянием патологического процесса.

Исследование ВП находят применение во многих областях клинической практики:

Локальное деструктивные поражения нервной системы:

Поражения периферической нервной системы;

Поражение спинного мозга;

Поражение ствола мозга;

Поражение полушарий мозга;

Поражение таламуса;

Супраталамические поражения;

Нервные болезни:

Эпилепсия;

Опухали ЦНС;

Церебрально-сосудистые нарушения;

Черепно-мозговая травма;

Деминиции;

Метаболические нарушения;

Кома и вегетативное состояние;

Реанимационный мониторинг .

Возможности метода ВП позволяют не только обнаружить структурный уровень поражения анализатора, но и количественно оценить характер поражения сенсорной функции человека в различных звеньях анализатора. Особую ценность и уникальность метод регистрации ВП представляет для обнаружения сенсорных нарушений у детей самого раннего возраста. Системы использующие метод ВП используются в нейрологии, нейрохирургии, дефектологии, клинической аудиометрии, психиатрии, судебно-психиатрической, военной и трудовой экспертизе .

3. ХАРАКТЕРИСТИКА ВП

Вызванные потенциалы коры, или вызванные ответами, называют градуальные электрические реакции коры на однократное афферентное раздражение какого-либо раздела нервной системы. Амплитуда, которых в норме достигает 15 мкВ – длинолатентные (до 400 мс) и 1мкВ – коротко латентные (до 15 мс) .

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 психиатрХ. Бергеробнаружил, 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 волновойпаттерн 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 такжекогерентность , 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 активностьнейронов 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 отражениесинаптическая 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 единственныепейсмекеры 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 играетретикулярная формация ствола мозга. Она может оказывать синхронизирующее влияние, т.е. способствующее генерации устойчивого ритмическогопаттерна , и дезинхронизирующее, нарушающее согласованную ритмическую активность(см. Хрестомат. 2.3).

Функциональное значение ЭЗГ и её составляющих. Существенное значение имеет вопрос о функциональном значении отдельных составляющих ЭЭГ. Наибольшее внимание исследователей здесь всегда привлекалальфа-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 переработкиафферентных 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 скортико-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.

2.1.2. Вызванные потенциалы головного мозга

Вызванные потенциалы (ВП) -биоэлектрические колебания, возникающие в нервных структурах в ответ на внешнее раздражение и находящиеся в строго определенной временной связи с началом его действия. У человека ВП обычно включены в ЭЭГ, но на фоне спонтанной биоэлектрической активности трудно различимы (амплитуда одиночных ответов в несколько раз меньше амплитуды фоновой ЭЭГ). В связи с этим регистрация ВП осуществляется специальными техническими устройствами, которые позволяют выделять полезный сигнал из шума путем последовательного его накопления, или суммации. При этом суммируется некоторое число отрезков ЭЭГ, приуроченных к началу действия раздражителя.

Широкое использование метода регистрации ВП стало возможным в результате компьютеризации психофизиологических исследований в 50-60 гг. Первоначально его применение в основном было связано с изучением сенсорных функций человека в норме и при разных видах аномалий. Впоследствии метод стал успешно применяться и для исследования более сложных психических процессов, которые не являются непосредственной реакцией на внешний стимул. Способы выделения сигнала из шума позволяют отмечать в записи ЭЭГ изменения потенциала, которые достаточно строго связаны во времени с любым фиксированным событием. В связи с этим появилось новое обозначение этого круга физиологических явлений - событийно-связанные потенциалы (ССП).

Примерами здесь служат:

• колебания, связанные с активностью двигательной коры (моторный потенциал, или потенциал, связанный с движением);

  потенциал, связанный с намерением произвести определенное действие (так называемая Е-волна);

  потенциал, возникающий при пропуске ожидаемого стимула.

Эти потенциалы представляют собой последовательность позитивных и негативных колебаний, регистрируемых, как правило, в интервале 0-500 мс. В ряде случаев возможны и более поздние колебания в интервале до 1000 мс. Количественные методы оценки ВП и ССП предусматривают, в первую очередь, оценку амплитуд илатентностей . Амплитуда - размах колебаний компонентов, измеряется в мкВ, латентность - время от начала стимуляции до пика компонента, измеряется в мс. Помимо этого, используются и более сложные варианты анализа.

В исследовании ВП и ССП можно выделить три уровня анализа:

• феноменологический;

  физиологический;

  функциональный.

