Исследование вызванных потенциалов головного мозга

Исследование вызванных потенциалов головного мозга

Posted at 00:31h in Услуги by doctor
Вызванный потенциал – электрический сигнал, которым нервные клетки отвечают на внешний раздражитель или на выполнение мыслительной задачи.

В 1929 году ХансБергер из Германии обратил внимание на биоэлектрическую активность мозга: при передаче электрического импульса от одного нейрона к другому возникают слабые электрические волны, их способен зафиксировать прибор электроэнцефалограф.

На электроэнцефалограмме отражается общая биоэлектрическая активность мозговой деятельности. Выделить из неё реакцию на внешнее раздражение какого-либо отдельного анализатора зрительного или слухового в то время было невозможно, так как биополе вызванного потенциала (от 0.5 до 15 мкВ) в десятки и сотни раз слабее общей активности мозга (20 — 50мкВ).

Лишь в середине ХХ века появился прибор, позволяющий выделить слабые амплитуды колебаний вызванного потенциала из общей амплитуды мозговой активности. Это происходит методом суммации: раздражение, стимулирующее изучаемый потенциал повторяется от 100 до 1000 раз с точными временными интервалами.

Компьютер суммирует только те отрезки энцефалограммы (ЭЭГ), которые следуют сразу за сенсорным раздражением. Если общая амплитуда в течение этого времени может увеличиваться и уменьшаться, принимать положительные и отрицательные значения и в сумме стремиться к нулю, то вызванный потенциал имеет одну и ту же форму ответа и накапливается в зависимости от числа поданных стимулов.

Чем больше стимулирующих внешних воздействий, тем меньше « уровень шума» общей активности. Вызванный потенциал с высокой собственной амплитудой достаточно чисто выделяется с помощью 50 – 60 повторов, а слабый ответ на раздражитель требует для своего выделения более 500 повторов.

• генератор стимулов устройство из электродов на голове;
• усилитель биоэлектрических импульсов
• аналого-цифровой преобразователь;
• компьютер для обработки данных;
• принтер для распечатки.

Как проводится процедура в мед в Хабаровске

Процедура абсолютно безопасна и безболезненна для ребенка:

1. На ключице, груди и лбу прикрепляются специальные электроды.
2. Голова ребенка поворачивается в сторону, чтобы создать напряжение в грудинно-ключично-сосцевидной мышце.
3. Результаты фиксируются сначала при повороте головы в одну сторону, затем в другую, при этом ребенок слышит серии щелчков посредством наушников.
4. Регистрация конечных результатов производится автоматически.

Важно!

У детей с общесоматическими патологиями в тяжелой форме и грудничков процедура проводится во время сна.

Свойства вызванных потенциалов

Необходимые понятия для расшифровки и интерпретации результатов:

1. Латентность – время от начала раздражения до максимального значения ответного импульса. Коротко-латентные ВП (меньше 0.050 сек); средне-латентные (0.050 – 0.1 сек.); длинно-латентные (дольше 0.1 сек.).
2. Амплитуда колебания – размах колебания от максимального до минимального значения.
3. Полярность. На одно и то же раздражение симметричные отделы головного мозга могут ответить диаметрально противоположно.
4. Послезаряд – время затухания ответного импульса. Наступает через 0.3 сек после подачи раздражения и длится от 0.5 сек до 1 сек).

Сенсорные вызванные потенциалы разделяются на зрительные, стволовые слуховые, соматосенсорные, моторные. Исследования каждого из них позволяют диагностировать многообразие заболеваний нервной системы.

Реакция органов зрения

Вызванные зрительные потенциалы – биоэлектрические импульсы мозга в ответ на раздражение органов зрения. Они исследуют зрение на всем пути от сетчатки до центров в коре головного мозга, находящихся в затылочной части, и могут установить место и характер его повреждения.

Зрительно вызванные потенциалы (ЗВП) используют зрительный анализатор для оценки работы нервной системы. Они предполагают, что больной в состоянии фокусировать зрение, удерживать взгляд в одной точке.

Если у пациента есть травма глаза, зрительного нерва, нарушены мыслительные способности, метод ЗВП применять не рекомендуется. В большинстве случаев стимуляцию дают на один глаз, используют светодиодные очки.

