Анализ вызванных потенциалов или потенциалов связанных с событием у человека.

Метод вызванных потенциалов (ВП) мозга основан на записи электроэнцефалограммы (ЭЭГ), которая измеряет спонтанную ритмическую активность мозга, происходящую с разной частотой. Вызванными потенциалами (event-related potentials, ERPs) называются биоэлектрические сигналы мозга, которые появляются с постоянными временными интервалами после определенных внешних воздействий, или стимулов. Выделяются следующие характеристики потенциала: форма (наличие или отсутствие пиков), латентность (временной промежуток от момента подачи стимула до появления пика), длительность и амплитуда пиков. Каждый потенциал представляет собой синусоидальную волну, амплитуда которой изменяется во времени, и при этом полярность участков волны меняется от положительной к отрицательной. Участки волны разной полярности принято называть компонентами и обозначать латинскими буквами P (positive) и N (negative). В зависимости от периода времени анализа, т.е. времени возникновения мозговой активности после стимула, потенциалы подразделяются на коротколатентные, средне- и длиннолатентные. Коротколатентные потенциалы возникают уже через 10 мс после подачи стимула, в то время как среднелатентные после 100 мс, а длиннолатентные регистрируются значительно позднее, начиная от 300 мс и больше после сигнала.

В основе метода ВП лежит суммация и усреднение большого количества потенциалов, каждый из которых сам по себе слишком слаб и часто не отличим от спонтанных ритмов, не имеющих отношения к сигналу. В течение определенного времени после подачи стимула производится вычисление амплитуд электро сигналов мозга, через временные интервалы, зависящие от частоты квантования. Полученные данные запоминаются и суммируются. В результате амплитуда стабильно возникающих после стимула потенциалов неуклонно возрастает, а амплитуда спонтанной ритмов в той же степени уменьшается. Для получения результируюших амплитуд ВП, амплитуда в каждой точке усредняется, т.е. делится на число стимулов. Вызванные потенциалы мозга широко применяются как в научных исследованиях, так и в клинической практике.

Процедура проведения ВП эксперимента. Кресло испытуемого устанавливается на расстоянии 1 метра от экрана компьютера, на котором предъявляются стимулы. Испытуемому объясняются необходимые детали: минимизировать непроизвольные мускульные движения, по возможности контролировать движения глаз. ВП, вызванные движениями головы, других частей тела, и в особенности, глаз и морганием, считаются артефактами, и обычно удаляются из ЭЭГ в процессе автоматического фильтрования после окончания эксперимента.

Результаты опыта: зарегистрировать ВП человека: зрительный (ВЗВП) на вспышечный стимул (в виде стимула используется светодиодная вспышка от матрицы светодиодов, вставленных в специальные очки, активные электроды размещают на затылочной области); слуховые (СВП) (применяются щелчки или тоны, подаваемые моноурально или биноурально через наушники, активные электроды размещают в вертексе), соматосенсорные (ССВП) (ВП, выделяемые на скальпе при тактильной или электрической стимуляции различных нервов, данные ВП отражают проведение афферентной волны возбуждения по путям общей чувствительности, электроды устанавливаются в центральной части скальпа) и когнитивные ВП.

 

Применение: Исследование ЗВП – одна из важнейших областей применения методики ВП. Дает возможность:

- лучить объективную информацию о состоянии зрительного нерва;

- объективно оценить остроту зрения;

- оценить зрительные нарушения;

- оценка динамики лечения;

- нарушения полей зрения и т.д.

объективная оценка слуха;

-дифференцировка органической и функциональной природы изменений;

-расстройства улитки;

-центральные расстройства

адекватный метод исследования и диагностики поражений спинного и головного мозга;

рассеянный склероз;

оценка нарушений сенсорных чувствительных функций.