Феноменологический уровень включает описание ВП как многокомпонентной реакции с анализом конфигурации, компонентного состава и топографических особенностей. Фактически этот уровень анализа, с которого начинается любое исследование, применяющее метод ВП. Возможности этого уровня анализа прямо связаны с совершенствованием способов количественной обработки ВП, которые включают разные приемы, начиная от оценки латентностей и амплитуд и кончая производными, искусственно сконструированными показателями. Многообразен и математический аппарат обработки ВП, включающий факторный, дисперсионный, таксономический и другие виды анализа.Физиологический уровень. По этим результатам на физиологическом уровне анализа происходит выделение источников генерации компонентов ВП, т.е. решается вопрос о том, в каких структурах мозга возникают отдельные компоненты ВП. Локализация источников генерации ВП позволяет установить роль отдельных корковых и подкорковых образований в происхождении тех или иных компонентов ВП. Наиболее признанным здесь является деление ВП наэкзогенные и эндогенные компоненты. Первые отражают активность специфических проводящих путей и зон, вторые - неспецифических ассоциативных проводящих систем мозга. Длительность тех и других оценивается по-разному для разных модальностей. В зрительной системе, например, экзогенные компоненты ВП не превышают 100 мс от момента стимуляции.Третий уровень анализа - функциональный предполагает использование ВП как инструмента, позволяющего изучать физиологические механизмы поведения и познавательной деятельности человека и животных.

ВП как единица психофизиологического анализа. Под единицей анализа принято понимать такой объект анализа, который в отличие от элементов обладает всеми основными свойствами, присущими целому, причем свойства являются далее неразложимыми частями этого единства. Единица анализа - это такое минимальное образование, в котором непосредственно представлены существенные связи и существенные для данной задачи параметры объекта. Более того, подобная единица сама должна быть единым целым, своего рода системой, дальнейшее разложение которой на элементы лишит ее возможности представлять целое как таковое. Обязательным признаком единицы анализа является также то, что ее можно операционализировать, т.е. она допускает измерение и количественную обработку. Если рассматривать психофизиологический анализ как метод изучения мозговых механизмов психической деятельности, то ВП отвечают большинству требований, которые могут быть предъявлены единице такого анализа.Во-первых , ВП следует квалифицировать как психонервную реакцию, т.е. такую, которая прямо связана с процессами психического отражения.Во-вторых , ВП - это реакция, состоящая из ряда компонентов, непрерывно связанных между собой. Таким образом, она структурно однородна и может быть операционализирована, т.е. имеет количественные характеристики в виде параметров отдельных компонентов (латентностей и амплитуд). Существенно, что эти параметры имеют разное функциональное значение в зависимости от особенностей экспериментальной модели.В-третьих , разложение ВП на элементы (компоненты), осуществляемое как метод анализа, позволяет охарактеризовать лишь отдельные стадии процесса переработки информации, при этом утрачивается целостность процесса как такового. В наиболее выпуклой форме идеи о целостности и системности ВП как корреляте поведенческого акта нашли отражение в исследованиях В.Б. Швыркова. По этой логике ВП, занимая весь временной интервал между стимулом и реакцией, соответствуют всем процессам, приводящим к возникновению поведенческого ответа, при этом конфигурация ВП зависит от характера поведенческого акта и особенностей функциональной системы, обеспечивающей данную форму поведения. При этом отдельные компоненты ВП рассматриваются как отражение этапов афферентного синтеза, принятия решения, включения исполнительных механизмов, достижения полезного результата. В такой интерпретации ВП выступают как единица психофизиологического анализа поведения. Однако магистральное русло применения ВП в психофизиологии связано с изучением физиологических механизмов икоррелятов познавательной деятельности человека. Это направление определяется каккогнитивная психофизиология. ВП в нем используются в качестве полноценной единицы психофизиологического анализа. Такое возможно, потому что, по образному определению одного из психофизиологов, ВП имеют уникальный в своем роде двойной статус, выступая в одно и то же время как "окно в мозг" и "окно в познавательные процессы"(см. Хрестомат. 2.4).

Исследование проведения по чувствительным путям центральной нервной системы, ответов спинного и головного мозга на электрическую стимуляцию периферических нервов. Соматосенсорные вызванные потенциалы (ССВП) используются в диагностике различных демиелинизирующих, дегенеративных и сосудистых поражений центральной нервной системы. Помимо поражений головного мозга ССВП могут применяться как дополнительный метод в диагностике плексопатий и радикулопатий, в качестве подтверждающего теста используются при диабетической полинейропатии и др.