1. Реакция на вспышку света. Исследование проводится для пациентов, которые не могут зафиксировать взор или вообще плохо видят; метод используют для ранней диагностики нарушений зрения у новорождённых. Вспышки стимулируют с помощью матрицы в светодиодных очках; они подаются монокулярно. Пациент находится в изолированном от света и звука помещении, глаза его закрыты. Работающие электроды подсоединяют на затылочной области, опорными электродами обычно бывают ушные или лобные. Для получения удовлетворительной картины вызванных потенциалов достаточно провести от 50 до 100 стимулирований. Ответом на внешний раздражитель будет череда колебаний – позитивных и негативных – с одинаковой латентностью.
2. Реакция на смену шахматного паттерна. Испытуемые наблюдает частую смену клеток – черных и белых. Крупными клетками стимулируется периферическое зрение, мелкие клетки мобилизуют центральное. Чтобы выделить вызванные потенциалы, необходимо сделать 100 – 200 внешних раздражений.

Интерпретация результатов

Для анализа берутся значения: N75; P10; N145. Индекс N означает самый низкий уровень (пик) импульса; P – самый высокий. Цифры 75, 100,

145 означают латентность (длительность) каждого пика.

• увеличение латентности (из-за нарушения скорости прохода импульсов по зрительным нервам;
• нарушение симметрии, когда показания с правого и левого глаза отличаются (из-за поражения участка коры мозга);
• изменение амплитуды, как в сторону увеличения, так и в сторону уменьшения. Особенно важен для правильного диагноза показатель Р100.

История

Метод вызванных потенциалов получил широкое распространение в области когнитивных нейронаук более 40 лет назад — в 60-х годах прошлого столетия. Первая попытка разделения вызванных потенциалов на компоненты была предпринята в 70-х годах с помощью факторного анализа и метода главных компонент. Однако эти методики позволяли выявить только ортогональные (в строго математическом смысле) компоненты вызванных потенциалов, что явно является ограничением, поскольку ясно, что компоненты не обязательно являются ортогональными. Развитие новых методов объективного разделения компонент (как, например, метод независимых компонент) преодолели недостатки старых подходов и открывают новые возможности исследований в этом направлении. Накапливаемое знание демонстрирует высокую эффективность и диагностическую мощность метода оценки независимых компонент вызванных потенциалов как эндофенотипов дисфункций мозга.

Стволовые вызванные потенциалы на акустическую стимуляцию

Слуховые вызванные потенциалы — это ответ слухового нерва и участков головного мозга (его стволовой части) на слуховые раздражения.

Самыми распространенными во врачебной деятельности являются коротколатентные акустической стимуляцией вызванные потенциалы– КАСВП.

Звуковой сигнал на своем пути проходит 5 «станций» — отделов центральной нервной системы. Каждый из этих центров отвечает на раздражение амплитудой колебаний биоэлектрического поля с позитивными (Р) и негативными (N) пиками.

Всплески амплитуд производятся нервными центрами в таком порядке: I.слуховой нерв → II. кохлеарное ядро →III. олива →IV. латеральная петля →V.нижнее двухолмие и кора головного мозга.

Путь передачи сигнала слухового анализатора проходит по стволовому отделу головного мозга, который связан с жизненно важными функциями организма и его познавательными возможностями. Поэтому КАСВП применяют при оценке состояния тяжелых больных, находящихся в коме, а также при оценке интеллектуальной деятельности человека.

Методика КАСВП состоит в использовании стимуляции короткими щелчками сначала на одно ухо, потом на другое. Длительность звука – 0.1 миллисекунды, частота – 10 щелчков в секунду.

Для фиксации вызванного потенциала активный электрод помещают на темя, контрольный – на мочку уха, воспринимающего раздражитель, заземление – на противоположное ухо.

Для точного вывода КАСВП из общего фона ЭЭГ число стимулирующих сигналов должно быть около 3000 с двукратным усреднением. В результате получится график волнообразной функции с пятью положительными и отрицательными пиками.

Интерпретация результатов

Отсутствие волн или наличие только одной амплитуды вместо пяти говорит об угнетении жизненных центров и дает плохой прогноз для дальнейшей жизни.

• интервал между I, II и III пиками увеличен;
• амплитуда III стала меньше;
• изменились волны II, IV, V центров.

Недавние исследования установили, что компонент III графика вызванных потенциалов слухового анализатора – Р300 (Р – обозначение положительного пика, 300 – латентный период) связан с познавательными вызванными потенциалами.

Уменьшение амплитуды Р300 и удлинение её латентного периода могут свидетельствовать о болезнях интеллектуальной сферы: шизофрения, слабоумие, аутизм, паркинсонизм, болезнь Альцгеймера.

