Метод разрушения (экстирпации) различных отделов ЦНС. С помощью этого метода можно установить какие функции ЦНС выпадают после опера-тивного вмешательства и какие сохраняются.
Метод перерезки дает возможность изучить значение в деятельности того или иного отдела ЦНС влияний, поступающих от других ее отделов. Перерезка производится на различных уровнях ЦНС. Полная перерезка, например, спин-ного мозга или ствола мозга разобщает вышележащие отделы ЦНС от нижеле-жащих и позволяет изучить рефлекторные реакции, которые осуществляются нервными центрами, расположенными ниже места перерезки. Перерезка и ло-кальное повреждение отдельных нервных центров производится не только в
42
Методы исследования функций ЦНС.
условиях эксперимента, но и в нейрохирургической клинике в качестве лечеб-ных мероприятий.
Метод раздражения позволяет изучить функциональное значение различ-ных образований ЦНС. При раздражении (химическом, электрическом, механи-ческом и т. д.) определенных структур мозга можно наблюдать возникновение, особенности проявления и характер распространения процессов возбуждения.
Электроэнцефалография - метод регистрации суммарной электрической активности различных отделов головного мозга.
Каждый нейрон имеет на мембране разность потенциалов - мембран-ный потенциал покоя, которая при активации уменьшается - деполяризация мембраны, а при торможении — чаше увеличивается, т.е. развивается гипер-поляризация мембраны. Клетки глин мозга также имеет разность потенциалов на мембране. Величина мембранного потенциала нейронов, глии постоянно изменяется в связи с процессами, происходящими в синапсах на дендритах, ак-еонном холмике, аксоне. Все эти разнообразные по интенсивности и скорости процессы, интегральные характеристики которых зависят от функционального состояния нервной структуры, и определяют ее электрические показатели
Впервые запись электрической активности мозга была осуществлена В. В. Правдич-Неминским 11913 ) с помощью электродов, погруженных в мозг. Бер-гер (1929) зарегистрировал потенциалы мозга с поверхности черепа и назвал запись колебаний потенциалов мозга электроэнцефалограммой (ЭЭГ-ма).
Частота и амплитуда колебаний может меняться, но в каждый момент вре-мени в ЭЭГ-ме преобладают определенные ритмы, которые Бергер назвал аль-фа-, бета-, тета- и дельта-ритмами.
Альфа-ритм характеризуется частотой колебаний 8-13 Гц, амплитуда 50 мкВ. Этот ритм лучше всего выражен в затылочной и теменной областях коры
и регистрируется в условиях физического и умственного покоя при закрытых глазах. Если глаза открыть, то альфа-ритм сменяется более быстрым бета рит-мом.
Бета-ритм характеризуется частотой колебаний 14-50 Гц и амплитудой до 25 мкВ. У некоторых людей альфа-ритм отсутствует и поэтому в покое реги-стрируется бета-ритм. В связи с этим различают бета-ритм 1 с частотой колеба-ний 16-20 Гц, он характерен для состояния покоя и регистрируется в лобной и теменной областях. Бета-ритм 2 с частотой 20-50 Гц характерен для состояния интенсивной деятельности мозга.
Тета-ритм представляет собой колебания с частотой 4-8 Гц и амплитудой 100-150 мкВ. Этот ритм регистрируется в височной и теменной областях при психомоторной активности, при стрессе, во время сна, при гипоксии и легком наркозе.
43
Глава 3. Физиология центральной нервной системы
Делыпа-ритм характеризуется медленными колебаниями потенциалов с частотой 0,5-3,5 Гц, амплитудой 250-300 мкВ. Этот ритм регистрируется во время глубокого сна, при глубоком наркозе, при гипоксии.
У человека в покое при отсутствии внешних раздражении преобладают медленные ритмы - активность структур мозга носит синхронный характер. Переход человека к активной деятельности приводит к смене альфа-ритма на более быстрый бета-ритм - на ЭЭГ появляется реакция десгтхронизации. Переход от состояния покоя к состоянию сосредоточенного внимания или ко сну сопровождается развитием более медленного тета-ритма или дельта-ритма
ЭЭГ метод используется в клинике с диагностической целью. Особенно широкое применение этот метод нашел в нейрохирургической клинике для определения локализации опухолей мозга. В неврологической клинике ЭЭГ находит применение при определении локализации эпилептического очага, в психиатрической клинике - для диагностики расстройств психики. В хирурги-ческой клинике ЭЭГ используют для тестирования глубины наркоза.
Микроэлектродный метод применяется для изучения физиологии отдель-ного нейрона, его биоэлектрический активности как в состоянии покоя, так и при различных воздействиях. Для этих целей используют специально изго-товленные стеклянные или металлические микроэлектроды, диаметр кончика которых составляет 0,5-1,0 мкм или чуть больше. В зависимости от располо-жения микроэлектрода различают два способа отведения биоэлектрической активности клеток - внутриклеточное и внеклеточное.
Внутриклеточное отведение позволяет регистрировать и измерять:
- мембранный потенциал покоя;
- постсинаптические потенциалы (ВПСП и ТПСП);
- динамику перехода местного возбуждения в распространяющееся;
- потенциал действия и его компоненты.
Внеклеточное отведение дает возможность регистрировать спайковую активность как отдельных нейронов, так и, в основном, их групп, расположен-ных вокруг электрода.
