2.7.3 Исследование электроэнцефалографических сигналов
В практике используется международная система «10–20» (рис. 2.16), определяющая расчет положения электродов, их идентификацию и правила фиксации (см. [2.7],[2.8]).
На базе аппаратного комплекса Нейровизор-БММ возможно исследование основных ритмов ЭЭГ во временной и спектральной областях при воздействии различных физических факторов.
Рис.2.16 Международная схема расположения электродов 10-20
Существуют также расширенные системы монтажа, при использовании которых дополнительные электроды устанавливаются между расположениями, определяемыми стандартной схемой 10-20.
Природу сверхмедленных колебаний связывают с метаболической активностью мозга, что отличается от традиционной модели, основанной на электрической активности нейронов [2.9].
Медленные колебания имеют корковую природу и связаны со спонтанным переходом популяции нейронов между активным деполяризованным состоянием и гиперполяризованным состоянием, в котором генерация ПД нейронами прекращается.
Активность в диапазоне δ – ритма наблюдается в глубоких стадиях медленного сна и под некоторыми видами наркоза. У взрослых дельта-активность в состоянии бодрствования указывает на патологию мозга, колебания имеют большую амплитуду и отчетливо видны на записях ЭЭГ-сигнала.
Активность в диапазоне θ – ритма наиболее выражена при переходах между сном и бодрствованием и в первой фазе сна и уменьшается при повышении уровня бодрствования. Выделяют особый вид θ – ритма, максимум сигнала которого регистрируется в отведениях, расположенных на средней линии ближе к передней части головы.
Сигнал α – ритм наблюдается в диапазоне 8…13 Гц, генерируется в зрительной коре и регистрируется в затылочных отведениях в состоянии спокойного бодрствования (активность у большинства людей видна на записи ЭЭГ невооруженным глазом).
Активность в диапазоне α – ритма может быть обусловлена процессами и в других областях коры. Например, затылочный α – ритм у большинства людей усиливается при закрытии глаз.
Механизмы генерации α – ритма окончательно не установлены. Предполагается, что они могут иметь как кортикоталамическую, так и корковую природу.
Аналогом α – ритма в сенсомоторных областях коры является роландический μ – ритма. У части испытуемых μ – ритм виден непосредственно на записи сигнала ЭЭГ (как правило, сигнал имеет аркообразную форму). μ – ритм связан с отсутствием моторной активности. При движении какой-либо частью тела наблюдается десинхронизация μ – ритма (подобная десинхронизация может возникнуть и при мысленном представлении движения).
Особым видом активности в верхней части диапазона α – ритма являются сонные веретена, которые представляют собой вспышки колебаний ЭЭГ в диапазоне 10…16 Гц во второй фазе медленного сна, характеризующиеся нарастанием амплитуды в начале вспышки и убыванием в ее конце. Сонные веретена наблюдаются также во время барбитуратного наркоза. Генератором сонных веретен является популяция тормозных нейронов, расположенных в ретикулярном ядре таламуса.
Активность в диапазоне β – ритма проявляется в трех ее видах. Первый вид активности наблюдается преимущественно во фронтальных отведениях в состоянии активного бодрствования и связан с когнитивной нагрузкой и сосредоточением внимания. Второй вид наблюдается в затылочных отведениях и рассматривается как быстрый аналог α – ритма. Третий вид активности генерируется в области сенсомоторной коры. Моторный β – ритм, как и μ – ритм, подавляется при движении или при ментальном представлении движения, обладает временной динамикой и пространственной локализацией.
К γ – ритму относят наиболее высокочастотные составляющие электрической активности мозга. Изменения активности в диапазоне γ – ритма могут наблюдаться во многих областях мозга в зависимости от условий эксперимента.
Генерацию γ – ритма в коре больших полушарий связывают с активностью популяции особого вида тормозных интернейронов (т.н. паравальбумин-положительных корзинчатых клеток), проецирующихся на тела пирамидных нейронов. Работа этих нейронов нарушается при шизофрении, а также при воздействии таких наркотиков как кетамин и фенциклидин.
Следует заметить, что исследование γ – ритма при помощи ЭЭГ затруднено в связи с его малой амплитудой. Кроме того, значительная часть активности в диапазоне γ – ритма имеет мышечную природу, и для ее устранения требуется дополнительная обработка данных.
Литература к разделу 2.
Костюрина А. Г., Косинов А. Д. Сборник лабораторных работ для студентов медицинского факультета и факультета естественных наук: учеб.–метод. пособие в 3 ч.: /Новосиб. гос. ун–т. Новосибирск, 2010. Ч. 1. 57 с.
URL:http://www.fiziolog.isu.ru.
URL: http://www.cardioportal.ru
Электрофизиологические измерения. Лабораторный практикум. Часть 1. Электрокардиографические исследования сердца / В.Н. Каданцев, Н.А. Новиков, В.И. Токарев, М.Р.Хомяков. – М.: МГТУ МИРЭА, 2014. – 41 с.
НЕОКОРТЕКС, версия 2.10 Руководство пользователя.
Нейровизор-БММ. Руководство по эксплуатации. Код документа: MCS.NX010000-61– Ревизия 2.
D. Purves, Neuroscience, 3-rd Edition
Электрофизиологические измерения. Лабораторный практикум. Часть 2. Электроэнцефалографические исследования головного мозга: / В.Н. Каданцев, Н.А. Новиков, В.И. Токарев, М.Р.Хомяков. – М.: МГТУ МИРЭА, 2014. – 50 с.
Нейровизор-БММ. Руководство по эксплуатации. Код документа: MCS.NX010000-61– Ревизия 2.0.
2.9. Фокин В.Ф. Энергетическая физиология мозга // М.- Антидор.- 2003 г.- 288 стр.