Вызванные потенциалы головного мозга
Определение: Вызванными потенциалами называются биоэлектрические
сигналы, которые появляются с постоянными временными интервалами после
определенных внешних воздействий. В англоязычной литературе распространено
название- потенциалы, тесно связанные с определенными внешними факторами (event-related
potentials-ERP),предложенное Воганом в 1969 году.
Историческая справка: Ричард Катон в 1875 году впервые показал,что в
мозгу возникают электрические потенциалы в ответ на стимуляциюкакого либо
сенсорного органа. Внедрение сдерживалось трудностью регистрации, т.к. из-за
малой амплитуды, ВП маскировались ритмами спонтанной ЭЭГ.Широкое применение и
развитие получили в 50х-60х годах XX века. Пионером считается Дж. Даусон,
который изобрел прибор для автоматического выделения ВП с помощью суммации.
Классификация: Воган различает 5 классов таких потенциалов:
1. Сенсорные ВП
2. Моторные ВП
3. Потенциалы с большим латентным периодом, связанные со сложными
психологическими факторами
4. Сдвиги постоянного потенциала
5. Потенциалы немозгового происхождения
Сенсорные ВП в свою очередь подразделяются в зависимости от модальности на
зрительные, соматосенсорные, слуховые и в зависимости от периода времени анализа
(иначе говоря времени возникновения потенциала после стимула) на
коротколатентные (мозгового ствола), средне- и длиннолатентные.
Методика
Устройство для регистрации ВП включает:
1. Стимулирующее устройство (фото- фоно- электростимулятор).
2. Блок усиления.
3. Аналогово-цифровой преобразователь.
4. Усреднитель (либо на базе персонального компьютера, либо от
дельное устройство)
5. Регистратор (плоттер или принтер).
Суммация и усреднение. В течение определенного времени после подачи стимула
(для коротколатентных ВП около 10 мсек,для длиннои
среднелатенных ВП не менее 500 мсек), производится вычисление ампли-
туд электроэнцефалограммы через временные интервалы, зависящие от частоты
квантования (для средне- и длиннолатентных ВП 1-3 кГц, для коротколатентных 10 и
более кГц). Полученные данные запоминаются и суммируются (суммация). В
результате чего, амплитуда стабильно возникающих после стимула потенциалов
неуклонно возрастает, а амплитуда ритмов спонтанной ЭЭГ в той же степени
уменьшается. Таким образом отношение сигнала к "шуму" возрастает пропорционально
квадратному корню из числа произведенных суммаций. Для получения истинных
амплитуд ВП, амплитуда в каждой точке делится на число стимулов (усреднение).
Как правило для получения хорошо дифференцированного ВП достаточно 50-100
суммаций.
Зрительные ВП: аиболее часто исследуют ВП на вспышку света и обращение
шахматного паттерна. Регистрирующие электроды располагают в проекционных
зрительных зонах ( на 2 см выше затылочного бугра и на 2см в стороны от
сагиттальной линии).
Соматосесорые ВП: Возможно получение ССВП при раздражении любого
периферического нерва. В клинической практике чаще используется
срединный нерв. Интенсивность стимуляции- до появления отчетливых сокращений
мышц кисти (по другой методике на 50-60 мкВ выше сенсорного порога). Поочередно
слева и права. Регистрирующие электроды располагают над постцентральной
извилиной, контрлатерально стороне стимуляции.
Слуховые ВП: Для стимуляции используют звуковые щелчки. Регистрируют
ВП в области конвекса.
Стволовые ВП: ВП возникающий в первые 10 мсек после стимула. По
модальностям слуховые и соматосенсорные.