Для стимуляции чаще всего выбирают срединный нерв (верхние конечности) и большеберцовый нерв (нижние конечности). При наличии специальных показаний может производиться стимуляция других периферических нервов.

Регистрирующие электроды располагаются по ходу восходящих соматосенсорных путей – на уровнях периферических нервных сплетений, спинного и головного мозга. Количество электродов и уровней регистрации определяются клинической задачей. Подается около 500-1000 стимулов, ответы усредняются. Результат представляет последовательность колебаний, которые отражают прохождение нервных импульсов по восходящим путям, вплоть до сенсомоторной коры. Измеряются время и амплитуда каждого компонента, которые сравниваются затем с нормативными значениями.

Компоненты ССВП обозначаются в соответствии с полярностью (N и P - негативная или позитивная), а также нормативным значением латентности – временем, которое требуется для распространения импульсов от точки стимуляции к месту регистрации. Например, N9 – негативный потенциал, который можно зарегистрировать в области плечевого сплетения через 9 миллисекунд после прихода импульсов в ответ на стимуляцию срединного нерва в области запястья.

Отсутствие или существенное снижение амплитуды компонента ВП говорит о наличии патологического процесса на уровне или ниже уровня его генерации. Увеличение латентности свидетельствует о замедлении проведения, вызванного, возможно, демиелинизирующим процессом.

ССВП с верхних конечностей (срединный нерв)

Выполняется электрическая стимуляция срединного нерва в области запястья, частотой 5-7 Гц, интенсивность несколько выше двигательного порога. Регистрация производится в точке Эрба (над плечевым сплетением), CVII в шейном отделе (над седьмым позвонком), Fz в лобной области, C3 и С4 (зона проекции соматосенсорной коры слева и справа). На соответствующих трасах идентифицируются компоненты N9 (ответ плечевого сплетения), N11-N13 (шейные сегменты спинного мозга), N20-P25 (зона корковой проекции руки).

ССВП с нижних конечностей (большеберцовый нерв)

Стимулируется большеберцовый нерв в области голеностопного сустава на уровне внутренней лодыжки, частотой 3-5 Гц. Интенсивность стимуляции в полтора раза преывашет двигательный порог. Регистрирующие электроды расположены над поясничным (LIII) и шейным (CVII) отделами позвоночника (LIII), Fz в лобной области, и Сz в области вертекса (зона корковой проекции ноги). В этом монтаже регистрируются последовательно возникающие ответы поясничного отдела спинного мозга LP (примерно 10-13 мс), шейного отдела CP, и, наконец корковый компонент P37-N45. Здесь приведен один из вариантов расположения электродов.

На практике, в зависимости от диагностической задачи врач может изменить монтаж, использовать дополнительные электроды.

Мозг – святая святых организма. Его работа протекает в сфере сверхслабых электрических разрядов и сверхбыстрых импульсов.

Анализ слуховых вызванных потенциалов незаменим при поиске причин и слуха у детей, т.к. позволяют установить, на какой стадии передачи звукового сигнала происходит сбой: или это периферическое нарушение, или поражение ЦНС.

Вызванные потенциалы слухового анализатора включены в стандарт обследования младенцев на предмет ранней диагностики отклонений в развитии.

Если зрительные и слуховые вызванные потенциалы касались только отделов головного и мозга и его ствола, то соматосенсорные вызывают реакцию периферических отделов ЦНС.

Стимулирующий импульс на своем пути раздражает многие нервные центры и позволяет диагностировать их работу. Этот метод способен дать общую картину нарушений работы центральной нервной системы.

ССВП назначается для уточнения диагноза и степени тяжести заболевания; для контроля эффективности лечения; составления прогноза развития заболевания.

Для стимуляции выбирается чаще всего два нервных центра: на руке и на ноге:

1. Срединный нерв на лучезапястном суставе , принимая импульс, передает его в точку над плечевым сплетением (здесь ставится 1-й регистрирующий электрод); далее следует точка над седьмым шейным позвонком (2-й электрод); лобная область; симметричные точки по обеим сторонам темени проецируют центры управления правой и левой рукой в коре головного мозга. Ответная реакция регистрируемых нервных центров на графике будет обозначена символами: N9 (отклик плечевого сплетения)→ N11 (шейный отдел спинного мозга) → N29 – P25 (кора головного мозга).
2. Большеберцовый нерв на голеностопном суставе →поясничный отдел позвоночника →шейные отделы позвоночника →лобная часть →темя (проекция центра коры, управляющего нижними конечностями). Это 2-й путь ССВП.