ВП – класс электрофизиологических феноменов, которые специализированными методами выделяются из «фоновой» или «сырой» ЭЭГ. В характеристиках ВП проявляется связь активности мозга с событиями во внешней среде с психологическими характеристиками активности испытуемого (с ожиданием, принятием решения). ВП, с одной стороны, отражают активность мозга, с другой – характеристики поведения и психологическую феноменологию. ВП – представляют собой суммарный электрический потенциал различных компонентов ткани мозга, вклад в который вносят нейроны (сома, дендриты, аксоны), глиальные клетки, мембраны клеточных органелл. ВП может состоять из первичного ответа или же из первичного и вторичного. Первичные ответы характеризуются коротким латентным периодом (ЛП) и двухфазностью колебания: вначале положительная, затем — отрицательная. Первичный ответ формируется за счет кратковременной синхронизации активности близлежащих нейронов. Вторичные ответы более вариабельны по ЛП, длительности, амплитуде, чем первичные. Как правило, вторичные ответы чаще возникают на сигналы, имеющие определенную смысловую нагрузку. В зависимости от выделяемых реакций мозга ВП обычно классифицируют по модальности предъявляемого стимула или по условиям выделения генерации компонентов ответа (ВП ближнего или отдаленного поля). Кроме этого, ВП классифицируют на экзогенные и эндогенные стимулы. Экзогенные – колебания ВП с латентным периодом менее 100 мс, с зависимостью параметров от физических характеристик стимула. Эндогенные - колебания ВП с латентным периодом более 100 мс, с широким модально-неспецифическим распределением амплитуд по поверхности головы, с независимостью характеристик ВП от физических свойств события, их вызвавшего; связь параметров ВП с задачей, которую выполняет испытуемый и его психологическим состоянием. Особый вклад в генерацию ВП вносят потенциалы ВПСП и ТПСП дендритных волокон коры или различных ядер мозга. Меньший вклад в регистрацию ВП вносят собственно потенциалы действия.

4. Компьютерная томография (КТ) — новейший метод, дающий точные и детальные изображения малейших изменений плотности мозгового вещества. КТ соединила в себе последние достижения рентгеновской и вычислительной техники, отличаясь принципиальной новизной технических решений и математического обеспечения.
Главное отличие КТ от рентгенографии состоит в том, что рентген дает только один вид части тела. При помощи компьютерной томографии можно получить множество изображений одного и того же органа и таким образом построить внутренний поперечный срез, или "ломтик" этой части тела. Томографическое изображение — это результат точных измерений и вычислений показателей ослабления рентгеновского излучения, относящихся только к конкретному органу.
Таким образом, метод позволяет различать ткани, незначительно отличающиеся между собой по поглощающей способности. Измеренные излучение и степень его ослабления получают цифровое выражение. По совокупности измерений каждого слоя проводится компьютерный синтез томограммы. Завершающий этап — построение изображения исследуемого слоя на экране дисплея. Для проведения томографических исследований мозга используется прибор нейротомограф.
Помимо решения клинических задач (например, определения местоположения опухоли) с помощью КТ можно получить представление о распределении регионального мозгового кровотока. Благодаря этому КТ может быть использована для изучения обмена веществ и кровоснабжения мозга.
В ходе жизнедеятельности нейроны потребляют различные химические вещества, которые можно пометить радиоактивными изотопами (например, глюкозу). При активизации нервных клеток кровоснабжение соответствующего участка мозга возрастает, в результате в нем скапливаются меченые вещества и возрастает радиоактивность. Измеряя уровень радиоактивности различных участков мозга, можно сделать выводы об изменениях активности мозга при разных видах психической деятельности. Последние исследования показали, что определение максимально активизированных участков мозга может осуществляться с точностью до 1 мм.

