Psikhofiziologia_otvety / 3 / 3.6
.docxОбщие принципы регистрации биопотенциалов мозга. Схема отведений ЭЭГ "10-20%" (по Джасперу). Монополярный и биполярный способы регистрации ЭЭГ.
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 первый 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 моно-полярной 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. На первый взгляд предпочтительнее кажется монополярная регистрация, так как можно было бы думать, что при этом отводится активность только одной точки мозга. Однако есть основания полагать, что биполярная запись дает нам информацию о более локальных явлениях.
Система "десять-двадцать" (10-20%) - стандартная система установки (размещения) электродов на поверхности головы, которая рекомен¬дована Международной федерацией по электроэнцефалогрфии и клиниче¬ской нейрофизиологии. Месторасположение электродов определяется сле¬дующим образом: линия, соединяющая переносицу и затылочный бугор, делится на 10 отрезков, каждый из которых соответствует 10% общей дли¬ны линии, проведенной по конвекситальной поверхности. Первый и по¬следний электроды накладывают на расстоянии, соответствующим 10% общей длины линии от прилегающих анатомических образований. От пер¬вого электрода на расстоянии, соответствующем 20% общей длины линии, накладывается 2 электрода и т. д. Таким образом, по линии переносица-затылок (медиальная линия или вертексная линия) накладывают 5 электро¬дов. На линии наружные слуховые проходы - макушечный электрод (цен¬тральная линия) в таком же соотношение накладывают по два электрода на каждое полушарие. Линии, параллельные медиальной (вертексной) и про¬ходящей через электроды, наложенные по центральной линии, носят название парасагитальные и височные (право- и лево-). При этом на парасагитальные накладывают по 5 электродов, а на височные - по 3 электрода. Всего в этом случае на конвекситальную поверхность накладывают 21 электрод. Часто используют вариант, при котором 2 электрода с вертексной линии переносят на височную область, то есть уплотняют височную линию и расположении электродов по системе "10-20%" проекция одноименных электродов попадают всегда на соответствующие анатомические области мозга.
В случае одиночных отведений нас интересует изолированное рассмотрение записей, сделанных от разных отделов мозга (отведения могут быть моно- и биполярными). Для разграничения двух подходов существенно то, что в данном случае мы рассматриваем каждый раз только один канал информации. В более сложном случае — при множественных отведенияхмы имеем дело с фазовыми отношениями между двумя или несколькими отделами мозга, поэтому здесь необходима одно¬временная регистрация ЭЭГ на нескольких каналах.
И опять-таки наиболее простая форма анализа отдельных отведений — это обычный клинический метод визуального рассмотрения записей в поисках хорошо заметных особен¬ностей. Можно достигнуть большей точности, если анализиро¬вать активность в разных частотных диапазонах. Мы можем, например, осуществлять фильтрацию ЭЭГ таким образом, что на втором канале полиграфа будет регистрироваться только активность с частотой 8—13 Гц (альфа-ритм). Как уже гово¬рилось, мы можем считать""какую-то минимальную ее ампли¬туду за «наличие альфа-ритма» и с помощью электроники или вручную определять процент времени, когда альфа-ритм (или другая полоса частот) превышает эту величину.
Более точные методы позволяют учитывать амплитуду активности в широком спектре частотных полос. Такие методы чаще всего основаны на математическом принципе рядов Фурье. Примерно 200 лет назад Фурье показал, что волна любой сложной формы математически идентична сумме синусоидаль¬ных волн разной амплитуды и частоты.
Таким образом, сложнейшие по форме волны ЭЭГ можно с помощью преобразования Фурье свести к ряду синусоидаль¬ных волн с разными амплитудами и частотами. Анализ спектра мощности дает картину относительной мощности разных частот (которая зависит от амплитуд синусоидальных составляющих). Математическое описание этих процессов очень сложно и требует применения быстродействующих цифровых вычислительных машин. Для нас сейчас важно то, что такой анализ дает значительно более полное описание ЭЭГ, нежели простой подсчет времени, которое занимает активность в том или ином частотном диапазоне. По существу, мы полу¬чаем итоговую картину распределения активности на широком диапазоне частот.
Этот метод хорошо иллюстрируют генетические исследования Ликкена и сотр. относительно ЭЭГ покоя. Производилось сравнение спектров мощности ЭЭГ у пар однояйцовых (идентичных) и двуяйцовых (неидентичных) близнецов. Основной целью работы было изучение восприимчивости близнецов к гипнозу; при этом в начале и в конце одночасового эксперимента испытуемых просили сидеть три минуты с закрытыми глазами. Между однояйцовыми близнецами обнаруживается разительное сходство. В самом деле, кривые близнецов сходны друг с другом почти так же, как сходны между собой записи каждого из них в начале и в конце
Использование вычислительных машин позволяет осуществить еще ряд подходов к анализу относительного уровня активности в разных диапазонах частот. Из них чаще всего применяются периодический анализ (или «метод пересечения нуля») и метод автокорреляции. Однако наиболее популярными методами изучения ЭЭГ остаются применение фильтров для разных частот и анализ спектра мощностей.
При анализе множественных отведений применяются го¬раздо более сложные приемы. Это порождает некоторые надежды, так как мы знаем, что «трескотня» нескольких миллиардов нервных клеток, координирующих наши психические процессы,— это сложное явление, требующее комплексного подхода. Если бы ЭЭГ состояла из ряда прямых линий, ее, возможно, было бы намного легче интерпретировать, но тогда она не обещала бы нам помощи в нашем стремлении приоткрыть окно в нашу внутреннюю жизнь.
Одним из самых перспективных методов анализа множетвенных отведений является метод, разработанный Ливановым и его сотрудникам. Записывая ЭЭГ одновременно по 50 каналам, они вычислили 1225 коэффициентов корреляции (между всеми возможными парами электродов), чтобы установить, какие области мозга работают согласованно, т. е. в каких именно участках ЭЭГ относительно синхронна. У здорового человека в состоянии покоя ЭЭГ большинства областей коры не синхронна, тогда'как во время решения в уме арифметической задачи активность многих корковых областей, особенно лобной коры, синхронизируется.
Технические сложности при проведении одновременной записи по 50 каналам и анализе всех возможных корреляций должны быть поистине колоссальными.