Клинико-физиологические методы исследования цнс
Стереотаксическая методика. Метод точного введения электродов, микропипеток, термопар в глубокорасположенные структуры мозга с помощью стереотаксического прибора. Координаты структур мозга определены в специальных стереотаксических атласах и выражены в трёхмерной системе координат. Согласно этим координатам с помощью микрометрических винтов вводят электрод в нужную точку структуры мозга. Стереотаксическая методика используется для изучения деятельности различных глубинных структур мозга, а также в лечебных целях. Через введённые электроды можно регистрировать биоэлектрическую активность мозга (например, ЭЭГ, вызванные потенциалы), раздражать или разрушать структуры мозга. С помощью введённых канюль можно подводить химические вещества к различным структурам мозга и в его желудочки.
Нейронография – регистрация импульсной активности отдельных нейронов с помощью микроэлектродов (d ~ 1 мкм), подведенных вплотную к клетке, в эксперименте и в некоторых случаях при нейрохирургических операциях у человека (при этом используется стереотаксический аппарат).
Электроэнцефалография (ЭЭГ) – метод регистрации суммарной электрической активности головного мозга. Отражает алгебраическую сумму ВПСП, ТПСП и следовых потенциалов множества нейронов, деятельность которых синхронизируется или десинхронизируется структурами ствола мозга. (Механизм ритмических колебаний ЭЭГ связан с возвратным торможением в нейронных цепях, приводящих к ритмическому чередованию де- и гиперполяризацитнных колебаний потенциалов.) На ЭЭГ выделяют четыре основных ритма (рис. 4.5).
Альфа-ритм (частота 8 – 13 Гц, амплитуда до 70 мкВ) является регулярным ритмом, механизм его синхронизации связан с деятельностью таламуса. Он доминирует у здоровых людей старше 9 лет в состоянии физического и эмоционального покоя.
Бета-ритм (14 – 30 Гц, амплитуда до 30 мкВ) характеризуется нерегулярными низкоамплитудными волнами, которые сменяют альфа-ритм при сенсорной стимуляции, интеллектуальном и эмоциональном напряжении. Эта смена называется десинхронизацией ЭЭГ. Ее механизм связан с влиянием активирующей ретикулярной формации и лимбической системы мозга.
Тета-ритм (3 – 7 Гц, до 200 мкВ) при бодрствовании занимает незначительную часть ЭЭГ. Он хорошо выражен при длительном эмоциональном напряжении и неглубоком сне, а также у ребенка до 7 лет. Происхождение тета-ритма связывают с активностью синхронизирующей системы моста и медиального ядра перегородки.
Д
ельта-ритм
(1 – 3 Гц, до 300 мкВ) при бодрствовании
встречается на ЭЭГ в виде кратковременных
эпизодов. Постоянно регистрируется во
время глубокого сна, занимая до 80 % ЭЭГ,
а также у плода и грудного ребенка. Его
происхождение связывают с активностью
синхронизирующей системы продолговатого
мозга.Гамма–ритм (свыше 30 Гц, амплитуда до 15 мкВ) наблюдается при решении задач, требующих максимальной концентрации внимания, а также интенсивной физической активности .
Вызванные потенциалы (ВП) мозга – это электрический ответ различных макроструктур нервной системы в ответ на сенсорную стимуляцию. В медицинской практике обычно регистрируют ВП ствола и коры головного мозга в ответ на раздражение зрительных, слуховых, тактильных рецепторов. (Для выделения низкоамплитудных компонентов ВП на фоне ЭЭГ используют прием компьютерного усреднения – многократного суммирования участков ЭЭГ, следующих за подачей стимула.) ВП отражают процессы переработки информации.
Стволовые ВП (самые ранние волны) отражают распространение возбуждения через различные стволовые структуры данной сенсорной системы. Они имеют наименьший латентный период (до 20 мс), например, в слуховой системе через кохлеарные ядра ~ 3 мс, трапециевидное тело ~ 4 мс.
Корковые ВП отражают распространение возбуждения в сенсорной и других областях коры, поступившее туда по специфическому и неспецифическому пути конкретной сенсорной системы. Они представляют собой комплекс чередующихся позитивных (направленных вниз) и негативных (направленных вверх) волн общей продолжительностью около 300 мс, имеющих латентный период от 20 до 300 мс. (Позитивные волны отражают возбуждение сомы пирамидных нейронов III и IV слоев, негативные волны – синаптические потенциалы дендритов I слоя,) Обычно фиксируют 4 негативные и 4 позитивные волны (рис. 4.6). Среди них различают ранние и поздние волны.
Ранние волны (ранний комплекс) ВП – это компоненты ВП с латентным периодом 20 – 100 мс (обычно П1, Н1, П2), Они обусловлены преимущественно афферентным возбуждением, поступающим по лемнисковой, быстропроводящей системе через специфические ядра таламуса, частично через его ассоциативные ядра и базальные ядра. Они легче всего определяются (с меньшим латентным периодом, большей амплитуды) в сенсорной коре, соответствующей данному рецепторному входу.
Средние и поздние волны (поздний комплекс) – это компоненты ВП с латентным периодом 100 – 300 мс (обычно П3, Н3, П4, Н4). Они обусловлены преимущественно неспецифическим афферентным притоком через РФ ствола и неспецифические ядра таламуса.
(ВП в виде раннего и позднего комплекса регистрируются не только в первичной сенсорной коре, но и в других областях коры. Это связано с тем, что специфическая импульсация направляется по таламо-кортикальным и корково-кортикальным связям не только в первичные зоны, но и другие зоны коры, Однако при этом латентное время ранних волн в несенсорных зонах коры увеличивается, тогда как латентное время поздних волн существенно не меняется. Эта используется для выявления локализации корковых отделов сенсорных систем.)
Хронорефлексометрия. При раздражении рецепторных зон раздражителями (световым, звуковым и др.) возникают соматические и вегетативные реакции, латентное время которых регистрируют с помощью хронорефлексометров. Среднее время реакции на звук – 0,14 с, свет – 0,18 с, боль – 0,8 с. Метод применяется в физиологии труда и спорта, в диагностике профзаболеваний, поражений ЦНС и др.
Функциональная компьютерная томография (получение «срезов» мозга с помощью компьютера).
Позитронно-эмиссионная томография – это метод функционального изотопного картирования мозга. Основана на введение в кровоток изотопов (О15, N13, F18 и др.) в соединении с дезоксиглюкозой. Чем активнее участок мозга, тем больше поглощает он меченой глюкозы. Ее радиоактивное излучение регистрируется детекторами, расположенными вокруг головы. Информация от детекторов поступает на компьютер, который создает «срезы» мозга, отражающие неравномерность распределения изотопа в связи с метаболической активностью мозговых структур.
Функциональная магнитно-резонансная томография основана на том, что при потере О2 гемоглобин приобретает парамагнитные свойства. Чем выше метаболическая активность мозга, тем больше объемный и линейный кровоток в данном участке мозга и тем меньше соотношение парамагнитного дезоксигемоглобина к оксигемоглобину. В мозге существует много очагов активации, что отражается в неоднородности магнитного поля. Этот метод позволяет выявить активно работающие участки мозга.