Глава 4.

СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ РЕГИСТРАЦИИ И АНАЛИЗА УРОВНЯ ПОСТОЯННЫХ ПОТЕНЦИАЛОВ ГОЛОВНОГО МОЗГА ЧЕЛОВЕКА

В настоящее время нет терминологической четкости в определении постоянных потенциалов, под которыми исследователи подразумевают часто совершенно различные процессы. Для того чтобы избежать недоразумений, ниже приводятся условия регистрации постоянных потенциалов, которые описываются в настоящей работе, и тех, которые представлены в публикациях других авторов.

4.1. Виды постоянных потенциалов

Постоянные потенциалы различаются в зависимости от того, зарегистрированы они поляризуемыми или неполяризуемыми электродами. В первом случае фиксируется истинная разность электрических потенциалов между какими-либо областями, а во втором на эту разность накладываются потенциалы самих электродов, величина которых зависит от химических процессов, происходящих на металлических кончиках электродов. Постоянные потенциалы, отводимые поляризуемыми электродами, подробно исследуются Т.Б. Швец, В.А. Илюхиной, Д.К. Камбаровой и др. В настоящей работе мы рассматриваем постоянные потенциалы, зарегистрированные исключительно неполяризуемыми электродами.

В некоторых случаях представляют интерес постоянные составляющие вызванных потенциалов, которые имеют относительно небольшую амплитуду (сотни микровольт) и длительность до секунд. Природа таких сдвигов, по-видимому, связана с мембранными потенциалами нервного и глиального происхождения. С методикой регистрации этих потенциалов можно ознакомиться в рукодствах по вызванным потенциалам. УПП, исследуемый в данном руководстве, имеет большую величину (порядка нескольких

59

милливольт), и его сдвиги возникают, как правило, при более существенных изменениях функционального состояния организма, связанного со стрессом, гипервентиляцией или применением фармакологических препаратов, а не при слабой сенсорной стимуляции. Амплитуда таких сдвигов может превышать несколько милливольт, а длительность несколько минут. Эти сдвиги УПП имеют преимущественно метаболическое происхождение и связаны с изменением рH на границе ГЭБ (Гл. 3).

УПП регистрируются монополярным и биполярным методами. При биполярной регистрации активный и референтный электроды располагаются на голове над областями генерации УПП. При монополярной регистрации один из электродов находится на голове, а другой - в электрически индифферентной области.

4.2. Принципы регистрации упп и возможные артефакты

Для регистрации УПП мозга требуются усилители постоянного тока, позволяющие измерять разность потенциалов милливольтного диапазона и ее изменения во временном диапазоне секунды - часы. Для того чтобы изменение сопротивления объекта не сказывалось на результах измерений разности потенциалов, входное сопротивление прибора должно быть значительно больше, чем сопротивление объекта. Так как кожные покровы человека имеют достаточно высокое сопротивление по постоянному току (десятки килоом), то входное сопротивление усилителя должно быть не менее 1МОм. В используемых нами приборах типа "Нейроэнергометр" входное сопротивление составляет 10 МОм.

Уровень постоянного потенциала головного мозга измеряется неполяризуемыми электродами. Неполяризуемые электроды состоят из металла, на поверхность которого нанесен слой малорастворимой соли этого же металла. Взаимодействие металла и его соли обеспечивает стабильность электродного потенциала. Подробнее об этом можно прочитать в специальных руководствах (Т.Б.Швец, 1977). Большинство используемых в электроэнцефалографии электродов поляризуются под влиянием постоянного тока. Это означает, что при прохождении постоянного тока на поляризуемых электродах возникает разность потенциалов, противоположная по знаку измеряемому напряжению, что оказывает существенное влияние на регистрируемую разность потенциалов. Величина артефактов электродного происхождения может на порядок превосходить УПП мозга.

Наиболее часто для регистрации УПП применяются неполяризуемые хлорсеребряные электроды, имеющие небольшую устойчивую межэлектродную разность потенциалов. У высокостабильных электродов за 1 час регистрации электродный потенци

60

ал изменяется меньше, чем на 1 мВ. При регистрации УПП необходимо измерять межэлектродную разность потенциалов, чтобы затем ее вычитать из зарегистрированного значения УПП.