Аатомо-физиологические основы: Возможно регистрировать ВП нервных стволов и
нервных центров. ас сегодня будут интересовать ВП главным образом нервных
центров.ервным центром называют группу нейронов, объединенных пространственно и
организованных в определенную функционально-морфологическую структуру. В этом
смысле нервными центрамиможно считать ядра переключения афферентных и
эфферентных путей, ретикулярную формацию ствола, подкорковые ганглии,
специализированные области коры мозга. ервный центр состоит из скопления нервных
клеток из дендритов, нервных синапсов, аксонов, оканчивающихся в нервном центре
или проходящих через него. Для примера возникновения ВП можно рассмотреть
процесс генерации ответа коры на афферентный приток вызванный электрической
стимуляцией вентро-постеро-латерального ядра таламуса. Считается, что в
генерации этого потенциала ведущая роль принадлежит
соматодендритным постсинаптическим потенциалам пирамидных клеток,
расположенным в III-IV слоях коры. Т.к. в коре эти нейроны ориентированы
параллельно друг другу и тангенциально (перпендикулярно) по отношению к
поверхности коры то к ним применима модель диполя (диполь-проводник
продолговатой формы, возникновение потенциала определенной полярности на одном
конце которого вызывает развитие потенциала противоположной полярности на другом
конце). [Схема]. В реальных условиях амплитуда, форма, полярность, длительность
потенциала будут определяться прос транственной ориентацией нейронов коры и
подкорковых образований по
отношению к регистрирующему электроду.
Общие принципы интерпритации
По традиции, в ВП выделяют:
1. 8 обязательных компонентов, с учетом их полярности (положительная-позитив,
отрицательная-негатив) и латентности. Латентность-временной промежуток от
момента подачи стимула до появления компонента. Подразделяются на ранние (до 100
мсек после стимула) и поздние (от 100 до примерно 300 мсек). В названии
отражается полярность и очередность компонентов (p1 n1 p2 n2 p3 n3 p4 n4).
2. Послеразряд- синусоидальные волны с постепенно убывающей амплитудой в
диапазоне альфа-ритма (10-12 Гц). Возникает как правило после 300 мсек от подачи
стимула. Длительность его 500-1000 мсек.
Считается, что самые ранние компоненты (до 15 мсек после стимула)обусловлены
экстракортикальными и даже экстрацеребральными источниками, включая участки
периферических нервных проводников, I-II сенсорный афферентный нейрон. Следующая
волна около 20 мсек соответствуетвозбуждению таламических релейных ядер и
таламокортикальной радиации. Компоненты в области от 20 до 40 мсек, обусловлены
афферентным притоком к коре по быстропроводящей лемнисковой системе. В
формировании более поздних (40-100 мсек) принимают участие афферентные посылки,
проходящие через стриарный комплекс и ассоциативные ядра таламуса. аконец
компоненты в области 100-300 мсек обусловлены неспецифическим афферентным
притоком от ретикулярных образований таламуса и участков лимбической коры лобной
и височной доли.
Топическое распределение вызваных потенцииалов: Собственно вызванный
потенциал определенной модальности регистрируется только в проекционных корковых
зонах каждого конкретного анализатора. Потенциалы возникающие в других областях
мозга имеют иное происхождение и представляют собой активность нейронов
расположенных в соответствующих отделах коры, они отличаются от ВП по форме,
латентным периодам и амплитудам, их значение для диагностики изучено мало.
Семиотика
Возможны нарушения:
1. Формы ВП ( например, преобразование ВП в комплекс пик-волна при эпилепсии,
уплощение с невозможностью дифференцировки компонентов при значительном
поражении коры или блокаде проведения импульса, преобразовние в
синусоидально-подобное колебание при дисфункции ядер ЛРК и т.д.).
2. Изменение амплитуды и латентности различных компонентов ( например,
уменьшение амплитуды и увеличение латентности ранних компонентов при поражении
проводящих путей или нервных центров, увеличение амплитуды поздних компонентов
при психических заболеваниях и т.д.).
3. Особое место в диагностике занимают т.н. инверсные структуры
наличие в симметричных участках мозга компонентов ВП с ротивоположными
полярностями, что указывает на препятствие нормальному проведению импульса или
на возникновение патологического источника возбуждения с одной стороны.
Изменение компонентов в определенные временные периоды после стимула (в
соответствии с вышесказанным) может указывать на топический уровень поражения.
Степень изменения ВП соответствует степени поражения структур мозга.
Замечание: Отмечается значительное варьирование средних значений
параметров ВП, что вызывает необходимость набора нормативных данных в каждой
лаборатории на определенной аппаратуре с применением методики принятой в данной
лаборатории.
