Диффузные изменения биопотенциалов головного мозга что это

ЭЭГ головного мозга — неинвазивный метод исследования органа с целью выявления очагов повышенной судорожной готовности его коры. Данный способ диагностики позволяет определить у взрослых и детей патологические изменения, которые способны влиять на функциональность отдельных участков полушария.

Оборудование

Для регистрации ЭЭГ используют приборы, называемые Электроэнцефалографами. Они состоят из электродной части, системы усилителей, регистрирующего прибора. Электроды бывают разными: чашечковые и мостиковые. Изготавливают их из электропроводного угля или из металла с хлорсеребряным покрытием. Такое покрытие необходимо, что бы на электроде не накапливался постоянный потенциал, который вызывает поляризацию электрода. Это приводит к появлению помех. Менее всего поляризуются неметаллические электроды.

Для обеспечения точной регистрации используют параллельные синфазные усилители с режекционным фильтром. Это позволяет бороться с сетевыми помехами. По своему качеству усилители сейчас позволяют проводить запись без электроизолированной камеры и без заземления.

Регистрирующий прибор. Первоначально в качестве регистратора использовались пишущие приборы с подачей бумажной ленты. Они различались на чернильные приборы, приборы с термопером. Но расходные материалы были достаточно дороги. Сейчас в качестве регистрирующего прибора используют компьютерную технику. С приходом компьютерной техники появилась возможность не только записывать ЭЭГ на небумажный носитель, но так же проводить дополнительную математическую обработку ЭЭГ. Это повысило разрешающую способность метода.

Наложение электродов проводится так же различными способами. Международной системой, принятой за эталон, является система 10 — 20. Электроды накладывают следующим образом. Измеряют расстояние по сагиттальной линии от Inion до Nasion и принимают его за 100%. В 10% этого расстояния от Inion и Nasion соответственно устанавливают нижние лобные и затылочные электроды. Остальные расставляют на равном расстоянии составляющем 20% от расстояния inion — nasion. Вторая основная линия проходит между слуховыми проходами через макушку.

Нижние височные электроды располагают соответственно в 10% этого расстояния над слуховыми проходами, а остальные электроды этой линии на расстоянии 20% длины биаурикулярной линии. Буквенные символы обозначают соответственно области мозга и ориентиры на голове: О — occipitalis, F — frontalis, A — auricularis, P — parietalis, С — centralis, Т — temporalis. Нечетные номера соответствуют электродам левого полушария, четные — правому.

По системе Юнга лобные электроды (Fd, Fs) располагают в верхней части лба на расстоянии 3 — 4 см от средней линии, затылочные (Od, Os) — на 3 см выше от inion и на 3 — 4 см от средней линии. Отрезки линий Od — Fd и Os — Fs делят на три равные части и в точках деления устанавливают центральные (Cd, Cs) и теменные (Pd, Ps) электроды. На горизонтальном уровне верхнего края ушной раковины по фронтальной линии Cd — Cs устанавливают передние височные (Tad, Tas), а по фронтальной линии Ps — Pd — задние височные (Tpd, Tps).

Преимуществом системы 10 — 20 является большое количество электродов (от 16 до 19 — 24), но эта система требует более чувствительного оборудования, т.к. межэлектродное расстояние мало и потенциал слаб. Система Юнга дает достаточное расстояние и все электроды равномерно распределены по поверхности головы, но степень локализации при отведении недостаточна.

Способ отведения потенциала так же может быть различен. Общепринятой является система монополярной записи. При этом электроды на голове являются активными и регистрируют изменение потенциала относительно индифферентно¬го электрода (чаще всего располагают на мочках ушей). Биполярная запись определяет изменение потенциала между двумя электродами, расположенными в разных точках на поверхности скальпа.

Читайте также:  Как заниматься фитнесом при разных типах ВСД

Все обозначенные методы и приемы имеют свои достоинства и недостатки. Поэтому в международной практике установлена обязательная запись по системе 10 — 20 , как в монополярном, так и в биполярном режиме. При компьютерной записи допускается регистрация по системе 10 — 20 с дальнейшим цифровым преобразованием ЭЭГ по выбранной биполярной схеме.

