Исследование вызванных потенциалов головного мозга

Исследование вызванных потенциалов головного мозга

Posted at 00:31h in Услуги by doctor
Вызванный потенциал – электрический сигнал, которым нервные клетки отвечают на внешний раздражитель или на выполнение мыслительной задачи.

В 1929 году ХансБергер из Германии обратил внимание на биоэлектрическую активность мозга: при передаче электрического импульса от одного нейрона к другому возникают слабые электрические волны, их способен зафиксировать прибор электроэнцефалограф.

На электроэнцефалограмме отражается общая биоэлектрическая активность мозговой деятельности. Выделить из неё реакцию на внешнее раздражение какого-либо отдельного анализатора зрительного или слухового в то время было невозможно, так как биополе вызванного потенциала (от 0.5 до 15 мкВ) в десятки и сотни раз слабее общей активности мозга (20 — 50мкВ).

Лишь в середине ХХ века появился прибор, позволяющий выделить слабые амплитуды колебаний вызванного потенциала из общей амплитуды мозговой активности. Это происходит методом суммации: раздражение, стимулирующее изучаемый потенциал повторяется от 100 до 1000 раз с точными временными интервалами.

Компьютер суммирует только те отрезки энцефалограммы (ЭЭГ), которые следуют сразу за сенсорным раздражением. Если общая амплитуда в течение этого времени может увеличиваться и уменьшаться, принимать положительные и отрицательные значения и в сумме стремиться к нулю, то вызванный потенциал имеет одну и ту же форму ответа и накапливается в зависимости от числа поданных стимулов.

Чем больше стимулирующих внешних воздействий, тем меньше « уровень шума» общей активности. Вызванный потенциал с высокой собственной амплитудой достаточно чисто выделяется с помощью 50 – 60 повторов, а слабый ответ на раздражитель требует для своего выделения более 500 повторов.

• генератор стимулов устройство из электродов на голове;
• усилитель биоэлектрических импульсов
• аналого-цифровой преобразователь;
• компьютер для обработки данных;
• принтер для распечатки.

Свойства вызванных потенциалов

Необходимые понятия для расшифровки и интерпретации результатов:

1. Латентность – время от начала раздражения до максимального значения ответного импульса. Коротко-латентные ВП (меньше 0.050 сек); средне-латентные (0.050 – 0.1 сек.); длинно-латентные (дольше 0.1 сек.).
2. Амплитуда колебания – размах колебания от максимального до минимального значения.
3. Полярность. На одно и то же раздражение симметричные отделы головного мозга могут ответить диаметрально противоположно.
4. Послезаряд – время затухания ответного импульса. Наступает через 0.3 сек после подачи раздражения и длится от 0.5 сек до 1 сек).

Сенсорные вызванные потенциалы разделяются на зрительные, стволовые слуховые, соматосенсорные, моторные. Исследования каждого из них позволяют диагностировать многообразие заболеваний нервной системы.

Реакция органов зрения

Вызванные зрительные потенциалы – биоэлектрические импульсы мозга в ответ на раздражение органов зрения. Они исследуют зрение на всем пути от сетчатки до центров в коре головного мозга, находящихся в затылочной части, и могут установить место и характер его повреждения.

Зрительно вызванные потенциалы (ЗВП) используют зрительный анализатор для оценки работы нервной системы. Они предполагают, что больной в состоянии фокусировать зрение, удерживать взгляд в одной точке.

Если у пациента есть травма глаза, зрительного нерва, нарушены мыслительные способности, метод ЗВП применять не рекомендуется. В большинстве случаев стимуляцию дают на один глаз, используют светодиодные очки.

1. Реакция на вспышку света. Исследование проводится для пациентов, которые не могут зафиксировать взор или вообще плохо видят; метод используют для ранней диагностики нарушений зрения у новорождённых. Вспышки стимулируют с помощью матрицы в светодиодных очках; они подаются монокулярно. Пациент находится в изолированном от света и звука помещении, глаза его закрыты. Работающие электроды подсоединяют на затылочной области, опорными электродами обычно бывают ушные или лобные. Для получения удовлетворительной картины вызванных потенциалов достаточно провести от 50 до 100 стимулирований. Ответом на внешний раздражитель будет череда колебаний – позитивных и негативных – с одинаковой латентностью.
2. Реакция на смену шахматного паттерна. Испытуемые наблюдает частую смену клеток – черных и белых. Крупными клетками стимулируется периферическое зрение, мелкие клетки мобилизуют центральное. Чтобы выделить вызванные потенциалы, необходимо сделать 100 – 200 внешних раздражений.

Интерпретация результатов

Для анализа берутся значения: N75; P10; N145. Индекс N означает самый низкий уровень (пик) импульса; P – самый высокий. Цифры 75, 100,

145 означают латентность (длительность) каждого пика.

• увеличение латентности (из-за нарушения скорости прохода импульсов по зрительным нервам;
• нарушение симметрии, когда показания с правого и левого глаза отличаются (из-за поражения участка коры мозга);
• изменение амплитуды, как в сторону увеличения, так и в сторону уменьшения. Особенно важен для правильного диагноза показатель Р100.

