Комплекс методов исследования ВНД

Успешные шаги в понимании физиологии ВНД всегда были связаны с разработкой и внедрением в практику новых методов исследования.

Важнейшим методом изучения ВНД является метод условных рефлексов в сочетании с различными дополнительными исследо­ваниями или воздействиями. Условный рефлекс — это вырабо­танная в онтогенезе реакция организма на раздражитель, ранее индифферентный для этой реакции. Основные правила выработки условных рефлексов следую­щие: неоднократное совпадение во времени действия индифферентного раздражителя с безусловным; условный стимул дол­жен предшествовать безусловному. Следовательно, условный рефлекс образуется на базе безусловного (врожденного) реф­лекса. Образованию условных рефлексов способствуют многие фак­торы: физическое здоровье; оптимальное состояние коры больших полушарий; функцио­нальное состояние нервного центра безусловного рефлекса (для пищевых рефлексов огромное значение имеет наличие пищевой потребности); отсутствие посторонних сигналов из внешней и внутренней сред; оптимальное соотношение силы условного и безусловного раздражителей.

Применяется для исследований ВНД и сравнительный метод – сравнение проявлений ВНД и их изменений при воздействиях на животных и человека.

В комплекс методов исследования ВНД входит метод выключения тех или иных отделов головного мозга путем экстирпации или перерезки разных участков ЦНС, а также охлаждения, зажима кровеносных сосудов, питающих тот или иной отдел мозга.

С помощью клинического метода наблюдают за изменениями ВНД при заболеваниях и повреждениях мозга.

Нередко применяются метод непосредственного раздражения различных участков мозга с помощью электричества или химических веществ и метод фармакологического воздействия на ВНД различными средствами через желудочно-кишечный тракт, кровеносные сосуды или подкожно.

К сравнительно новым методам исследования ВНД относится метод моделирования – математического, кибернетического, информационного, электронного («электронный мозг»).

Широко распространенными и доступными, не травмирую­щими организм, исследованиями деятельности головного мозга являются электроэнцефалография и метод вызванных потенциалов (ВП). Методом электроэнцефалографии регистрируют суммарную электрическую активность мозга с повер­хности головы. Кривая записи биотоков мозга называется электроэнцефалограммой (ЭЭГ). Запись ЭЭГ с коры головного мозга называется электрокортикограммой (ЭКоГ). Регистрация ЭЭГ производится с помощью биполярных (оба активны) или униполярных (активный и индифферентный) элект­родов, которые накладываются симметрично на лобные, центральные, те­менные, височные и затылочные области головного мозга. Ос­новные параметрами, которые при этом анализируются, являются частота и амплитуда волновой активности.

Метод вызванных потенциалов (ВП) применительно к человеку заключается в регис­трации колебания электрической активности, которое возникает на ЭЭГ при однократном раздражении периферических рецепторов (зрительных, слуховых, тактильных). У животных раздражают также афферентные пути, центры переключения афферентной импульсации, поступающей в ЦНС. Данный метод используют в диагно­стических целях при определении функционального состояния с повышенной эмоциональной напряженностью. Кроме того, описанный метод позволяет выявить взаимодействия раз­личных зон коры при выработке условных рефлексов.

Магнитоэнцефалография проводится с помощью различных магнитометров, позволяющих бесконтактно фиксировать электромагнитные потенциалы. Преимуще­ство подобной методики перед ЭЭГ заключается в гораздо более высоком пространственном разрешении, т.е. повышенной точнос­ти локализации очага корковой активности, поскольку сигналы от соседних участков не накладываются друг на друга.

Компьютерная томография позволяет получать детальное (послойное) видимое изображение структур мозг с пространственным разрешением 0,5 – 1 мм для слоя толщиной 2 – 13 мм.Через мозг пропускают тонкий пу­чок рентгеновских лучей, источник которого вращается вокруг головы в заданной плоскости; прошедшее через череп излучение измеряется сцинтилляционным счетчиком.

Позитронно-эмиссионная томография стала использоваться с конца 1990-х г.г. В кровеносную систему вводится меченое вещество, которое поступает в мозг. Установленные на кольце вокруг головы датчики фиксируют поступление меченого химического элемента при различных заболеваниях и тестовых испытаниях. Так получают картину биологической активности мозга.