5.Магнитно-резонансная томография (МРТ, MRT, MRI) — томографический метод исследования внутренних органов и тканей с использованием физического явления ядерного магнитного резонанса — метод основан на измерении электромагнитного отклика ядер атомов водорода на возбуждение их определённой комбинацией электромагнитных волн в постоянном магнитном поле высокой напряжённости, для этого используют аппарат для магнитно-резонансной томографии. Метод ядерного магнитного резонанса позволяет изучать организм человека на основе насыщенности тканей организма водородом и особенностей их магнитных свойств, связанных с нахождением в окружении разных атомов и молекул. Ядро водорода состоит из одного протона, который имеет магнитный момент (спин) и меняет свою пространственную ориентацию в мощном магнитном поле, а также при воздействии дополнительных полей, называемых градиентными, и внешних радиочастотных импульсов, подаваемых на специфической для протона при данном магнитном поле резонансной частоте. На основе параметров протона (спинов) и их векторном направлении, которые могут находиться только в двух противоположных фазах, а также их привязанности к магнитному моменту протона можно установить, в каких именно тканях находится тот или иной атом водорода. Если поместить протон во внешнее магнитное поле, то его магнитный момент будет либо сонаправлен, либо противоположно направлен магнитному моменту поля, причём во втором случае его энергия будет выше. При воздействии на исследуемую область электромагнитным излучением определённой частоты часть протонов поменяют свой магнитный момент на противоположный, а потом вернутся в исходное положение. При этом системой сбора данных томографа регистрируется выделение энергии во время «расслабления» (релаксации) предварительно возбужденных протонов. Для определения расположения сигнала в пространстве, помимо постоянного магнита в МР-томографе, которым может быть электромагнит, либо постоянный магнит, используются градиентные катушки, добавляющие к общему однородному магнитному полю градиентное магнитное возмущение. Это обеспечивает локализацию сигнала ядерного магнитного резонанса и точное соотношение исследуемой области и полученных данных. Действие градиента, обеспечивающего выбор среза, обеспечивает селективное возбуждение протонов именно в нужной области. Мощность и скорость действия градиентных усилителей относится к одним из наиболее важных показателей магнитно-резонансного томографа. От них во многом зависит быстродействие, разрешающая способность и соотношение сигнал/шум. Современные технологии и внедрение компьютерной техники обусловили возникновение такого метода, как виртуальная эндоскопия, который позволяет выполнить трёхмерное моделирование структур, визуализированных посредством КТ или МРТ. Данный метод является информативным при невозможности провести эндоскопическое исследование, например при тяжёлой патологии сердечно-сосудистой и дыхательной систем. Метод виртуальной эндоскопии нашёл применение в ангиологии, онкологии, урологии и других областях медицины.

Функциональная МРТ (ФМРТ) — метод картирования коры головного мозга, позволяющий определять индивидуальное местоположение и особенности областей мозга, отвечающих за движение, речь, зрение, память и другие функции, индивидуально для каждого пациента.

Суть метода заключается в том, что при работе определенных отделов мозга кровоток в них усиливается. В процессе проведения ФМРТ больному предлагается выполнение определенных заданий, участки мозга с повышенным кровотоком регистрируются, и их изображение накладывается на обычную МРТ мозга.

6. УЗДГ кровенаполнение мозга….узи сосудов головного мозга

 

Задания для студентов:

1.Проанализировать запись ЭЭГ: взрослого человека (рис 1), взрослого человека во время сна (рис 2). Используйтк алгоритм, указанный в теоретической части методики. Отметьте на полученной ЭЭГ амплитуду ритма, индекс ритма (выраженность данной активности (или ритма) в процентах (%) ко всей записи).

 

Рис.1. ЭЭГ здорового человека. Усиление 50 мкВ/10 мм, скорость развертки 30 мм/сек.

 

2. Определить время начало десинхронизации на ЭЭГ (рис 2):

 

Рис.2. Десинхронизация альфа ритма.

3.Укажите стадии сна здорового взрослого человека на ЭЭГ (рис 3).

Рис.3.ЭЭГ во время сна.

4. Проанализировать вызванные потенциалы (зрительный, слуховой, соматосенсорный, когнитивный (рис 4).

 

А Б

 

В Г

 

Рис.4. А-ВЗВП, Б-СВП, В-ССВП, Г-когнитивный ВП.

Проверить свои знания с использованием тестового контроля:

1.ЭЛЕКТРОЭНЦЕФАЛОГРАФИЯ – ЭТО МЕТОД РЕГИСТРАЦИИ С ПОВЕРХНОСТИ КОЖИ ГОЛОВЫ:

1)+ суммарной электрической активности нейронов головного мозга.

2)потенциала действия отдельных нейронов.