Результаты и их обсуждение

Наиболее частой причиной затруднения клинической диагностики патологии зрения у детей, по нашим наблюдениям, является ранний возраст и когнитивные нарушения. Применение зрительных вызванных потенциалов в таких случаях позволяет объективизировать оценку функции зрения независимо от возраста, контактности и состояния больного.

Основные параметры зрительных ВП в ответ на шахматный паттерн и на вспышку света у детей с разными формами поражения ЦНС представлены в табл. 1 и 2 соответственно. Группы обследованных детей были однородными, репрезентативными по возрасту, полу. В группе детей с патологией зрительного анализатора было выявлено трое с амаврозом, у которых ЗВП не регистрировались, поэтому в таблицах представлены данные обследования детей только с частичной потерей зрения.

Как видно из данных, представленных в табл. 1 и 2, статистически достоверные отличия параметров ЗВП от нормы имеют место прежде всего у детей с патологией зрительного анализатора, рассеянным склерозом, а также с эпилепсией, ДЦП и последствиями ЧМТ.

Перинатальная патология ЦНС. Изменения параметров зрительных ВП у детей с врожденным поражением органа зрения весьма разнообразны и коррелируют со степенью поражения анализатора. При патологиях периферического звена зрительного анализатора возможно исследование ЗВП на вспышку света для оценки степени поражения зрительного нерва. Тяжелые нарушения зрительной функции, такие как отсутствие фиксации взгляда, предметного зрения, амавроз, сопровождаются полным отсутствием ЗВП на шахматный паттерн и значительным искажением ЗВПв вплоть до полного отсутствия, что объективно подтверждает грубое нарушение проведения афферентации по структурам зрительного тракта. Частичная атрофия зрительных нервов сопровождается выраженным искажением ЗВПп вплоть до полного отсутствия и значительным снижением амплитуды в сочетании с увеличением латентности ЗВПв. При этом следует помнить, что объективная оценка функционального состояния центральных отделов сенсорных систем методом ВП недоступна при наличии патологии периферических отделов.

У детей с ДЦП в 84,1 % случаев нами выявлены нарушения параметров ЗВПп и ЗВПв. Наиболее характерными изменениями являются следующие: нарушение формы ответа (его дефигурация), часто сопровождающееся снижением амплитуд пиков; снижение амплитуды ВП с сохранением его формы; увеличение латентных периодов нескольких или всех компонентов ЗВП; анормальное увеличение амплитуды пиков; выраженная межполушарная амплитудная асимметрия пиков; отсутствие ЗВПп при относительной сохранности ЗВПв, коррелирующее с нарушениями предметного зрения, при сохранности светоощущения, невозможностью фиксации взгляда; отсутствие ЗВПп и ЗВПв при амаврозе. Описанные изменения слабо коррелировали с формой заболевания, не выявляя четкой специфичности, однако степень и структура этих изменений отражали степень поражения мозга при ДЦП и коррелировали с нарушением функции зрения.

Результаты проведенных исследований позволили нам рекомендовать больным ДЦП периодическое исследование зрительных ВП для оценки индивидуальных особенностей становления зрительного анализатора. Детей с замедленной онтогенетической динамикой формирования ЗВП необходимо считать группой риска по развитию патологии зрения и ставить на учет у офтальмолога с регулярным контролем зрительных функций. При выявлении нарушений ЗВП у детей с ДЦП и сопутствующей патологией зрения мы рекомендуем включать в план реабилитации методы активизации потока зрительной афферентации [4, 5].

У больных эпилепсией характерным изменением и (83,3 %) ЗВП является значительное локальное или генерализованное увеличение амплитуд ЗВП в среднем в 3,3 ± 0,5 раза, что обусловливает наличие амплитудных межполушарных асимметрий. Изменения латентности ЗВП выражены в меньшей степени и обусловлены главным образом увеличением амплитуды. Форма ответа принимает вид спайка.

При минимальной мозговой дисфункции, недоразвитии речи, когнитивной недостаточности, аутизме, при отсутствии сопутствующей патологии органа зрения значимых изменений со стороны зрительных ВП не отмечается.

Генетически обусловленная патология ЦНС. При синдроме Дауна относительно часто имеет место нарушение зрительных функций, однако их клиническая диагностика бывает затруднена из-за когнитивных нарушений. Кроме того, нарушение функционирования сенсорных органов иногда напоминает картину когнитивных нарушений. Исследование зрительных ВП способствует своевременному выявлению поражений органа зрения у данного контингента. Изменения зрительных ВП у больных с синдромом Дауна обусловлены степенью поражения периферического отдела зрительного анализатора, а также состоянием активирующей системы мозга. Соответственно имеют место увеличение латентностей, снижение амплитуд ЗВП специфической и неспецифической областей, искажение формы ответа.