Ядерный магнитный резонанс также относится к новым методам, основанным на сложных технологиях. Ядра атомов вращаются, т.к. в их состав входят протоны. При этом генерируется магнитное поле, полюса которого распо­ложены на оси вращения. Обычно оси вращения различных моле­кул распределены случайным образом, но под влиянием внешне­го магнитного поля их направления меняются – подобно стрелке компаса. При соответствующих условиях это приводит к резонансу атомных ядер, в результате чего они испускают электромагнитное излучение. Ре­гистрируются появления и затухания этого резонансного излуче­ния, которые и служат измеряемыми сигналами. Особенно хоро­шим резонатором является ядро атома водорода в составе воды и многих других молекул организма. В связи с этим методом ядерного магнитного резонанса в медицине измеряют именно его резонанс, причем изображения можно получать в любых плоскостях. В настоящее время толщина анализируемого слоя составляет 5–10 мм, а пространственное разрешение – около 1 мм.

Микроэлектродный методоснован на подведении к оди­ночным нейронам микроэлектродов в виде стеклянных микропипеток. Перед опытом их заполняют электролитом. Метод позволяет изучать активность оди­ночных нейронов ЦНС. С помощью микроэлектродов, вводимых внутрь нервных клеток, можно измерять мембранные потенциа­ лы покоя, регистрировать постсинаптические потенциалы (воз­буждающие и тормозные), а также потенциалы действия. Разновидностью микроэлектродного метода является метод микроионофореза, при котором используются многоканальные стек­лянные микроэлектроды. Таким образом, в условиях прямого эксперимента с регистра­цией активности одиночного нейрона можно наблюдать его реак­ции на действие различных химических веществ и их влияние на условные рефлексы и поведение животного.

Методы молекулярной биологиинаправлены на изучение роли молекул ДНК, РНКи других биологически активных веществ в образованииусловных рефлексов.

Стереотаксический метод позволяет с помощью устройства для управляемого перемещения электродов во фронтальном, сагит­тальном и вертикальном направлениях (стереотаксический при­бор) ввести электрод в какую-либо подкорковую структуру головного мозга и подготовить животное для хронического эк­сперимента. Координаты этих структур приводятся в специальных стереотаксических атласах. Введенные электроды позволяют ре­гистрировать биоэлектрическую активность соответствующей структуры мозга, раздражать или разрушать ее, вводить различные хи­мические вещества. После выздоровления животного применяют метод условных рефлексов.

Реоэнцефалография основана на регистрации изменений со­противления ткани мозга переменному току высокой частоты в зависимости от кровенаполнения и позволяет косвенно судить о величине общего кровенаполнения мозга, тонусе, эластичности его сосудов, состоянии венозного оттока.

Эхоэнцефалография основана на свойстве ультразвука по-раз­ному отражаться от нормальных структур мозга, его патологических образова­ний, ликвора, костей черепа и др. Помимо определения размеров локализации тех или иных образований мозга, эхоэнцефалография позволяет оценивать скорость и направление движения крови в сосудах, которые крово­снабжают мозг.

Существуют исследования, проводимые с использованием одного из описанных методов. Однако наиболее достоверные данные можно получить лишь с помощью комплекса методов.

Ключевые слова: высшая нервная деятельность, психика, психическая деятельность, сознание, низшая нервная деятельность, аналитико-синтетическая деятельность мозга, индифферентный раздражитель, значимый раздражитель, неокортекс, нейронная колонка, нейронный модуль, кортикализация функций, сенсорная зона коры, моторная зона коры, ассоциативная зона коры, таламокортикальная система, таламотеменная система, таламолобная система, таламовисочная система, метод условных рефлексов, электроэнцефалография, метод вызванных потенциалов, компьютерная томография мозга.

Вопросы для самоконтроля

1 Что является объектом и предметом исследований ВНД?

2 Каковы цели и задачи физиологии ВНД?

3 Являются ли равнозначными понятия «высшая нервная деятельность» и «психическая деятельность»? Почему вы так считаете?

4 В чем проявляется единство аналитической и синтетической деятельности мозга?

5 Охарактеризуйте основные этапы процесса анализа и синтеза.

6 В чем заключаются особенности структурно-функциональной организации неокортекса большого мозга?

7 Дайте общую характеристику локализации функций в коре конечного мозга.

8 Дайте характеристику развития научных взглядов на мозг и его деятельность.

9 В чем состоят заслуги И.М. Сеченова и И.П. Павлова в исследованиях ВНД?

10 Какие отечественные ученые внесли вклад в развитие теории ВНД?

11 Каковы основные методы научного исследования ВНД и в чем заключается сущность каждого из них?

12 Как вы считаете: какие знания, умения и навыки в области физиологии ВНД могут быть вам полезны для предстоящей профессиональной деятельности и жизни?