< Попер   ЗМІСТ   Наст >

МЕТОДИ ЕНЦЕФАЛОГРАФІЧНИХ ДОСЛІДЖЕНЬ

Основні поняття теми: електроенцефалографія, магніто- енцефалографія, електроенцефалограма, відкриті потенціали, α (альфа)-, β (бета)-, у (гамма)-, δ (тета)-ритми.

Електроенцефалографія

Електроенцефалографія – метод, який полягає в реєстрації та аналізі сумарної біоелектричної активності головного мозку – електроенцефалограми (ЕЕГ). Він є одним із класичних методів психофізіологічних досліджень. Проте попри свою перспективність цей метод залишається для психофізіолога поки що одним із найменш зрозумілих джерел даних, а інформативність одержуваних результатів здебільшого залежить від досвіду дослідника. Це пояснюється, насамперед, тим, що через обмежені перцепторні можливості людини при візуальному аналізі ЕЕГ ціла низка частот не може бути досить точно схарактеризована оператором.

Електроенцефалограма – графік електричної активності головного мозку, який отримують у процесі електроенцефалографії (рис. 4).

Вимірювання ЕЕГ

Рис. 4. Вимірювання ЕЕГ

ЕЕГ проводять з мстою виявлення: нападів, збудження або змін у поведінці, травм або хвороб голови тощо. Ці дослідження є ключовими в діагностиці захворювань (зокрема, епілепсії) та їхніх проявів (наприклад, локалізації судомного осередку), вивченні функціонального значення різних ділянок мозку і принципів його роботи в цілому.

Основні поняття, на які спирається ЕЕГ: середня частота коливань, їхня максимальна амплітуда і фаза; оцінювання відмінності кривих ЕЕГ на різних каналах та їх часова динаміка. Сумарна фонова електрограма кори і підкіркових утворень мозку пацієнта, варіюючись залежно від рівня філогенетичного розвитку і відображаючи цитоархітектонічні та функціональні особливості структури мозку, також складається з різних за частотою повільних коливань.

ЕЕГ вимірюється між двома точками скальпу. Існують два основних методи її реєстрації – біполярний і монополярний. При біполярному методі фіксується різниця потенціалів між двома активними електродами (вони розташовуються в електрично активних точках скальпу). При монополярному – між різними точками на поверхні голови, відносно будь-якої індиферентної точки.

Слід зазначити, що при реєстрації ЕЕГ важливе значення має розташування електродів, адже електрична активність, одночасно зафіксована з різних точок голови, може дуже відрізнятися. Міжнародною федерацією товариств електроенцефалографії була прийнята система "10-20", згідно з якою точно вказуються місця розташування електродів. Вважається, що електричні процеси, які реєструються енцефалографом, пов'язані зі синаптичною активністю нейронів. У ЕЕГ відображаються тільки низькочастотні електричні процеси тривалістю від 10 мс до 10 хв. Для зручності реєстрації весь череп розбивають на ділянки, позначені літерами: р – лобова, О – потилична область, Р – тім'яна, Т – скронева, С – ділянки центральної борозни. Непарні номери точок відведення належать до лівої півкулі, а парні – до правої. Буквою Z позначаються відведення лінії, що розділяють півкулі.

Статистичні методи дослідження ЕЕГ виходять з того, що фонова ЕЕГ є стаціонарною і стабільною. Стаціонарні процеси – це процеси, статистичні параметри яких з плином часу не змінюються. Встановлено, що ЕЕГ зберігає стаціонарність лише протягом декількох секунд. Подальша обробка здебільшого спирається на перетворення Фур'є, суть якого полягає в тому, що хвиля будь- якої складної форми математично ідентична сумі синусоїдальних хвиль різної амплітуди і частоти. Таким чином за допомогою перетворення Фур'є найскладніші за формою коливання ЕЕГ можна звести до ряду синусоїдальних хвиль з різними амплітудами та частотами. Для виділення повторюваних періодичних компонентів ЕЕГ використовується автокореляційна функція, яка характеризує ступінь зв'язку між окремими тимчасовими моментами одного й того ж процесу і дає можливість дійти висновку про переважання у досліджуваному записі періодичних або випадкових складових.

Спеціальним завданням є аналіз спектрів потужності різних частот, яка залежить від амплітуд синусоїдальних складових. Спектр потужності становить сукупність всіх значень потужності ритмічних складових ЕЕГ, які обчислюють з певним визначеним кроком дискретизації (в розмірі десятих часток Гц). Спектр характеризує абсолютну потужність кожної ритмічної складової або відносну, тобто вираження потужності кожної складової (у %) щодо загальної потужності ЕЕГ в аналізованому відрізку запису. Спектри потужності ЕЕГ можна піддавати подальшій обробці (рис. 5), наприклад, кореляційному аналізу, при якому обчислюють автокроскореляційні функції, а також когерентність. Остання характеризує міру синхронності частотних діапазонів ЕЕГ у двох різних відведеннях. Когерентність змінюється в діапазоні від +1 (повністю збігаються ділянки спектра) до 0 (абсолютно різні). Таке оцінювання здійснюється в кожній точці безперервного частотного спектра або визначається як середнє значення в межах частотних піддіапазонів. За допомогою обчислення когерентності можна з'ясувати, які структури мозку більш зацікавлені у певній діяльності, де міститься фокус активації та ін. Завдяки цьому спектрально-кореляційний метод оцінки ритмічних складових ЕЕГ та їх когерентності є на сьогодні одним із найбільш поширених.

