Занятие 3. Тема занятия: СОВРЕМЕННЫЕ ПОДХОДЫ К НЕИНВАЗИВНОМУ И МАЛОИНВАЗИВНОМУ ИЗУЧЕНИЮ ФУНКЦИЙ ЦНС

Цель занятия: изучить принципы клинико-физиологических методов исследования ЦНС. А) студент должен знать: современное представление об интегративной деятельности ЦНС; системную организацию функций мозга по принципу взаимодействия проекционных, ассоциативных, интегративно-пусковых систем; функциональный элемент мозга; методы исследования функций ЦНС; основные характеристики ЭЭГ здорового взрослого человека, а также особенности ЭЭГ ребенка и пожилого человека; виды ВП и значения их основных компонентов, сферу применения электрофизиологических методов для диагностики функционального состояния человека. Б) студент должен уметь: уметь охарактеризовать основные ритмы ЭЭГ при бодрствовании и сне у человека; использовать эти знания для проведения первичного визуального анализа ЭЭГ и ВП человека и последующего освоения этих методов в клинических целях.

Компетенции: ОК-1, ПК-1, ПК-2, ПК-3, ПК-5.

Мотивация темы занятия: студент должен понимать основные принципы проведения регистрации ЭЭГ и вызванных потенциалов мозга человека; иметь представление о стереотаксическом методе; функциональной компьютерной томографии, основных характеристиках ЭЭГ взрослого человека и ребенка.

Задания для самостоятельной внеаудиторной работы студентов по указанной теме:

1)Ознакомиться с теоретическим материалом по теме занятия с использованием конспектов лекций, рекомендуемой учебной литературы.

2)Изучить материал, не излагаемый в лекции:

функции спинного мозга; функции продолговатого, среднего и промежуточного мозга; функции ретикулярной формации; кровообращение головного мозга; гематоэнцефалисческий барьер; функции лимбической системы; функции новой коры больших полушарий.

3)Ответить на вопросы для самоконтроля:

-Дать характеристику основным ритмам ЭЭГ.

-Что такое экзогенные и эндогенные компоненты ВП?

-Какие методы исследования ЦНС вам известны?

Теория занятия.

Основными нейрофизиологическими методиками, определяющими функциональное состояние головного мозга человека являются:

1.Стереотаксический метод.

2.Электроэнцефалография (ЭЭГ) – для оценки функционального состояния коры головного мозга.

3.Регистрация вызванных потенциалов мозга (ВП)

4.Компьютерная томография (КТ)

5.Магнитно резонансная томография (МРТ)

6.Ультразвуковая допплерография сосудов головного мозга (УЗДГ)

7. Позитронно-эмиссионная компьютерная томография (ПЭТ-КТ)

Теория занятия:

1. Стереотаксический метод. Современный стереотаксис - это нейрохирургический метод, обеспечивающий малотравматичный доступ к глубоко расположенным структурам головного мозга или патологическим образованиям и обеспечивающий возможность локального воздействия на них (стереотаксис от греч. "стереос" - пространство и "таксис" - расположение, порядок).

Применение метода: Возникновение многих тяжелых заболеваний обусловлено возникновением небольшого по объему патологического очага в глубине мозговых структур, либо нарушением нормального функционирования тех или иных структур. Когда терапевтические методы лечения не дают эффекта, а обычные нейрохирургические вмешательства невозможны из-за риска повреждения здоровых участков мозга, следует прибегнуть к стереотаксическому вмешательству. Подобные ситуации возникают при органических поражениях головного мозга: опухоли, гематомы, кисты, которые трудно или просто невозможно удалить другим способом, также при паркинсонизме, эпилепсии, неукротимых болях и некоторых видах психических расстройств. Выполнение операции стереотаксическим методом может позволить взять фрагмент опухоли на исследование, разрушить опухоль путем ее замораживания или вживления радиоактивного источника, эвакуировать кровь из гематомы и опорожнить кисту и др. Современный стереотаксис можно рассматривать как одно из главных достижений нейрохирургии в этом направлении. Этапы стереотаксического вмешательства: сначала выполняется томография головного мозга – компьютерная, рентгеновская, магнитно-резонансная или позитронно-эмиссионная (томография - это метод получения послойных изображений внутренних органов, в том числе мозга). После компьютерной обработки полученных данных на изображениях слоев мозга определяют координаты тех патологических очагов, которые и составляют основу болезни. Следующий этап проводится в операционной, в стерильных условиях - под местной анестезией практически безболезненно к голове пациента крепится стереотаксический аппарат, который наводится на патологический очаг. После обезболивания делается разрез кожи длиной 2-3 см и в черепе сверлится небольшое отверстие диаметром около 1 см, через которое затем, точно в расчетную точку, вводится стереотаксический инструмент. В мозге нет болевых рецепторов, поэтому эта манипуляция совершенно безболезненна и не ощущается больным, и не требует наркоза. Погружению стереотаксического инструмента в мозг обязательно предшествует проведение расчетного интраскопического исследования. В его задачу входит получение диагностических сведений об анатомических особенностях строения мозга пациента, включая распознавание мишеней, и получение информации, необходимой для последующих стереотаксических расчетов и наведения стереотаксического инструмента на найденные целевые точки.

