Анализ деятельности головного мозга при помощи связанных с событиями потенциалов (ССП) - с точки зрения физиологии человека

Оглавление статьи:
  1. Определение и регистрация ССП
  2. Возникновение и клиническое применение ССП
  3. Постоянные потенциалы и медленные корковые потенциалы
  4. Коротко
  5. Список использованной литературы

а) Определение и регистрация ССП. До, во время и после сенсорного, моторного или психического события на электроэнцефалограмме (ЭЭГ) и магнитоэнцефалограмме (МЭГ) можно наблюдать специфические кортикальные потенциалы. Они называются связанными с событиями потенциалами мозга (ССП) или связанными с событиями магнитными полями.

1. Регистрация ССП. Связанные с событиями потенциалы имеют намного меньшую амплитуду, чем спонтанная ЭЭГ, которая накладывается на ССП как «шум», поэтому обычно их сложно увидеть невооруженным глазом. Для увеличения амплитуды сигнала можно использовать методы суммации (усреднения сигнала).

В отдельной статье на сайте мы уже описывали потенциал ожидания, потенциал готовности и премоторной (преддвигательной) позитивности в качестве примеров ССП при подготовке к движению и во время самого движения - просим Вас пользоваться формой поиска по сайту выше. Потенциалы, вызванные внешним стимулом или движением, не зависят от спонтанной активности, а изменяют фазовые отношения колебаний в клеточных ансамблях, участвующих в процессе, и, следовательно, влияют на переработку и распространение поступающей информации.

2. Вызванные потенциалы. Связанные с событиями потенциалы, которые можно регистрировать в ЦНС в ответ на сенсорный раздражитель периферических нервов, сенсорных путей или ядер, называют вызванными потенциалами (ВП).

На рис. ниже представлен ход ССП, вызванного громким звуком (отметка 0 на шкале времени), о котором предупреждает сигнал тревоги (слева). Ранние компоненты до 60 мс называются первичными или экзогенными, поздние, после 60 мс, — вторичными или эндогенными. Обозначенные римскими цифрами компоненты являются потенциалами ствола мозга и показывают продвижение слуховой информации от первого синапса до таламуса (компоненты V и VI; рис. ниже).

Анализ деятельности головного мозга при помощи связанных с событиями потенциалов (ССП)
Рисунок 1. Связанные с событиями потенциалы (ССП). А. Схема эксперимента. После предъявления звукового, тактильного (в данном случае раздражение предплечья электрическим током) или зрительного стимула регистрируется электрическая или магнитная реакция головного мозга. Ответ, как правило, суммируется после нескольких повторов для более эффективного выявления ССП. Б. Слуховой вызванный потенциал. Обратите внимание, что временная шкала логарифмическая

Все последующие видимые компоненты отражают специфические стадии обработки информации, например Р1- и N1-избирательное внимание, Р2- и Т2-процессы сравнения с содержимым памяти, Р3-ориентация и согласование с памятью. Сигнал тревоги вызывает условную негативную волну (CNV, contingent negative variation) в качестве подготовки ко второму стимулу. N1 и Р2 появляются слева на рисунке уже во время сигнала тревоги. Логарифмическая временная ось позволяет лучше различить ранние компоненты после второго, императивного слухового сигнала в правой части рисунка.

3. Поздние компоненты ССП. Сложные процессы обработки информации и планирования поведения отражены в поздних компонентах ССП (латентный период более 60 мс). Эти части потенциала, которые больше не зависят от физических стимулов и прежде всего связаны с психологически-субъективными процессами, мы называем эндогенными связанными с событиями потенциалами (в отличие от ранних экзогенных компонент).

б) Возникновение и клиническое применение ССП. ССП возникают в результате синхронной синаптической активности пирамидных клеток и их дендритов; целостность некоторых точек переключения и центров обработки информации слухового и зрительного анализаторов можно проверить с помощью слухового вызванного потенциала (СВП) или зрительного вызванного потенциала (ЗВП).

1. Механизм возникновения. Если говорить о механизме возникновения ССП (включая вызванные потенциалы), то наиболее распространенным является мнение, что они, как и ЭЭГ-ритмы, отражают синаптическую активность пирамидных клеток и их дендритов, а не импульсную активность (потенциалы действия) нейронов.

2. Клиническое применение вызванных потенциалов. В диагностических целях чаще всего используются вызванные потенциалы, индуцированные звуковым или зрительным стимулом. Каждый из слуховых вызванных потенциалов (СВП) или зрительных вызванных потенциалов (ЗВП) состоит из серии волн, которые генерируются на различных этапах проведения, а также в корковых центрах обработки информации слухового и зрительного анализаторов.

