Электроэнцефалографический метод оценки индивидуально-типологических свойств и функционального состояния центральной нервной системы человека

Электроэнцефалография — метод регистрации суммарной электрической активности (биопотенциалов) клеток полушарий головного мозга через неповрежденные покровы головы, позволяющий судить о его физиологической зрелости, функциональном состоянии, наличии очаговых поражений, общемозговых расстройств и их характере.

ГЕНЕТИЧЕСКАЯ ОБУСЛОВЛЕННОСТЬ ЭЭГ-ХАРАКТЕРИСТИК ЧЕЛОВЕКА подтверждается тем, что индивидуальные особенности электрической активности мозга человека чрезвычайно устойчивы. Формируясь к 20–25 годам они сохраняются впоследствии прак­тически без изменений в течение длительного периода. Это касается как частотно-амплитудных характеристик ЭЭГ, так и особенностей их пространственной и временной организации.

КЛАССИФИКАЦИЯ ТИПОВ ЭЭГ

Одна из последних классификаций типов ЭЭГ, предложена Е.А.Жир­мунской и В.С.Лосевым (1984). Авторы выделили 5 типов и 17 групп ЭЭГ-активности. При этом ими особо отмечается, что названные 5 типов далеко не исчерпывают все богатство ЭЭГ-феноме­нов, а фиксируют лишь одну из наиболее важных ее характеристик — степень и характер организации целостного паттерна ЭЭГ. Предложенная классификация используется не только с целью выделения наиболее устойчивых особенностей организации биоэлектрической активности центральной нервной системы, но и для оценки возможных нарушений в ее деятельности. Выделенные устойчивые биоэлектрические феномены могут иметь отношение к определению общих свойств человека, определяющих его психологические, личностные особенности.

В ЭЭГ могут быть отмечены графоэлементы, которые называются патологическими образами электроэнцефалограммы, и являются признаками грубых нарушений ЭЭГ. Сюда относятся спайк, пик, медленный спайк, острая волна, комплексы (спайк-волна, волна-спайк, пик-волна, волна-пик, медленный спайк-волна, волна-медленный спайк, шлемовидная волна, комплекс множественных спайков, комплекс множественные спайки-медленные волны), а также вспышка, пароксизм и вспышка гиперсинхронизации [Поворинский А. Г., Заболотных В. А., 1998]. Выявление признаков грубых нарушений ЭЭГ является очень тревожным сигналом, определяющим обязательность консультации у врача — психоневролога.

При анализе электроэнцефалограммы учитывают частоту, амплитуду, форму и длительность биоэлектрических колебаний. По этим параметрам в ЭЭГ человека можно выделить ряд компонентов. У взрослого человека в состоянии покоя и при отсутствии внешних раздражений (особенно при закрытых глазах в затемненном помещении) преобладают регулярные волны с частотой 8–13 Гц и амплитудой до 100 мкВ. Эти волны носят название альфа-ритм, «основной» ритм спокойного бодрствования человека. Альфа-ритм лучше всего выражен в затылочных отделах, по направлению затылок-лоб биоэлектрические колебания замещаются более высокочастотной и низкоамплитудной активностью.

При переходе человека от покоя к деятельности (восприятие зрительных, акустических и др. сенсорных сигналов, эмоциональное реагирование, умственная работа и т.д.) альфа-ритм сменяется частыми низкоамплитудными колебаниями (14–30 Гц, до 25 мкВ), называемыми бета-ритмом. Это явление определяется как реакция десинхронизации ЭЭГ.

Если человек из состояния покоя переходит не к активной деятельности, а, наоборот, ко сну, то в его ЭЭГ появляются медленные и высокоамплитудные волны тета- (4–7 Гц) и дельта-диапазонов (0.5–3 Гц). Амплитуда этих медленных ритмов варьирует от 100 до 300 мкВ. В норме для ЭЭГ бодрствующих взрослых людей тета- и дельта-ритмы не характерны. Дельта-ритм регистрируется на фоне так называемой медленноволновой стадии сна. Тета-ритм сопровождает так называемые доминантные состояния, в том числе — на фоне эмоциональных реакций.