Латентные периоды компонентов ЗВП
---------- ---T-----T-----T-----T-----T-----T-----T-----T------¬
¦ ¦P1 ¦N1 ¦P2 ¦N2 ¦P3 ¦N3 ¦P4 ¦ N4 ¦
+------------+-----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+------+
¦Л.Р. Зенков ¦21 ¦33 ¦49 ¦67 ¦95 ¦113 ¦163 ¦208 ¦
+------------+-----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+------+
¦Собственные ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦
¦данные ¦-+- ¦-+- ¦36 ¦61 ¦89 ¦136 ¦205 ¦249 ¦
L------------+-----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+-------
Латентные периоды компонентов ССВП
-------------T-----T-----T-----T-----T-----T-----T-----T------¬
¦ ¦P1 ¦N1 ¦P2 ¦N2 ¦P3 ¦N3 ¦P4 ¦ N4 ¦
+------------+-----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+------+
¦Л.Р. Зенков ¦21 ¦29 ¦41 ¦60 ¦103 ¦153 ¦258 ¦332 ¦
+------------+-----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+------+
¦Собственные ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦
¦данные ¦-+- ¦-+- ¦26 ¦55 ¦88 ¦-+- ¦-+- ¦-+- ¦
L------------+-----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+-------
Особенности ВП у здоровых в разных возрастных группах: Общая тенденция от
периода новорожденности до окончательного созревания мозга (примерно к 18
годам), проявляется в усложнении формы ВП, появлении всех обязательных
компонентов; уменьшении их латентных периодов и амплитуд. До 40-50 лет
характеристики ВП остаются достаточно стабильными. Приблизительно с 5-й декады
жизни в ВП начинается умеренное нарастание латентных периодов ранних и поздних
компонентов с увеличением их амплитуд, причем, более выраженно это проявляется у
компонентов N2 и P3.
Изменения ВП у больных с опухолями головного мозга: В большинстве
случаев, при локализации опухоли в полушариях мозга, изменения ВП происходят по
деструктивному типу, т.е. в зависимости от тяжести поражения наблюдается
снижение амплитуды компонентов ВП (иногда их полное исчезновение) и удлинение
латентных периодов. Наиболее выраженные нарушения регистрируются в зонах
специфических сенсорных проекций.При субтенториальной локализации опухоли со
вторичным вовлечением ствола мозга может наблюдаться выраженное нарастание
амплитуды всех компонентов ВП (по другим данным снижение амплитуды). Т.е.
изменения ВП при стволовых поражениях носят нелокализованный и диффузный
характер, что, отражает преимущественное нарушение неспецифических влияний
ствола в отношении ВП.
Изменения ВП у больных эпилепсией: Диагностическими признаками
эпилепсии служат следующие критерии:
1. Значительная вариабельность формы ВП
2. Высокая амплитуда ВП, особенно компонентов в области N2-P4 и послеразряда
3. Снижение амплитуды ВП в процессе гипервентиляции
4. Преобразование ВП в комплексы пик-волна, острая волна-медлен
ная волна
Изменения ВП при церебрально-сосудистых нарушениях: Изменения ВП при
инсультах проявляются в снижении амплитуды и увеличении латентных
периодов по сравнению с интактным полушарием. Изменения при прогрессирующих
МК изучены значительно меньше.
ЛИТЕРАТУРА:
Зенков Л.Р., Ронкин М.А. Функциональная диагностика нервных болезней:
(Руководство для врачей).-М.,1991
Иваницкий А.М. Мозговые механизмы оценки сигналов.-М.,1976
Шагас Ч. Вызванные потенциалы в норме и патологии (пер.с
англ.).,-М.,1975
Зарайская С.М., Таулуев А.М. О применении метода вызванных потенциалов
в клинике неврологических заболеваний. (Обзор литературы). -МРЖ, 1996, Т.9,
N5,
с. 37-45
Visser S.L. Multimodal evoked potentials in neurologi.
-Clin.Neurol.Neurosurg.,
1988, Vol.90-1, p.11-16