Их можно использовать для проверки функциональности этих путей и центров, например, ЗВП можно использовать для диагностики и контроля прогрессирования определенных форм тугоухости у детей.

У людей, страдающих демиелинизирующими заболеваниями, например рассеянным склерозом, для контроля течения заболевания также используют вызванные потенциалы, чаще всего зрительные. Разрушение миелиновой оболочки аксонов приводит к замедлению проведения возбуждения, из-за чего латентные периоды различных компонентов зрительных вызванных потенциалов увеличиваются.

3. Мозговая активность при потере сознания и параличах. Поздние связанные с событиями потенциалы отражают различные процессы переработки информации в зависимости от анатомического расположения, формы и временной задержки («компоненты»). Поэтому они применяются для диагностики наличия или отсутствия когнитивных процессов у пациентов при анестезии, потере сознания (коме и вегетативном состоянии) или синдроме замкнутого человека.

Это особенно важно при синдроме замкнутого человека, поскольку пациенты полностью парализованы (например, после инсультов или боковом амиотрофическом склерозе (БАС), при котором отмирают все мотонейроны), но их сознание, эмоциональные и умственные способности могут быть не затронуты. Однако это сложно определить, поскольку такие пациенты не способны к проявлению признаков работы двигательной системы (например, движения глазами или издавание звуков).

К примеру, пациенты с искусственной вентиляцией легких и полным параличом, вызванным полинейропатией, в ответ на семантические ошибки, например слово «Берлин» в предложении «Столица Италии — Берлин», демонстрировали те же поздние ССП, что и здоровые. Для таких семантических ошибок характерны N00-компоненты, т. е. медленные отрицательные потенциалы через 400 мс после предъявления несоответствующего ряду содержания. Наличие потенциалов N400 у подобных пациентов доказывает, что их кора в состоянии перерабатывать сложную значимую информацию, хотя при этом они не могут ничего сообщить внешнему миру.

в) Постоянные потенциалы и медленные корковые потенциалы. Кортикальные постоянные потенциалы и медленные потенциалы мозга изменяются вместе с локальным изменением активности коры больших полушарий: изменение потенциала в более отрицательную сторону означает увеличение мозговой активности.

1. Постоянные потенциалы. При регистрации ЭЭГ с помощью усилителя постоянного тока можно наблюдать постоянную поверхностно-отрицательную разность потенциалов порядка нескольких милливольт между электродом на поверхности черепа или коры больших полушарий и индифферентным электродом (например, закрепленным на ухе). Эти постоянные, или стационарные, потенциалы становятся более положительными во время перехода ко сну, тогда как при пробуждении, наоборот, оказываются более отрицательными.

2. Медленные корковые потенциалы. Постоянные потенциалы необходимо отличать от медленных корковых потенциалов (МКП) — локальных медленных сдвигов потенциала на поверхности черепа длительностью от 200 мс до нескольких секунд. Они генерируются апикальными дендритами. Здесь изменение потенциала в более отрицательную сторону проявляется, когда новые сложные ситуации или психические состояния предъявляют дополнительные требования к мозгу.

Отклонение в более отрицательную сторону свидетельствует об увеличении синаптического возбуждения близких к поверхности дендритов пирамидных клеток. Сигналы от неспецифических таламических и ретикулярных афферентов (восходящая возбуждающая ретикулярная система), а также от других кортикальных областей облегчают возникновение потенциалов действия в пирамидных клетках. Таким образом, изменение потенциала верхних кортикальных слоев в более отрицательную сторону является электрофизиологическим проявлением мобилизации соответствующей области.

г) Коротко:

1. Возникновение ССП. ССП отражают синхронную синаптическую активность пирамидных клеток и их дендритов.

Методика: сенсорные, моторные и психические события приводят к изменениям электроэнцефалограммы. Из-за их небольшой амплитуды ССП, как правило, обнаруживаются только после суммации (усреднения) большого количества записей ЭЭГ.

2. Применение ССП. Одним из видов ССП являются вызванные потенциалы, проявляющиеся после соматосенсорного, слухового или зрительного сигнала, которые широко используются для диагностики в клинической нейрофизиологии и психологии. Они называются также экзогенными потенциалами, поскольку их форма и продолжительность зависят от внешних раздражителей.

Поздние компоненты связанных с событиями потенциалов называются эндогенными, так как в основном зависят от психических процессов.

Медленные отрицательные изменения потенциалов (длящиеся больше 200 мс) и постоянные потенциалы отражают деполяризацию и мобилизацию расположенного под электродом участка коры, положительные изменения связаны с ослаблением возбуждения нейронов.

- Рекомендуем ознакомиться далее "Способы визуализации функциональной активности головного мозга - с точки зрения физиологии человека"

Редактор: Искандер Милевски. Дата публикации: 24.12.2024