Электроэнцефалограмма (ЭЭГ)

Электроэнцефалограмма

Электроэнцефалограмма (греч. enkephalos — головной мозг) — суммарная электрическая активность множества нейронов головного мозга, регистрируемая с поверхности головы. Использование электроэнцефалограммы для изучения функций мозга и целей диагностики основано на знаниях, накопленных при наблюдениях за пациентами с различными поражениями мозга, а также на результатах экспериментальных исследованиях на животных. Весь опыт развития электроэнцефалографии, начиная с первых исследований Ханса Бергера в 1933 г., свидетельствует о том, что определенным электроэнцефалографическим феноменам или паттернам соответствуют определенные состояния мозга и его отдельных систем. Суммарная биоэлектрическая активность, регистрируемая с поверхности головы, характеризует состояние коры головного мозга как в целом, так и ее отдельных областей, а также функциональное состояние глубинных структур разного уровня.

Общие представления о происхождении ЭЭГ. В основе колебаний потенциалов, регистрируемых с поверхности головы в виде ЭЭГ, лежат изменения внутриклеточных мембранных потенциалов (МП) корковых пирамидных нейронов. При изменении внутриклеточного МП нейрона во внеклеточном пространстве, где расположены глиальные клетки, возникает разность потенциалов — фокальный потенциал. Потенциалы, возникающие во внеклеточном пространстве в популяции нейронов, представляют собой сумму таких отдельных фокальных потенциалов. Суммарные фокальные потенциалы могут быть зарегистрированы с помощью электропроводных датчиков от разных структур мозга, от поверхности коры или с поверхности черепа.

Основным свойством суммарной электрической активности мозга является ее периодическое изменение во времени — ритмическая организация. Про исхождение и роль ритмических электрических процессов в мозге еще окончательно не изучены. Экспериментальные исследования на животных и препаратах нервной ткани in vitro позволили обнаружить два механизма ритмических осцилляций МП нейронов, которые лежат в основе ритмических колебаний биопотенциалов, регистрируемых на ЭЭГ.

Основной механизм — возвратное торможение в нейронных сетях. Локальные сети нейронов устроены очень сложно, они включают так называемые вставочные клетки (интернейроны), оказывающие влияние на основные единицы по принципу обратной связи. Если на нейрон (основной) поступает возбуждение от предыдущего звена нейронной сети, его МП изменяется — возникает положительное отклонение в виде возбуждающего пост-синаптического потенциала (ВПСП). Это изменение приводит к возникновению импульсов, которые передаются по аксону и вызывают возбуждение в следующем звене (вставочном нейроне). Вставочный нейрон образует на основном тормозный синапс, его активация вызывает развитие тормозного постсинаптического потенциала (ТПСП) и прекращение импульсации основного нейрона. Такая последовательность событий приводит к развитию ритмического колебания мембранного потенциала, вызывающего во внеклеточной среде соответствующие колебания фокального потенциала. Благодаря тому, что клетки сложноорганизованных структур мозга (например, пирамидные клетки коры) расположены не хаотично, а организованы в параллельные колонки, ритмические фокальные потенциалы большого количества нейронов суммируются в пространстве и регистрируются с поверхности черепа. Возникающие таким образом суммарные ритмические электрические потенциалы зависят от свойств нейронных сетей и самих нейронов.

Другой механизм, открытый относительно недавно, — эндогенные (внутренние) колебания МП, не связанные непосредственно с афферентным притоком. Нейрон, обладающий эндогенными пейсмекерными (пейсмекер — водитель ритма) свойствами, выдает на выходе импульсы в виде ритмических пачек и распространяет их через свои отростки на другие нейроны, где возникают ритмические постсинаптические изменения МП. Если нейронов-пейсмекеров достточно много, то и суммарный потенциал, регистрируемый от популяции таких нейронов, будет ритмическим. Такой механизм генерации ритмической электрической активности обнаружен в глубинных структурах мозга (гиппокампе, таламических и гипоталамических ядрах). Ритмогенные влияния в этом случае распространяются на кору через корково-подкорковые возвратные связи.

Основные ритмы и их частотные диапазоны. Согласно международной классификации все колебания делятся на следующие частотные диапазоны, обозначаемые буквами греческого алфавита:

  • δ — дельта — ниже 3,5 Гц (обычно 0,1—3,5 Гц);
  • θ — тета — 4—7,5 Гц;
  • α — альфа —-8—13,5 Гц;
  • β — бета —- свыше 14 Гц;
  • γ — гамма — свыше 35 Гц.

У нормального взрослого человека дельта-ритм регистрируется только в состоянии глубокого сна, при низком уровне активности коры больших полушарий. Основным ритмов в ЭЭГ взрослого человека является альфа-ритм, максимально выраженный в каудальных отделах коры больших полушарий (затылочной и теменной областях). Функционально альфа-ритм связывается с механизмами переработки информации, тета-ритм — с мозговым обеспечением мотивационно-эмоциональной сферы и памяти, высокочастотный гамма-ритм — с когнитивными процессами (формированием целостного образа). Существует связь отдельных ритмов с определенными механизмами генерации в глубинных подкорковых структурах. В генерации альфа-ритма участвуют специфические ядра таламуса, в генерации тета-ритма — структуры гиппокампа, гамма ритм генерируется только в коре. Вместе с тем, колебания одной частоты могут иметь разное происхождение. Например, колебания в диапазоне тета-частот (4—6 Гц) могут быть возрастным вариантом альфа-ритма, гиппокампальным тета-ритмом или результатом глубинных синхронизирующих влияний на кору. Поэтому в ЭЭГ исследованиях важно использовать так называемые функционально-топографический подход к оценке ритмов ЭЭГ, учитывающих их локализацию в коре и реактивность к внешним воздействиям. В ЭЭГ исследованиях используются следующие методы: визуальная оценка нативной ЭЭГ, компьютерная томография, спектрально-корреляционный анализ с оценкой спектра мощности и функции когенертности (Ког) ритмических составляющих ЭЭГ.

Подробное описание: http://slovari.yandex.ru/