Конституция человека (его психофизиологический статус), его функциональное состояние отражаются в характере биоэлектрических процессов центральных мозговых структур. Процесс активации нервной системы, связанный с уровнем поведенческой активности человека, его уровнем бодрствования, сопровождается снижением уровня локальной синхронизации биопотенциалов мозга — снижением амплитуды и ростом частоты колебаний. Чем более снижен уровень активности, тем выше амплитуда и ниже частота колебаний — растет локальная синхронизация биопотенциалов мозга.

Цель работы: ознакомиться с методом регистрации и анализа суммарной биоэлектрической активности мозга человека, провести определения типа ЭЭГ обследуемого и общий уровень здоровья его центральной нервной системы.

Оборудование:

- девятнадцати-канальный электроэнцефалограф фирмы «Медикор»;

- комплект электродов для регистрации ЭЭГ;

- шлем для установки электродов;

- спирт для обезжиривания;

- электродная паста;

- пинцет, вата.

Ход работы:

Для регистрации ЭЭГ применяется схема расположения электродов, предложенная Г.Джаспером (H.H.Jasper) в 1958 году. Она известна как система «10х20» и рекомендована Международной федерацией обществ электроэнцефалографии и клинической нейрофизиологии (Рис. 26).

1. Начальный этап работы — подготовка электроэнцефалографа к работе.

Блокируется работа перьев самописца — кнопка красного цвета «BLOCK» устанавливается в опущенное состояние.

Включается режим калибровки сигнала электроэнцефалографа и выключается режим регистрации электроэнцефалограммы) — в группе кнопок «M.S.»: кнопка «C» — в нажатом состоянии, кнопка «S» — в отжатом.

Устанавливается диапазон частот регистрации электроэнцефалограммы от 0.3 до 30 Герц) — в группе кнопок «H.F.FILTERS» и «TIME.C.»: кнопки «30» и «0.3» по всем каналам — в нажатом состоянии.

Устанавливается амплитуда отклонения пера самописца 50 мкВ/см — в группе кнопок «NOMINAL CAL AMPLITUDE — mkV/cm»: кнопка «50» — в нажатом состоянии.

Устанавливается скорость протяжки бумаги на 15 мм/с — в группе кнопок «SPEED» и «15» — в нажатом состоянии.

Рукоятка «PAPER TRANSPORT» — в положении «ON».

2. Справа, на электроэнцефалографе имеются парные коммутационные рукоятки. При помощи них выставляются требуемые пары электродов (номера электродов соответствуют номерам на коммутационном блоке). В данной работе используется 4 канал усиления, коммутация: F3–A1, F4–A2, O1–A1, O2–A2.

3. Перед началом регистрации электроэнцефалограммы производится калибровка входного сигнала электроэнцефалографа. Для этого перья самописца опускают на бумагу. Отжимают кнопки «STOP» (включается лентопротяжка) и «BLOCK» (на бумагу выводится калибровочный сигнал амплитудой 50 мкВ).

При помощи регуляторов усиления (вращающиеся рукоятки черного цвета) добиваются установки отклонения пера самописца на один сантиметр от нулевой линии по всем используемым каналам.

После выравнивания калибровочного сигнала протяжка бумаги выключается («STOP») и блокируются перья самописца («BLOCK»). Электроэнцефалограф переключают в режим регистрации электроэнцефалограммы нажатием кнопки «S» в группе кнопок «M.S.».

4. Подготовка обследуемого. Обследуемому сантиметром измеряют расстояние по сагиттальной линии от носовой впадины (nasion) до затылочного бугра (inion) и во фронтальной плоскости через вертекс (vertex — верхушка черепа) расстояние между наружными слуховыми проходами (биаурикулярное расстояние). Каждая из этих величин принимается за 100%. Обследуемому надевают на голову специальный шлем.

5. Установка электродов осуществляется следующим образом.

От носовой впадины отмеряют 30% расстояния nasion-inion (Рис. 26) и от этой точки вправо и влево по 20% биаурикулярного расстояния — локализация точек регистрации F3 и F4. В этих точках отражаются биоэлектрические процессы лобной (фронтальной) области коры больших полушарий — связанной с высшими анализаторными и управляющими функциями мозга. Затем, от затылочного бугра отмеряют расстояние равное 10% от «nasion-inion», а вправо и влево по 10% от биаурикулярного расстояния; устанавливают электроды (O1 и O2). «Затылочные» электроды отражают суммарную активность затылочной коры больших полушарий мозга, в первую очередь — вторичных и третичных полей зрительного анализатора. На мочках ушей размещают референтные электроды (А1 и А2), которые объединены и вставляются в гнездо референтного электрода.