Соответствующие реакции выделяются методом суммации и усреднения из общей картины ЭЭГ на основе 500 – 1000 электрических импульсов.

Снижение амплитуды компонентов ССВП указывает на патологию нервных центров в этом месте или ниже его уровня; увеличение латентного периода говорит о повреждении волокон нервов, передающих импульс (демиелинизирующий процесс), отсутствие реакции в коре головного мозга при наличии компонентов ССВП в периферических центрах нервной системы диагностирует смерть мозга.

В заключение надо заметить, что метод вызванных потенциалов в первую очередь должен работать для ранней диагностики детских болезней и отклонений в развитии, когда правильным лечением можно свести негативные явления к минимуму. Поэтому родителям полезно знать о его возможностях и взять на вооружение в борьбе за здоровье своих детей.

Медицинские исследования: справочник Михаил Борисович Ингерлейб

Вызванные потенциалы

Вызванные потенциалы

Суть метода: вызванные потенциалы (ВП) - метод исследования биоэлектрической активности нервной ткани, по сути своей являющийся модификацией ЭЭГ. ВП проводятся с применением зрительных и звуковых стимуляций головного мозга, электростимуляции периферических нервов (тройничного, срединного, локтевого, малоберцового и др.) и вегетативной нервной системы. Вызванные потенциалы позволяют оценить состояние зрительных и слуховых нервных путей, проводящих путей глубокой чувствительности (вибрационная чувствительность, чувство давления, мышечно-суставное чувство), изучить работу вегетативной нервной системы.

Показания к исследованию: исследование зрительных вызванных потенциалов показано при подозрении на патологию зрительного нерва (опухоль, воспаление и др.).

Крайне важно выявление такого поражения зрительного нерва, как ретробульбарный неврит, который является ключевым симптомом для ранней постановки диагноза рассеянного склероза. ВП используется для оценки и прогноза нарушений зрения при височном артериите, гипертонии, сахарном диабете.

Слуховые вызванные потенциалы применяются для диагностики поражения слухового пути при подозрении на опухоль, воспалительное поражение или демиелинизацию слухового нерва. У пациентов с жалобами на снижение слуха, головокружение, шум в ушах, нарушения координации оно позволяет выяснить характер и уровень поражения слухового и вестибулярного анализатора.

Соматосенсорные вызванные потенциалы применяются для изучения состояния проводящих путей головного и спинного мозга, отвечающих за глубокую чувствительность (соматосенсорный анализатор). Они позволяют выявить патологию глубокой чувствительности у пациентов с нарушениями чувствительности (болевой, тактильной, вибрационной и др.), чувством онемения в конечностях, неустойчивой ходьбой и головокружениями. Это важно в диагностике полинейропатии, демиелинизирующих заболеваний, бокового амиотрофического склероза, фуникулярного миелоза, болезни Штрюмпеля, различных поражений спинного мозга.

Тригеминальные вызванные потенциалы используются при подозрении на невралгию тройничного нерва.

Кожные вызванные потенциалы применяются для исследования функционального состояния вегетативной нервной системы (частота сердечных сокращений и дыхания, потоотделение, сосудистый тонус - артериальное давление). Такое исследование показано для диагностики вегетативных нарушений, являющихся ранними проявлениями вегетососудистой дистонии, болезни Рейно, болезни Паркинсона, миелопатии, сирингомиелии.

Проведение исследования: на голову пациента накладывают плоские электроды, смазанные гелем. Их подключают к аппарату, регистрирующему биоэлектрическую активность. При проведении исследования зрительных ВП пациента просят смотреть на экран телевизора, где показывают картинки, или на вспышки яркого света. При исследовании слуховых ВП используют щелчки и другие резкие звуки. При исследовании соматосенсорных ВП - чрезкожную электростимуляцию периферических нервов. Для изучения функции вегетативной нервной системы производят электростимуляцию кожных покровов.

Противопоказания, последствия и осложнения: абсолютным противопоказанием для наложения электродов являются патологические процессы на коже в этом месте. Относительными противопоказаниями является наличие у пациента эпилепсии, психических расстройств, тяжелой стенокардии или гипертонии, а также наличие электрокардиостимулятора.

Подготовка к исследованию: в день проведения обследования необходимо отменить прием сосудистых препаратов и транквилизаторов, так как они могут исказить результаты обследования.

Расшифровка результатов исследования обязательно должна проводиться квалифицированным специалистом, окончательное диагностическое заключение на основании всех данных о состоянии пациента выносится врачом-клиницистом, направлявшим больного на исследование.