Методи математичного аналізу EEГ

Рис. 5. Методи математичного аналізу EEГ

Залежно від частоти показників, частотного діапазону, а також амплітуди, форми хвилі, топографії і типу реакції, що реєструються у ЕЕГ, виділяють такі основні ритми мозку: дельта-ритм (0,5-3, 5 Гц); тета-ритм (4-7 Гц); альфа-ритм (8-13 Гц) (основний ритм ЕЕГ, переважає в стані спокою); бета-ритм (14-35 Гц); гамма-ритм (вище 35 Гц), дельта-ритм, тета-ритм, капа-ритм, мю-ритм, сигма- ритм тощо (рис. 6).

Ритмічні ЕЕГ

Рис. 6. Ритмічні ЕЕГ

Найбільшу увагу дослідників завжди привертав α-ритм – домінуючий ритм ЕЕГ людини у стані спокою. Він безпосередньо пов'язаний з еволюційним ускладненням мозку і філогенетично відображає вищі рівні його організації. Альфа-ритм відсутній у ссавців зі слабо розвинутим неокортексом. Вважається, що активність, близька за типом до альфа-ритму, з'являється у людиноподібних мавп, але повністю цей ритм з усіма специфічними функціональними особливостями формується тільки у людини.

Таким чином α-ритм розвивається як специфічна ознака, притаманна людині як виду, що відображає особливості активності тільки людського мозку. Існує чимало припущень, що стосуються функціональної ролі альфа-ритму. Зокрема, на думку Н. Вінер та інших дослідників, цей ритм виконує функцію тимчасового сканування ("зчитування") інформації і тісно пов'язаний з механізмами сприйняття та пам'яті. Вважається, що а -ритм відображає реверберацію збуджень, що кодують внутрішньомозкову інформацію і створюють оптимальний фон для процесу прийому та переробки аферентних сигналів. Його роль полягає у своєрідній функціональній стабілізації станів мозку та забезпеченні готовності до реагування. Передбачається так само, що α-ритм пов'язаний з дією селектованих механізмів мозку, які виконують функцію резонансного фільтру і таким чином регулюють потік сенсорних імпульсів.

У спокої в ЕЕГ можуть спостерігатися й інші ритмічні складові, однак їхні значення краще за все з'ясовується при зміні функціональних станів організму. Так, дельта-ритм у здорової дорослої людини у спокої практично відсутній, однак домінує в ЕЕГ на четвертій стадії сну, яка отримала свою назву за цим ритмом (повільноколивний сон, або дельта-сон). І навпаки, тета-ритм (стрес-ритм) тісно пов'язаний з емоційною та розумовою напругою. У людини одним із ЕЕГ-симптомів емоційного збудження служить посилення тета-ритму з частотою коливань 4-7 Гц, що супроводжує переживання як позитивних, так і негативних емоцій. При виконанні розумових завдань може підвищуватися і дельта-, і тета-активність, причому посилення останньої складової позитивно співвідноситься з успішністю розв'язання завдань. За своїм походженням тета- ритм пов'язаний із кортико-лімбічною взаємодією. Вважається, що посилення тета-ритму при емоціях відображає активацію кори великих півкуль з боку лімбічної системи. Перехід від стану спокою до напруги завжди супроводжується реакцією десинхронізації, основним компонентом якої служить високочастотна бета-активність. Розумова діяльність у дорослих супроводжується підвищенням потужності бета-ритму, причому значуще підвищення високочастотної активності спостерігається при розумовій діяльності, що містить елементи новизни, у той час як стереотипні, повторювані розумові операції супроводжуються її зниженням. Встановлено також, що успішність виконання вербальних завдань і тестів на зорово-просторові відносини позитивно пов'язана з високою активністю β-діапазону ЕЕГ лівої півкулі. За деякими припущеннями ця активність пов'язана з відображенням діяльності механізмів сканування структури стимулу, здійснюваної нейронними мережами, які продукують високочастотну активність ЕЕГ.

Друга важлива характеристика електричних потенціалів мозку – амплітуда коливань, пов'язана з їхньою частотою. Так, у однієї тієї самої особи амплітуда високочастотних β-хвиль може бути нижчою за амплітуду більш повільних α-хвиль майже в 10 разів.

 
< Попер   ЗМІСТ   Наст >