Нейрон и исследование его активности (стр. 4 из 6)

Существуют и другие медиаторы. В головном мозге в качестве медиаторов «работает» целая группа веществ, которые объединены под названием биогенные амины. В середине прошлого столетия английский врач Паркинсон описал болезнь, которая проявлялась как дрожательный паралич. Это тяжелое страдание вызвано разрушением в мозге больного нейронов, которые в своих синапсах (окончаниях) выделяют дофамин - вещество из группы биогенных аминов. Тела этих нейронов находятся в среднем мозге, образуя там скопление, которое называется черной субстанцией. Исследования последних лет показали, что дофамин в мозге млекопитающих также имеет несколько типов рецепторов (в настоящее время известно шесть типов). Другое вещество из группы биогенных аминов - серотонин (другое название 5-окситриптамин) - вначале было известно как средство, приводящее к подъему кровяного давления (сосудосуживающее). Обратите внимание, что, это отражено в его названии. Однако оказалось, что истощение в головном мозге серотонина приводит к хронической бессоннице. В опытах на животных было установлено, что разрушение в мозговом стволе (задних отделах мозга) специальных ядер, которые известны в анатомии как ядра шва, приводит к хронической бессоннице и в дальнейшем гибели этих животных. Биохимическое исследование установило, что нейроны ядер шва содержат серотонин. У пациентов, страдающих хронической бессонницей, также обнаружено снижение концентрации серотонина в мозге.

К биогенным аминам относят также адреналин и норадреналин, которые содержатся в синапсах нейронов автономной нервной вегетативной системы. Во время стресса под влиянием специального гормона - адренокортикотропного (подробнее см. ниже) - из клеток коры надпочечников в кровь также выбрасываются адреналин и норадреналин.

ЭЛЕКТРОЭНЦЕФАЛОГРАФ

Необходимо специально подчеркнуть, что деятельность высшего из известных творений Эволюции — человеческого мозга неимоверно сложна и крайне трудно поддается изучению и систематизации. Поэтому, в отличие от большинства других физиологических сигналов, при анализе ЭЭГ используется намного меньше устойчивых числовых характеристик и детерминированных диагностических критериев, а адекватность клинического заключения в огромной степени определяется профессиональным опытом и внутренним чутьем высококвалифицированного клинициста.

Более того, если после анализа других электрофизиологических показателей обычно можно прописать лечение в той или иной мере восстанавливающее нормальное состояние, то результатом исследования ЭЭГ обычно являются лишь рекомендации по коррекции поведения и ограничение видов деятельности [1, стр. 127].

Коре головного мозга свойственна постоянная электрическая активность, являющаяся результатом генерации синаптических потенциалов и импульсных разрядов в отдельных нервных клетках.

Генерация в коре электрических колебаний была обнаружена Р. Катоном и А. Данилевским. Возможность регистрации биопотенциалов непосредственно от поверхности головы животных была показана В. Правдич-Неминским в 1925 г. В 1929 г. Г. Бергер зарегистрировал электрическую активность от поверхности головы человека — электроэнцефалограмму (ЭЭГ) [2, стр 147].

Электроэнцефалограмма - графическая запись биоэлектрических процессов мозга, отводимых с помощью электродов, расположенных на поверхности головы.

Ранее считали, что ЭЭГ характеризует суммарное воздействие потенциалов действия различных клеток тела и нервных волокон, расположенных вблизи измерительных электродов. Однако в настоящее время считают, что, так как пути распространения и временные соотношения между потенциалами действия в мозге почти случайны по своей, природе, то потенциалы действия вносят лишь незначительный вклад в ЭЭГ. В соответствии с принятой теорией биоэлектрические потенциалы, появляющиеся на поверхности кожи головы, характеризуют воздействие синхронизированных постсинаптическик (переходных) потенциалов (gradedpotentials) в различных комбинациях нейронов мозга.

Так как на окончания аксонов непрерывно поступают потенциалы действия, то потенциал покоя каждого нейрона мозга непрерывно изменяется. Эти изменения потенциалов покоя, которые происходят медленнее, чем изменения потенциалов действия, называются постсинаптическими или переходными потенциалами. Часто переходные потенциалы большого числа нейронов данной области мозга на какой-то период времени синхронизируются. Затем такая синхронизация нарушается, и возникают другие синхронизированные комплексы возбуждений, может быть, и на других частотах.

Рис. 12. Схематическое изображение трех различных типов нейронов: а) — спинальный сенсорный нейрон; б) — ассоциативный нейрон; в)— спинальный двигательный нейрон.