Регистрация биопотенциалов

Задача регистрации переменных электрических полей, генерируемых живым организмом (биопотенциалов), имеет большое значение для целей диагностики многих заболеваний и определения функционального состояния различных органов.

Для регистрации электрических потенциалов используются электроды — специальные проводники, закрепляемые на поверхности тела или вводимые внутрь его для регистрации электрических потенциалов (электрограмм) либо для подведения внешнего электрического воздействия к биообъекту (рис. 18.2).

Рис. 18.2. Схема электрической цепи при регистрации биопотенциала

В медицине к электродам предъявляют специальные требования: они должны быстро фиксироваться и сниматься, обладать постоянством электрических параметров, эластичностью, прочностью, не создавать электрических помех, не оказывать раздражающего действия на биоткани.

Биопотенциал характеризуется электродвижущей силой (ЭДС), которая обозначена на схеме Ш.

При регистрации биопотенциала сила тока в цепи, содержащей ЭДС, определяется законом Ома для полной цепи:

а напряжение на входе усилителя

где RBX — собственное входное сопротивление усилителя либо измерительного прибора; Rn — так называемое переходное сопротивление, которое представляет собой сопротивление всех компонентов электрической цепи между источником биопотенциала и входными клеммами усилителя; UBX — измеряемое напряжение, регистрируемое на входе усилителя или регистрирующего прибора.

Подставляя формулу (18.1) в (18.2), получим

Из выражения (18.3) следует, что напряжение на входе усилителя (или измерительного прибора) всегда меньше величины измеряемого биопотенциала & и что это различие уменьшается с уменьшением отношения RJRBX. Поэтому при регистрации биопотенциалов необходимо максимально снижать переходное сопротивление Rn и использовать усилители (измерительные приборы) с высоким входным сопротивлением RBX. Чтобы различие между UBX и ^ не превышало, например, 5 %, необходимо, чтобы входное сопротивление используемого усилителя в 20 раз превышало переходное сопротивление цепи. При более точных измерениях биопотенциалов следует еще больше уменьшать соотношение Ru /RBX. На практике величина переходного сопротивления может составлять от десятков килоом до нескольких мегаом, поэтому очень важно знать способы его уменьшения. Рассмотрим с этой целью схему переходного сопротивления цепи регистрации ЭДС биопотенциала (рис. 18.3).

Из схемы видно, что основной вклад в переходное сопротивление вносит сопротивление кожи, составляющее единицы мегаом, по сравнению с которым сопротивление внутренних проводящих тканей (единицы кОм) и электродов (единицы Ом) невелико. Поэтому для снижения переходного сопротивления необходимо прежде всего уменьшить сопротивление кожи до десятков и единиц килоом.

Если между электродом и кожей поместить марлевый тампон, смоченный физиологическим раствором, то сопротивле-

Рис. 18.3. Эквивалентная схема переходного сопротивления

ние кожи уменьшается до десятков килоом. Использование вместо тампона с физраствором специальных токопроводящих гелей и паст позволяет снизить сопротивление кожи до единиц килоом, что уже сравнимо с сопротивлением внутренних проводящих тканей, поэтому дальнейшее неинвазивное снижение переходного сопротивления невозможно.

При регистрации биопотенциалов следует учитывать также возникновение электродных потенциалов U1 и U2 при контакте электрода с кожей вследствие диффузии электронов из металла в электролиты кожи. При этом металл электрода всегда заряжается положительно, а электролиты кожи — отрицательно, поэтому электродные потенциалы и U2 всегда включены навстречу друг другу (см. рис. 18.3). Полная ЭДС, возникающая в электродной регистрирующей цепи, равна алгебраической сумме ЭДС биопотенциала Ж и электродных потенциалов Ux и U2:

Читайте также:  ВСД при беременности: диагностика и возможные осложнения

Величина электродных потенциалов зависит только от материала электродов и составляет десятые доли вольта, что в сотни раз превышает ЭДС биопотенциала (единицы и доли милливольта). Поэтому, во избежание грубых ошибок в измерении материалы применяемых электродов должны быть одинаковы и одинаковым образом накладываться на кожу. Тогда иг и U2 будут равны и скомпенсируют друг друга, а полная измеряемая ЭДС будет равна %.