Анализ слуховых вызванных потенциалов незаменим при поиске причин нарушений речи и слуха у детей, т.к. позволяют установить, на какой стадии передачи звукового сигнала происходит сбой: или это периферическое нарушение, или поражение ЦНС.

Применение

Интраоперационный мониторинг

Соматосенсорные вызванные потенциалы обеспечивают мониторинг дорсальных колонн спинного мозга. Сенсорные вызванные потенциалы могут также использоваться во время операций, которые подвергают риску структуры мозга. Они эффективно используются для определения кортикальной ишемии во время операций по эндотерэктомии сонной артерии и для картирования сенсорных областей мозга во время операции на головном мозге.

Электрическая стимуляция кожи головы генерирует электрический ток в мозге, который активирует двигательные пути пирамидных путей. Этот метод известен как мониторинг потенциала транскраниального электромоторного потенциала (TcMEP). Этот метод эффективно оценивает двигательные пути в центральной нервной системе во время операций, которые подвергают риску эти структуры. Эти двигательные пути, в том числе боковой кортикально-спинномозговой тракт, расположены в боковых и вентральных фуникулах спинного мозга. Поскольку вентральный и дорсальный спинной мозг имеют раздельное кровоснабжение с очень ограниченным коллатеральным течением, синдром поражения передних рогов (паралич или парез с некоторой сохраненной сенсорной функцией) является возможным хирургическим осложнением, поэтому важно проводить мониторинг, специфичный для двигательных трактов, а также мониторинг дорсального столба.

Транскраниальная магнитная стимуляция по сравнению с электрической стимуляцией обычно считается непригодной для интраоперационного мониторинга, поскольку она более чувствительна к анестезии. Электростимуляция слишком болезненна для клинического использования у бодрствующих пациентов. Таким образом, эти два метода являются взаимодополняющими: электрическая стимуляция является выбором для интраоперационного мониторинга и магнитная для клинических применений.

Вызванные потенциалы в фармакологических исследованиях

На данный момент определенный оптимизм внушает использование метода независимых компонент в анализе вызванных потенциалов, который может наиболее эффективно оценивать функционирование мозговых систем и, следовательно, характеризоваться большим размером эффекта, исследуемого фармакологического препарата.

Данный подход состоит из нескольких этапов:

1. У репрезентативной группы здоровых испытуемых (норма) в условиях определенного тестового задания производится регистрация ВП;
2. С помощью метода независимых компонент осуществляется разложение на отдельные компоненты усредненных по группе испытуемых ВП. Выявляемые компоненты, генерируемые в разных областях коры, характеризуются разной динамикой временной активности и являются независимыми друг от друга;
3. Пациентам дается тестовое задание то же самое тестовое задание, что и в контрольной группе, до и спустя некоторое время после фармакологического воздействия;
4. С помощью пространственной фильтрации, основанной на топографии компонент, выявленных при анализе ВП испытуемых контрольной группы, производится разложение на компоненты ВП, зарегистрированных у пациентов;
5. До лечения у пациентов выявляются компоненты, отклоняющиеся от нормы.
6. Производится оценка влияния лечения на компоненты, которые до фармакологического воздействия отклонялись от нормы.

Результат применения подхода показан на рисунке, где представлены вызванные потенциалы ребенка (мальчика) с синдромом нарушения внимания и гиперактивностью (СНВГ). До лечения у пациента наблюдалось избирательное отклонение от нормы в амплитуде N1/Р2-компоненты слухового ВП. Данная компонента регистрировалась на ВП, получаемых в ответ на второй стимул предъявляемой пары (растение, человек + новый звуковой стимул) и, как предполагается, отражала эффект новизны — ответ мозга на неожиданный новый стимул. Как видно, спустя час после приемы риталина N/N1/Р2-компонента этого пациента почти достигла нормальных значений.

ВП в фармакологических исследованиях

А. Компонента новизны, или N1/Р2-компонента (тонкая линия), полученная при построении ВП ребенка (мальчика) с СНВГ, до и спустя 1 час после принятия риталина в сравнении с независимой компонентой, вычисленной из массива ВП-данных группы здоровых испытуемых (толстая линия). А. Разностная волна (пунктирная линия), полученная в результате сравнения компоненты новизны пациента и компоненты, полученной на группе здоровых испытуемых. Б. Топограммы отношения спектральной мощности тета- и бета-ритмов, вычисленные у группы нормальных испытуемых и у пациента до и после принятия риталина.