3)только возбуждающих постсинаптических потенциалов.

4)только тормозных постсинаптических потенциалов.

5)активности нервных волокон головного мозга.

 

2.ДЕСИНХРОНИЗАЦИЯ ЭЛЕКТРОЭНЦЕФАЛОГРАММЫ – ЭТО:

1)наличие альфа-ритма в состоянии физического и эмоционального покоя.

2)наличие тета-ритма при длительном эмоциональном напряжении и неглубоком сне.

3)наличие дельта-ритма во время глубокого сна.

4)+появление высокочастотных волн бета-ритма, которые сменяют альфа-ритм при 5)сенсорной стимуляции, интеллектуальном и эмоциональном напря¬жении.

6)наличие бета-ритма в состоянии покоя.

 

3.ПРЕОБЛАДАНИЕ АЛЬФА-РИТМА НА ЭЛЕКТРОЭНЦЕФАЛОГРАММЕ ХАРАКТЕРНО ДЛЯ:

1)+ состояния физического и эмоционального покоя.

2)глубокого сна.

3)очень глубокого сна.

4)высокой активности мозга при сенсорной стимуляции, интеллектуальном и эмоциональном напряжении.

5)наркотического сна.

 

4.ПРЕОБЛАДАНИЕ БЕТА-РИТМА НА ЭЛЕКТРОЭНЦЕФАЛОГРАММЕ ХАРАКТЕРНО ДЛЯ:

1)состояния физического и эмоционального покоя.

2)глубокого сна.

3)утомления и неглубокого сна.

4)+высокой активности мозга при сенсорной стимуляции, интеллектуальном и эмоциональном напряжении.

5)наркотического сна.

 

5.НАИБОЛЕЕ ЯРКИМ ПРОЯВЛЕНИЕМ ПОЛНОЙ БЛОКАДЫ ВОСХОДЯЩЕГО ВЛИЯНИЯ РЕТИКУЛЯРНОЙ ФОРМАЦИИ НА КОРУ БОЛЬШИХ ПОЛУШАРИЙ БУДЕТ:

1)гиперрефлексия.

2)+ резкое увеличение дельта-ритма и отсутствие бета-ритма на электроэнцефалограмме.

нарушения координации движений.

3)расстройство зрения (нистагм и диплопия).

возникновение судорог.

 

6.ЧАСТОТА И АМПЛИТУДА КОЛЕБАНИЙ АЛЬФА-РИТМА В ЭЛЕКТРОЭНЦЕФАЛОГРАММЕ:

1)14-30 Гц; 10-30 мкв

2) +8-13 Гц; 30-70 мкв

3)4-8 Гц; 100-200 мкв

4)1-3,5 Гц; 250-300 мкв

 

7.ЧАСТОТА И АМПЛИТУДА КОЛЕБАНИЙ БЕТА-РИТМА В ЭЛЕКТРОЭНЦЕФАЛОГРАММЕ:

1)4-8 Гц; 100-200 мкв

2) 8-13 Гц; 30-70 мкв

3)+14-30 Гц; 10-30 мкв

4)1-3,5 Гц; 250-300 мкв

 

8.ЧАСТОТА И АМПЛИТУДА КОЛЕБАНИЙ ТЕТА-РИТМА В ЭЛЕКТРОЭНЦЕФАЛОГРАММЕ:

1)8-13 Гц; 30-70 мкв

2)14-30 Гц; 10-30 мкв

3)1-3,5 Гц; 250-300 мкв

4)+4-7 Гц; 100-200 мкв

 

9.ЧАСТОТА И АМПЛИТУДА КОЛЕБАНИЙ ДЕЛЬТА-РИТМА В ЭЛЕКТРОЭНЦЕФАЛОГРАММЕ:

1)+1-3,5 Гц; 250-300 мкв

2) 4-7 Гц; 100-200 мкв

3 )8-13 Гц; 30-70 мкв

4)14-30 Гц; 10-30 мкв

 

10. ПРЕОБЛАДАНИЕ БЕТА-РИТМА НА ЭЛЕКТРОЭНЦЕФАЛОГРАММЕ ХАРАКТЕРНО ДЛЯ:

1)состояния физического покоя

2)глубокого сна

3) утомления и неглубокого сна

4)+высокой активности мозга при сенсорной стимуляции, интеллектуальном и эмоциональном напряжении

 

11.УВЕЛИЧЕНИЕ ДОЛИ ТЕТА-РИТМА НА ЭЛЕКТРОЭНЦЕФАЛОГРАММЕ ХАРАКТЕРНО ДЛЯ:

1)состояния физического покоя

2) глубокого сна

3 )+утомления и неглубокого сна

4)высокой активности мозга при сенсорной стимуляции, интеллектуальном и эмоциональном напряжении

5)наркотического сна

 

12. нейрохирургический метод, обеспечивающий малотравматичный доступ к глубоко расположенным структурам головного мозга или патологическим образованиям и обеспечивающий возможность локального воздействия на них, это:

1) Магнитно резонансная томография (МРТ)

2)+Стереотаксический метод.

3)Электроэнцефалография (ЭЭГ) – для оценки функционального состояния коры головного мозга.

4)Регистрация вызванных потенциалов мозга (ВП)

5) Компьютерная томография (КТ)

 

13. метод регистрации и анализа суммарной биоэлектрической активности, отводимой как со скальпа, так и из глубоких структур мозга, это:

 

1) Магнитно резонансная томография (МРТ)

2)Стереотаксический метод.

3)+Электроэнцефалография (ЭЭГ) – для оценки функционального состояния коры головного мозга.

4)Регистрация вызванных потенциалов мозга (ВП)

5) Компьютерная томография (КТ)

 

14. Нечетные номера мест отведений ЭЭГ относятся к:

1) правому полушарию

2) +левому полушарию

3) подкорковым структурам мозга

 

15. Следить за динамикой действия лекарственных препаратов; ценить степень нарушения работы мозга; исследовать функциональное состояние мозга; оценить скорость и полноту исчезновения признаков нарушения работы мозга можно с помощью метода:

 

1) Магнитно резонансная томография (МРТ)

2)Стереотаксический метод.

3)+Электроэнцефалография (ЭЭГ) – для оценки функционального состояния коры головного мозга.

4)Регистрация вызванных потенциалов мозга (ВП)

5) Компьютерная томография (КТ)

 

16. "сонные веретена" и "К-комплексы" на ЭЭГ свидетельствуют о том, что человек находится в:

1)состоянии дремоты

2)+2 стадии сна

3) 3 стадии сна

4) глубоком сне

 

17. На ЭЭГ здорового человека в покое с закрытыми глазами альфа ритм выражен в:

1)фронтальных отведениях

2)центральных отведениях

3) париетальных отведениях

4) височных отведениях

5)+затылочных отведениях

 

18. Биоэлектрические сигналы мозга, которые появляются с постоянными временными интервалами после определенных внешних воздействий, или стимулов это:

1)потенциалы действия

2)постсинаптические потенциалы

3)+вызванные потенциалы

4) ЭЭГ сигналы

 

19. колебания ВП с латентным периодом менее 100 мс, с зависимостью параметров от физических характеристик стимула называются:

1)+экзогенные

2)коротколатентные

3)эндогенные

4) длиннолатентные

 

20. колебания ВП с латентным периодом более 100 мс, с широким модально-неспецифическим распределением амплитуд по поверхности головы, с независимостью характеристик ВП от физических свойств события, их вызвавшего, называют:

1)экзогенные

2)коротколатентные

3)+эндогенные

4) длиннолатентные

 

21. метод исследования внутренних органов и тканей с использованием физического явления ядерного магнитного резонанса, это:

1)+Магнитно резонансная томография (МРТ)

2)Стереотаксический метод.

3)Электроэнцефалография (ЭЭГ) – для оценки функционального состояния коры головного мозга.

4)Регистрация вызванных потенциалов мозга (ВП)

5) Компьютерная томография (КТ)

 

Выполнить другие задания, предусмотренные рабочей программой по дисциплине.

 

Подготовить доклад и презентацию по теме, согласованной с преподавателем.