Рис.1: универсальный стереотаксический прибор для работы на головном мозге человека.

2. Ээг человека.

Электроэнцефалография (ЭЭГ) - метод исследования головного мозга, основанный на регистрации его суммарных электрических потенциалов. С помощью этого метода можно определять локализацию органических поражений мозга, а также, что более существенно, оценивать его функциональную активность.

В стволе мозга и в передних отделах лимбической системы имеются ядра, активация которых приводит к изменению уровня функциональной активности практически всего мозга. Эти образования подразделяются на восходящие активирующие системы, расположенные на уровне ретикулярной формации среднего мозга и в преоптических ядрах переднего мозга, и подавляющие, тормозящие, сомногенные системы, расположенные главным образом в продолговатом мозге, нижних отделах моста и неспецифических таламических ядрах. Активирующие ретикулокортикальные и лимбикокортикальные системы вызывают повышение уровня функциональной активности мозга, при активации сомногенных ретикулокортикальных и таламокортикальных систем уровень бодрствования снижается вплоть до засыпания.

Возбуждение активирующих ретикулокортикальных систем приводит к возникновению на ЭЭГ десинхронизации, выражающейся появлением высокочастотной, нерегулярной, низкоамплитудной активности. При снижении активности мозга сокращается афферентный приток. Отдельные нейроны функционально объединяются при этом в огромные популяции с синхронизированной активностью, которая отражается на ЭЭГ медленными, регулярными, высокоамплитудными колебаниями. Распространение возбуждения в мозге, изменение потенциалов на мембранах нейронов создают неоднородное в пространстве и изменяющееся во времени электрическое поле. В связи с этим, между двумя точками мозга, а также между мозгом и удаленными от него тканями организма возникает разность потенциалов, которая и регистрируется с помощью метода электроэнцефалографии. При экспериментах на животных регистрируется электроэнцефалограмма коры и подкорковых структур. В клинических исследованиях ЭЭГ отводится, с помощью электродов, расположенных на интактных покровах головы человека и в некоторых экстракраниальных точках.

Рис. 2. Схема восходящих систем регуляции уровня активности мозга. D₁ и D₂ -десинхронизирующие активирующие системы переднего мозга и среднего мозга, S₁ и S₂ - синхронизирующие тормозящие системы продолговатого мозга и моста и неспецифических ядер промежуточного мозга.

Отведение ЭЭГ может быть монополярным, при котором активный электрод располагается над определённым участком мозга, а пассивный (референтный) - на мочке уха, подбородке или на носу. При биполярном отведении регистрируется изменение разности потенциалов между электродами, расположенными над мозгом.

Разность потенциалов между электродами на интактных покровах головы не превышает 100 - 150 мкВ, поэтому отводимые сигналы усиливаются, затем отфильтровываются от различных помех и регистрируются на чернилопишущем устройстве. В цифровых электроэнцефалографах ЭЭГ записывается на магнитном носителе или лазерном компакт-диске с одновременным выводом на экран.

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 и цифрами (четные – правое полушарие, нечетные – левое). Количество электродов, задействованных в эксперименте, может варьироваться в каждом конкретном случае.

Буквенные индексы означают:

О - затылочное отведение;

Р - теменное отведение,

С - центральное отведение;

F - лобное отведение;

Т - височное отведение;

Та - переднее височное отведение;

Тр -заднее височное отведение; d - правое полушарие мозга;

s - левое полушарие.

Рис 3. Международная схема расположения электродов 10-20.

Каждый электрод подключен к усилителю. Для записи ЭЭГ может использоваться или бумажная лента или сигнал может преобразовываться с помощью АЦП и записываться в файл на компьютере. Наиболее распространена запись с частотой дискретизации 250 Гц.

Основными характеристиками ЭЭГ являются частота и амплитуда: Частота определяется количеством колебаний в секунду и выражается в герцах (Гц). Амплитуда измеряется от пика предшествующей волны до пика последующей волны в противоположной фазе и выражается в микровольтах (мкВ). Для пересчёта используется калибровочный сигнал. В соответствии с международным стандартом отклонение пера на 7 мм соответствует 50 мкВ.

Рис 4. Измерение частоты (I) и амплитуды (II) на ЭЭГ.

Определённый тип электрической активности, соответствующий тому или иному состоянию мозга, соответствует понятию «ритм». Для взрослого бодрствующего человека наиболее характерны α- (альфа) и β- (бета) ритмы.

Основные ритмы ЭЭГ (или классические диапазоны ЭЭГ).