В точках наложения электрода волосы раздвигаются и кожа тщательно протирается ваткой со спиртом; на металлическую часть электрода кладут ватный тампон, смоченный электродной пастой; приложенный к коже головы электрод закрепляется при помощи резинового шлема.

Буквенные символы означают: F — frontalis, O — occipitalis, A — auricularis. Нечетные цифровые индексы соответствуют электродам над левым полушариям, а четные — над правым полушарием мозга. Схема регистрация ЭЭГ предполагает наличие кроме соответствующих пар электродов — «активный — референтный» (на пример F3–A1), электрода заземления, который располагается на лбу обследуемого.

Упрощенная схема расположения ЭЭГ-электродов (10Х20)

Рис. 26.

6. Обследуемый располагается в удобной позе, сидя в кресле в затемненной комнате. Важно, чтобы поза была удобной для него, иначе мышечные артефакты могут значительно исказить запись. Особое внимание необходимо обратить на удобное, спокойное положение головы, так как напряжение шейных мышц вызывает заметные помехи при записи биопотенциалов.

Исследователем заранее дается инструкция обследуемому о нежелательности во время регистрации электроэнцефалограммы каких бы то ни было движений конечностями, головой, мимической мускулатурой, языком (не морщить лоб, не улыбаться, не глотать и т.д.).

7. Электроды подсоединяются к коммутирующему блоку, находящемуся за спиной испытуемого. Отмечают для себя номера, под которыми идут подсоединенные электроды (нумерация указана на коммутационном блоке).

Условием для качественной регистрации ЭЭГ является межэлектродное сопротивление, которое в паре активный-референтный электрод не должно превышать 10–15 кОм. После подсоединения электродов к электроэнцефалографу проверяется сопротивление. Для этого на коммутационном блоке вращающейся рукояткой устанавливают поочередно требуемые номера электродов и нажимают кнопку проверки сопротивления (каждый раз — это номер одного из пары электродов). В случае, если загорается индикатор красного цвета, следует снять данный электрод, заново протереть кожу под ним спиртом, наложить новую электродную пасту и поставить электрод на место. Если загорается зеленый индикатор — считается, что сопротивление оптимально для регистрации электроэнцефалограммы. Загорание желтого индикатора говорит о некотором превышении подэлектродного сопротивления по сравнению с допустимым. В этом случае следует проверить качество установки одного из пары электродов, прочность их прилегания к коже головы, проверить смоченность электродной пастой ватного тампона.

8. По команде обследуемый закрывает глаза. Через несколько секунд после этого электроэнцефалограф включают на регистрацию (отжимают кнопки «STOP» и «BLOCK»). Регистрацию ЭЭГ при закрытых глазах ведут в течение 10–20 секунд, после чего испытуемому дается команда открыть глаза и зафиксировать взгляд на какой-нибудь одной точке. Регистрация электроэнцефалограммы при открытых глазах испытуемого также ведется на протяжении 10–20 секунд. В ходе обследования желательно повторение нескольких циклов открытые-закрытые глаза.

9. По окончании регистрации электрической активности головного мозга перья самописца блокируются, и выключается прогон бумаги. Электроэнцефалограф отключается от сети.

После удаления электродов с головы испытуемого места их прилегания к коже протираются спиртом для удаления остатков электродной пасты.

10. При визуальном анализе зарегистрированной ЭЭГ студенты знакомятся с характерными чертами бета- и альфа-активности, дыхательными, мышечными и глазодвигательными артефактами, региональными особенностями распределения электроэнцефалограммы. Отмечаются особенности электроэнцефалограммы при закрытых и открытых глазах.

11. Завершающим этапом данной работы является визуальный анализ зарегистрированной электроэнцефалограммы и определение ее параметров.

Результатом классификации является присвоение образцу ЭЭГ некоторого шифра, представленного сочетанием параметров биоэлектрической активности, которые и определяют тип, группу и степень нормальности ЭЭГ (см. пример ниже).

Система описания ЭЭГ к таблице (Таблица 1):

Параметры ЭЭГ и сочетания их градаций