Регистрация импульсной активности нейронов.

В условиях нейрохирургических операций у человека можно непосредственно регистрировать импульсную активность нейронов. Это делается с помощью специальных металлических или стеклянных микроэлектродов с диаметром около 1 мкм (см. рис. ). Кончик электрода подводят близко к нейрону, но так, чтобы не повредить его. Потенциалы действия нейронов усиливают с помощью специальной электронной техники и анализируют с использованием специальных компьютерных программ.

Самый доступный и хорошо отработанный метод исследования центральной нервной системы — электроэнцефалография (рис. ). Регистрация электрических потенциалов с поверхности мозговой части черепа проводится в обычных

Рис. Метод электроэнцефалографии:

а — положение обследуемого при снятии ЭЭГ; 6 — схема наложения регистрирующих электродов на поверхность головы

условиях, без повреждающего вмешательства. Электроэнцефалограмма (ЭЭГ) отражает суммарную активность клеток мозга (рис. ). Для регистрации ЭЭГ на кожной поверхности головы (скальпе) укрепляют электроды, соединенные с усилителями электрических сигналов мозга и компьютерной техникой, позволяющей провести обработку полученных результатов. Существует стандартная система наложения электродов на определенные участки с учетом проекции на эти участки различных областей мозга (см. рис. , б).

Электрические потенциалы мозга имеют колебательный характер и следуют с определенной частотой в зависимости от состояния человека. Выделяют следующие ритмы ЭЭГ.

Рис. Основные ритмы электроэнцефалограммы

Альфа-ритм с частотой 8—13 Гц (амплитуда 50—100 мкВ) — самый распространенный, регистрируется в состоянии покоя (бодрствования), чаще всего в затылочных областях, и может распространяться на другие области мозга. Если в момент записи альфа-ритма человека отвлечь каким-либо стимулом, то альфа-ритм заменяется другим, высокочастотным. Это явление называется реакцией активизации или десинхронизацией. У слепых людей (с врожденной или многолетней слепотой) альфа-ритм отсутствует, что заставляет думать о его связи с предметным зрением.

Бета-ритм с частотой 14—30 Гц (амплитуда 3—5 мкВ) выражен в лобных областях, появляется в ЭЭГ при интенсивной деятельности, распространяется на другие области мозга.

Гамма-ритм имеет колебания в диапазоне выше 30 Гц, при амплитуде не больше 15 мкВ; наблюдается при максимальном сосредоточении внимания, например при решении задач.

Тета-ритм с частотой 4—8 Гц (амплитуда 20—100 мкВ) наиболее выражен в гиппокампе; сто связывают с поисковым поведением, эмоциональным напряжением.

Дельта-ритм имеет частоту 1—4 Гц, представляет собой высокоамплитудные (сотни микровольт) колебания. Этот ритм связывают с естественным и наркотическим сном.

Перечисленные ритмы энцефалограммы редко встречаются в чистом виде: ЭЭГ постоянно меняется по амплитуде и частоте.

В последние годы были созданы новые методы исследования ЦНС, получившие применение и на практике. Их широко используют в медицине для обследования мозга. К таким методам относятся: компьютерная томография, магнитоэн- цефалография, эмиссионная компьютерная томография. С помощью томографии можно получить послойные «срезы» головного и спинного мозга. С помощью этих методов удалось изучить участие разных областей мозга в выполнении различных функций, например чтении, произнесении слов и др.

Компьютерная томография (КТ) позволяет в течение короткого времени определить состояние мозга (изменение кровообращения, опухоль мозга и т.д.). В этом методе получение послойных «срезов» мозга производится посредством рентгеновского метода.