Для точного определения положения различных структур головного мозга
и для введения в них различных микроинструментов (электроды, термопары, пипетки и др.) широкое применение как в электрофизиологических исследо-ваниях, так и в нейрохирургической клинике нашел стереотаксический ме-тод. Его использование основано на результатах детальных анатомических ис-следований расположения различных структур головного мозга относительно костных ориентиров черепа. По данным таких исследований созданы специ-альные стереотаксические атласы как для различных видов животных, так и для человека. В настоящее время стереотаксический метод находит широкое применение в нейрохирургической клинике для следующих целей:
44
Методы исследования функций ЦНС.
• вживления электродов для лечебных электростимуляций или торможе-ний структур мозга;
• разрушения структур мозга для ликвидации состояний гиперкинеза, неукротимых болей, некоторых психических расстройств, эпилептических на-рушений;
• выявления патологических эпилептогенных очагов;
• введения радиоактивных веществ в опухоли мозга для разрушения этих опухолей:
• коагуляции аневризм мозговых сосудов.
Внедрение в практик}' нейрофизиологических и клинических исследо-ваний компьютерных технологий существенно расширило сферу примене-ния ЭЭГ метода. В основе современного подхода к использованию ЭЭГ ле-жат приемы анализа когерентности (синфазности и синхронности волн ЭЭГ)
и спектрально-корреляционных отношений. Считается, что появление в раз-личных областях мозга колебаний когерентных или совпадающих по фокусу максимальной спектральной мощности определенных частот ЭЭГ, имеющих высокие коэффициенты корреляции, свидетельствует об участии этих областей мозга в переработке одной и той же информации, организации одних и тех же процессов,
Магттюэниефалография (МЭГ) - метод регистрации электромагнитных полей (ЭМП). возникающих при деятельности мозга. Снабженные множеством датчиков, реагирующих на ЭМП. магнитометры позволяют получить простран-ственную картину распределения ЭМП в мозге с высокой временной (1мс) и пространственной (1мм) разрешающей способностью. МЭГ регистрируется бесконтактно и отражает активность структур только коры головного мозга, тогда как в ЭЭГ суммируются сигнаты от корковых и подкорковых структур.
Метод вызванных потенциалов: это фрагмент ЭЭГ-мы, записанный при стимуляции рецепторов, нервов, подкорковых структур. Вызванные потенциа-лы (ВП) чаше всего представляют собой позитивные и негативные колебания. Различают первичные н поздние или вторичные вызванные потенциалы.
С помощью ВП можно проследить онтогенетическое развитие проводя-щих путей мозга, провести анализ локализации представительства сенсорных функций, связей между стрлтстурами мозга, показать количество переключений на пути распространения возбуждения и т. д. В клинической практике метод регистрации ВП используют при диагностике зрительной, слуховой, сомато-сенсерной. когнитивной функций мозга, при черепно-мозговых травмах, на-рушениях мозгового кровообращения, опухолях мозга, эпилепсии и др. забо-леваниях.
Томографические методы исследования позволяют получить "срезы" мозга, отражающие как его морфологические особенности (рентгенотомогра-
45
| Глава 3. Физиология центральной нервной системы | |||
| фия, ядерно-магнитно-резонансная томография), так и | участие | различных | |
| областей мозга | в реализации определенных функций (позитронно-эмисионная | ||
| (ПЭТ) и функциональная магнитно-резонансная (ФМРТ) томография). | |||
| Ядерно-магнитно-резонансная томогрсгфия (ЯМР) | основана | на индика- | |
| ции плотности | распределения в мозге ядер водорода. | Резонанса позитронов | |
добиваются, помещая голову человека в мощном импульсном электромагнит-ном поле. Этот метод обладает лучшей разрешающей способностью по срав-нению с ренгенотомографией и к тому же не связан с облучением рентгенов-скими лучами.
ПЭТ основана на выявлении распределения в мозге химических веществ, интенсивно используемых в метаболических реакциях. К числу таких субстра-тов относят углерод, кислород, азот, фтор. Замещение коротко живущими изо-топами этих элементов в биоорганических соединениях позволяет регистриро-вать распределение и интенсивность использования вещества при осуществле-нии определенной функции мозга. Наиболее часто для этих целей используют дезоксиглюкозу, которую клетки мозга поглощают, но не утилизируют. Изо-топы излучают позитроны, которые после небольшого пробега (около 3 мм) взаимодействуют с электронами. Результатом реакции аннигиляции является образование двух протонов разлетающихся под углом в 180 градусов. Датчи-ки, улавливающие излучение, располагают на противоположных сторонах ко-лец, внутри которых находится голова пациента. По полученным измерениям строят с помощью компьютера трехмерное изображение мозга.
Функциональная магнитно-резонансная томография (ФМРТ) основана на использовании парамагнитных свойств ядер веществ, вводимых в организм. Такие вещества не обладают магнитными свойствами, но приобретают их в сильном магнитном поле. Применяющиеся ФМР томографы регистрируют распределение в мозге восстановленного гемоглобина. Увеличение активно-сти структур мозга сопровождается увеличением объема и скорости кровотока. Приток крови уменьшает содержание в структуре мозга потерявшего кислород гемоглобина. Измерение этой разницы и создает основу для построения карт локальных активаций мозговых структур.