Archive / 2 курс 2семестр / Eegпсихоф-я

7. Возможности применения ЭЭГ в психофизиологии. Спектрально- корреляционный анализ и когерентность.

1. Электроэнцефалография — метод регистрации и анализа электроэнцефалограммы (ЭЭГ), т.е. суммарной биоэлектрической активности, отводимой как со скальпа, так и из глубоких структур мозга. Метод электроэнцефалографии показывает колебания пре- и пост- синаптических потенциалов в синапсах нейронов.           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.

Регистрируется с помощью электроэнцефалографа при размещении электродов на поверхности скальпа от ямки уха до другой ямки уха, от переносицы до желобка на затылке. Такой метод размещения электродов называется "10-20". 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.

Основные ритмы ЭЭГ и их значения.

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).

-Особенный интерес для исследователь составляет альфа-ритм, он появляется в состоянии физического, интеллектуального покоя. 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, принимает участие в процессах восприятия и памяти. Затылочная, теменная область.

- Мю-ритм- наблюдается у слепых.

- Бета- ритм. Проявляется при интенсивной умственной деятельности, наблюдается в лобных долях, а значит участвует в процессах памяти, эмоций. Интересно, что при выполнении умственной деятельности, которая нам хорошо знакома (стериотипна) бета-ритм снижается.

- гамма-ритм. Участие в сенсорных и когнитивных процессах. Лобная, височная, затылочная доля.

-тетта-ритм- Регистрируется в состоянии эмоционального напряжения, связан с поисковым поведением и энграммой памяти. Лобная.

дельта-ритм- состояние естественного и наркотического сна. Все области.

2. Спектрально- корреляционный анализ и когерентность.

Статистические методы регистрации 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 узор 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. Чем меньше частота, тем больше амплитуда. Она решается с помощью построения 42 спектров мощности. Спектры мощности ЭЭГ можно подвергать дальнейшей обработке, например, корреляционному анализу, при этом вычисляют авто- и кросскорреляционные функции, а также когерентность. Последняя 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 43 составляющих ЭЭГ и их когерентности является в настоящее время самым используемым.

8. Характеристики ритмов ЭЭГ и их функциональное значение.

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).

-Особенный интерес для исследователь составляет альфа-ритм, он появляется в состоянии физического, интеллектуального покоя. 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, принимает участие в процессах восприятия и памяти. Затылочная, теменная область.

- Мю-ритм- наблюдается у слепых.

- Бета- ритм. Проявляется при интенсивной умственной деятельности, наблюдается в лобных долях, а значит участвует в процессах памяти, эмоций. Интересно, что при выполнении умственной деятельности, которая нам хорошо знакома (стериотипна) бета-ритм снижается.

- гамма-ритм. Участие в сенсорных и когнитивных процессах. Лобная, височная, затылочная доля.

-тетта-ритм- Регистрируется в состоянии эмоционального напряжения, связан с поисковым поведением и энграммой памяти. Лобная.

дельта-ритм- состояние естественного и наркотического сна. Все области.

9. Клинический и статистический методы ЭЭГ.

С момента возникновения выделились и продолжают существовать как относительно самостоятельные два подхода к анализу ЭЭГ: визуальный (клинический) и статистический. Как правило, визуальный анализ ЭЭГ используется в диагностических целях. Электрофизиолог, опираясь на определенные способы такого анализа ЭЭГ, решает следующие 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. 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 ведутся разработки компьютерных программ для анализа клинической ЭЭГ. В этой связи особый интерес представляет разработка математиком А. П. Кулаичевым электрофизиологического компьютерного пакета, позволяющего комплексно исследовать при помощи современных статистических методов не только ЭЭГ, но и другие электрофизиологические показатели, такие как ВП, ЭКГ, ЭМГ и др.

Статистические методы исследования электроэнцефалограммы исходят из того, что фоновая ЭЭГ стационарна и стабильна. Метод Фурье- преобразования Фурье. Соотношения между частотой и амплитудой, в дальнейшем преобразование их в спектры, спектры можно подвергать корреляционному анализу, при этом вычисляют авто- и кросскорреляционные функции, когерентность- мера синхронности частотных диапазонов в двух различных отведениях.