Как считают в настоящее время, такие синхронизированные переходные потенциалы и являются основными источниками потенциалов ЭЭГ. Типичные образцы записи ЭЭГ показаны на рис. 13. Эти потенциалы ЭЭГ, измеренные на поверхности кожи головы, в действительности представляют собой результат комбинированного (суммарного) воздействия постсинаптических (переходных) потенциалов в достаточно широкой области (коры головного мозга и в различных точках ниже ее. В общем случае эти потенциалы почти случайны по природе. Однако некоторые характеристики кривых ЭЭГ связаны с состоянием сна или патологической активностью. [4, стр. 88-92]

РИТМЫ

Под понятием "ритм" на ЭЭГ подразумевается определенный тип электрической активности, соответствующий некоторому определенному состоянию мозга и связанный с определенными церебральными механизмами. В клинических исследованиях обычно выделяют четыре типа ритмов, последовательно возрастающей частоты: дельта, тета, альфа и бета ритмы. В спокойном состоянии у человека в большей части коры больших полушарий регистрируется регулярный ритм с частотой около 8—13 Гц в секунду (альфа-ритм). В состоянии активной деятельности он сменяется частыми (более 13 в секунду) колебаниями небольшой амплитуды (бета-ритм). Во время сна он сменяется медленными (0,5—3.5 в секунду) колебаниями (дельта-ритм).

Аналогичные изменения происходят при активации восходящих путей, проецирующихся в кору. Таким образом, ЭЭГ позволяет судить о функциональном состоянии коры, например о глубине наркоза, о наличии в определенных ее зонах патологических процессов.

Для анализа деятельности корковых структур, в особенности у животных, возможно отведение потенциалов от отдельных нервных клеток. С помощью этого метода удалось охарактеризовать свойства пирамидных и вставочных нейронов, особенности, протекания в них синаптического возбуждения и торможения, действия на их мембрану различных медиаторов.

Большой интерес представляет исследование особенностей активности индивидуальных клеток коры во время выполнения различных функциональных задач. Регистрация активности пирамидных нейронов моторной зоны коры во время выполнения обезьяной произвольных движений позволила уточнить характер импульсации этих клеток в связи с двигательной функцией [2, стр. 147-148].

УСТРОЙСТВО ЭНЦЕФАЛОГРАФА

Типичная блок-схема энцефалографа представлена на рис. 14. Ниже мы более подробно обсудим назначение и особенности различных его элементов и узлов. Электроэнцефалографическая установка состоит из электродов, соединительных проводов, электродной распределительной коробки с пронумерованными гнездами, коммутационного устройства и некоторого количества каналов регистрации, позволяющих определенное количество независимых друг от друга процессов. При этом необходимо иметь в виду, что 4-канальные электроэнцефалографы непригодны для диагностических целей, так как позволяют выявить только грубые изменения, генерализованные по всей конвекситальной поверхности (конвекситальная поверхность мозга - поверхность мозга, прилегающая к лобным, теменным, височным и затылочным костям черепа), 8-12-канальные-пригодны только для общих диагностических целей-оценки общего функционального состояния и выявления грубой очаговой патологии. Только наличие 16 и более каналов позволяет регистрировать биоэлектрическую активность всей конвекситальной поверхности мозга одновременно, что дает возможность проводить самые тонкие исследования [5].

Рис. 14. Типичная блок-схема электроэнцефалографа.

ЭЛЕКТРОДЫ

По материалу исполнения требования к энцефалографическим электродам аналогичны требованиям к электродам других измерителей биопотенциалов.

По форме, и способу фиксации на голове выделяют 6 видов электродов:

1) контактные накладные неприклеивающися электроды, которые прилегают к голове при помощи тяжей шлема-сетки;

2) приклеивающиеся электроды;

3) базальные электроды (электроды, вводимые через носовые ходы и расположенные на твердом небе; отведение с области основания черепа)

4) игольчатые электроды;

5) пиальные электроды;

6) многоэлектродные иглы [5, гл. 1].

При исследовании электрической активности головного мозга различают инвазивные и неинвазивные способы регистрации этой активности. Инвазивные способы подразумевают введение электродов, имеющих форму игл, непосредственно в мозг. Как известно, в головном мозге человека практически нет болевых нервных окончаний, поэтому, такая операция проводится без наркоза. При неинвазивном способе регистрации электроды накладываются на поверхность кожи головы.