Артефакты биологического происхождения, главными из которых являются кожные потенциалы, также могут вносить существенное искажение в измеряемую величину УПП мозга. Существуют два характерных заблуждения при регистрации постоянных потенциалов от поверхности головы. Одни авторы игнорируют потенциалы кожи и связанные с ними артефакты, другие не замечают потенциалов мозгового происхождения. Первый подход характерен для так называемой омега-метрии, когда регистрируется разность потенциалов между рукой и головой в ответ на какое-либо воздействие. По представлениям авторов, динамика постоянных потенциалов при этом свидетельствует об особенностях регуляции мозгом различных реакций (биохимических, иммунологических и т.д.) (А.Г. Сычев с соавт., 1980; В.А. Илюхина с соавт., 1982-1993). Другой подход прямо противоположен по своим выводам при принципиально аналогичном отведении постоянных потенциалов. Так, в работе Е.В. Торнуева (1991) УПП при симметричном отведении УПП от височно-лобных областей правой и левой половины головы интерпретируются как кожные потенциалы. Однако оба подхода ошибочны, поскольку полностью избавиться от потенциалов кожного или мозгового происхождения при используемой методике регистрации практически невозможно.

Уменьшить влияние кожных потенциалов на УПП, отводимый от поверхности головы, позволяет знание происхождения и закономерности динамики кожных потенциалов. Известно, что между наружной и внутренней поверхностью кожи существует разность потенциалов милливольтного диапазона, причем наружная поверхность заряжена отрицательно по отношению к внутренней (А.А. Алдерсонс, 1985). Кожные потенциалы не одинаковы в различных областях, в так называемых биологически активных точках (точках акупунктуры) величина кожного потенциала и кожного сопротивления значительно отличается от соседних зон. Кожные потенциалы изменяются при кожно-гальванических реакциях, возникающих в ответ на различные стимулы. Это определяет значительную сложность в вычленении вклада кожных потенциалов в регистрируемую величину УПП (Д. Хассет, 1981).

Тем не менее, контроль и минимизация влияния кожных потенциалов при записи УПП возможны. Величина кожного потенциала зависит от кожного сопротивления. Об этом свидетельствуют генез кожных потенциалов, а также принципиальное сходство кожно-гальванических реакций, использующих в качестве показателя кожное сопротивление и кожный потенциал. При кожно-

61

гальванической реакции снижение кожного потенциала происходит параллельно со снижением кожного сопротивления (А.А. Алдерсонс, 1985). Поэтому обеспечение минимальной величины и стабильного уровня кожного сопротивления дает возможность минимизировать вклад кожных потенциалов в регистрируемую величину УПП. Снижение сопротивления и потенциалов кожи достигается путем обезжиривания кожи с помощью спирта и последующей аппликацией на кожу за 3-5 мин до начала записи насыщенного раствора NaCl. При записи УПП необходимо параллельно регистрировать кожное сопротивление. Низкий уровень кожного сопротивления по постоянному току (в пределах 5 кОм), равенство его значений в местах отведения и стабильность в процессе записи УПП свидетельствуют о малой величине и одинаковом уровне кожных потенциалов в соответствующих областях. Одинаковый и минимальный вклад кожных потенциалов в каждой из областей позволяет существенно снизить влияние атефактов кожного происхождения на регистрируемую величину УПП.

Для записи УПП, как правило, используется монополярное отведение, при котором оценивается разность потенциалов между активными электродами, находящимися над различными отделами мозга, и референтным электродом. Все участки тела имеют тот или иной постоянный потенциал, поэтому для расположения референтного электрода выбирают зоны с минимальными и стабильными потенциалами. Такие характеристики имеют области, расположенные над костными структурами, например надколенник и запястье (Г.Н. Сорохтин, 1968). Использование области запястья в качестве референтной имеет определенные преимущества: референтный электрод удобно располагать на запястье, потенциал запястья более стабилен, так как он является результатом усреднения потенциалов достаточно большой области (H. Burr, 1972).

Напротив, не рекомендуется располагать референтный электрод на участках тела со значительными и меняющимися потенциалами, которые регистрируются в областях расположения мышц, на ладонях и подошвах, где наиболее выражена кожно-гальваническая реакция.

Некоторые, особенно зарубежные авторы располагают референтный электрод на мочке уха, также как при регистрации ЭЭГ. Такая локализация референтного электрода обладает рядом технических удобств, однако лишает информации о разности потенциалов между головой и отдаленными областями тела. Как будет показано далее, эта характеристика во многих случаях полезна, особенно при исследовании динамики функциональных состояний.

62