Читайте также:  Правосторонний гемипарез — основные методы терапии

Магнитоэпцефалография (МЭГ) связана с регистрацией магнитного ноля, которое излучает каждая клетка организма. При одновременной активности нервных клеток со-

Рис. Методы исследования головного мозга:

а — позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ) мозга при изучении межполушарной асимметрии. Активация кровотока в лобных долях левого и правого полушарий при мыслительной деятельности; 6 — магнитно-резонансная томография (МРТ). Последствия внутриутробного поражения ЦНС: атрофия белого вещества около желудочков мозга и коры лобных и теменных долей полушарий

здаются магнитные поля, которые могут быть зарегистрированы с помощью специального прибора — магнитометра, что позволяет получить магнитоэицефалограмму. Магнитное поле клеток головного мозга отражает общую картину его активности. Магнигоэнцефалограмма дополняет информацию, полученную с помощью ЭЭГ.

Позитронно-эмиссионная томография мозга (ПЭТ) дает возможность увидеть и зарегистрировать мозговой кровоток и метаболизм активных участков мозга, а также получить их пространственное изображение при выполнении различных функций, например речевой, зрительной и др. (рис. ). Для этого человеку вводят в кровеносное русло изотопы, которые с током крови попадают в головной мозг. С помощью специальных датчиков определяется кровоток в активизированных участках мозга, и компьютер выдает результат.

Методика проведения

Методика проведения ЭЭГ такова:

  1. К электроэнцефалографу подсоединены электроды, которые в виде шапочки накладываются на поверхность головы испытуемого. Стандартная схема предусматривает установление 21 электрода. Эти датчики предназначены для улавливания разности потенциалов между электродами в разных отведениях и передачи информации о них на основное оборудование (аппарат, компьютер) для автоматической обработки и анализа. Делают запись с определенной периодичностью — 5–10 импульсов в секунду.
  2. Энцефалограф обрабатывает полученные сигналы, усиливает их и фиксирует на бумаге в виде ломаной линии, очень напоминающую ЭКГ. Пациента во время записи просят не двигаться и лежать с закрытыми глазами.
  3. После проведения ЭЭГ покоя, проводят нагрузочные пробы, чтобы оценить реакцию мозга на стресс.
  4. Врач-невролог или нейрофизиолог должен расшифровывает результаты и выдает заключение.

Исследование проводят в специально оборудованном кабинете, защищенном от шума и света.

Как долго длится процедура

Время прохождения ЭЭГ зависит от типа исследования:

Тип исследования Рутинная ЭЭГ ЭЭГ с депривацией ЭЭГ дневного сна ЭЭГ ночного сна ЭЭГ мониторинг
Время 15–20 минут 20 минут 1–3 часа 10–12 часов от 12 часов до нескольких суток

Изменения в коре

Поражение полей коры мозга ведет к различным расстройствам поведения и сознания. Ведь эта область отвечает за нашу высшую нервную , повреждена иногда одна зона, а иногда — несколько. Рассмотрим примеры:

  • Если затылочная доля подвержена каким-либо изменениям, наблюдаются приступы галлюцинаций.
  • Центральная извилина — присутствуют эпилептические приступы, которые начинаются с подергивания руки или ноги.
  • Задняя центральная извилина. У пациента отмечаются ощущения онемения или покалывания по телу.
  • Адверсивное поле — судороги с потерей сознания.

Это локальные признаки ирритации коры. Когда же определить локализацию различных приступов не удается при исследовании, а ЭЭГ показывает отклонения ритмов, налицо диффузные изменения биоэлектрической активности коры головного мозга. Следствием этого также бывает нарушение слуха или зрения, обонятельные галлюцинации. Наблюдаются и различные приступы подергивания головы или других частей тела, когда судорожный порог значительно снижен.

Поражение полей коры мозга ведет к различным расстройствам поведения и сознания. Ведь эта область отвечает за нашу высшую нервную деятельность.