Демиелинизирующая патология. У больных рассеянным склерозом изменения со стороны зрительных ВП выражены не всегда, поэтому их отсутствие не позволяет исключить диагноз рассеянного склероза. Однако при вовлечении в патологический процесс структур зрительной системы, даже при отсутствии клинических признаков нарушения зрительной функции, параметры ЗВП изменяются характерным образом: увеличивается латентность основных пиков (> 3 сигма), что обусловлено демиелинизацией зрительного тракта, при наличии очагов демиелинизации в зрительной коре снижается амплитуда и искажается форма ВП. Описанные изменения являются характерными, но, опять же, нозологически неспецифичными и могут рассматриваться только в контексте с клиническими данными. В динамике, под влиянием специфического лечения, нарушения ЗВП сглаживаются, в ряде случаев даже нивелируются, что обычно коррелирует с ремиссией заболевания.

Последствия черепно-мозговых травм. Изменения ЗВП при черепно-мозговых травмах обусловлены рядом факторов: поражением периферического звена анализатора, степенью и характером поражения центрального звена — наличием очагов деструкции, гематом, гидроцефалии, дисциркуляторных нарушений и т.д., а также состоянием активирующей системы мозга. При этом в очаге деструкции отмечается выраженное снижение амплитуды ответа, искажение его формы, вплоть до полного отсуствия. Для гидроцефалии и дисциркуляторных нарушений характерна нестабильность выделения ЗВП, искажение формы ответа. Возможно выявление скрытых очагов эпилептизации. Нарушение состояния активирующей системы мозга отражается в нарушении неспецифических ЗВП. В свою очередь, сохранность ЗВП при черепно-мозговой травме является благоприятным диагностическим признаком.

Феномен межполушарной асимметрии зрительных ВП. В наибольшей степени межполушарная асимметрия ЗВП выражена у больных с атрофическими изменениями в зрительной коре головного мозга, а также при явлениях локальной гиперактивации нейронов. У здоровых субъектов и больных без явлений атрофии или гиперактивации коры ЗВП симметричны. Незначительная асимметрия амплитуды или латентности может иметь место при обратимых нарушениях мозгового кровообращения в вертебробазилярном бассейне, при этом она носит нестойкий характер и нивелируется под влиянием лечения.

У больных рассеянным склерозом межполушарная асимметрия ЗВП за счет снижения амплитуды на пораженной стороне выявляется в тех случаях, когда атрофический очаг находится в зрительной коре. При интактности зрительной области коры асимметрия отсутствует.

Межполушарная асимметрия ЗВП у больных эпилепсией носит амплитудный характер за счет локальной гиперактивации нейронов коры в очаге эпилептизации. При этом в отличие от асимметрии, обусловленной атрофическими изменениями в коре, при эпилепсии асимметрия формируется на фоне билатерального увеличения амплитуды ЗВП по сравнению с нормой.

В двух группах обследованных — у детей с ДЦП и последствиями ЧМТ — нами выявлены определенные изменения ЗВП, которые не могут быть расценены как патологические. Так, изменения ЗВП при односторонних (или локальных) поражениях мозга имели разную направленность — снижение либо увеличение амплитуды ЗВП на стороне, контрлатеральной очагу поражения. Т.е. имела место межполушарная асимметрия ЗВП в гомотопичных точках.

Полученные нами данные согласуются с данными Л.Р. Зенкова и М.А. Ронкина, отмечавших увеличение амплитуды ранних компонентов ВП на световую стимуляцию в пораженном полушарии [6]. По данным этих авторов, такое усиление было максимальным в областях, гомотопичных локализации очага деструкции. По мнению известного патофизиолога академика Г.Н. Крыжановского, а также Л.С. Цветковой и других ведущих ученых, возникновение гиперактивных очагов в коре в разные периоды восстановительного процесса, обусловленное механизмами межполушарных взаимоотношений, можно рассматривать как компенсаторные реакции мозга, направленные на усиление деятельности нарушенного коркового анализатора и на создание дополнительных возможностей для улучшения аналитико-синтетической деятельности головного мозга [7–12].

Нами показано, что при односторонних поражениях (или диффузных, с преимущественной заинтересованностью одной гемисферы) имеет место повышение амплитуд ЗВП как в гомотопичной зоне противоположного полушария, так и в зонах неспецифической проекции пораженного полушария. В контексте с данными литературы можно допустить, что такой характер реорганизации ВП отражает включение в компенсаторный процесс не только гомотопичных зон противоположной гемисферы, но и неспецифических областей, преимущественно таламопариетальной ассоциативной системы [7–12]. Очевидно, эти полимодальные ассоциативные структуры, близкие по функциональной значимости пораженным, постепенно включаются в работу пораженного анализатора и тем самым начинают компенсировать его деятельность. Наиболее вероятными областями теменной коры, которая принимает участие в компенсаторном процессе, являются ее периферические зоны, идентифицированные электрофизиологическим методом как ранние компоненты ассоциативных ответов и топически наиболее близкие корковому отделу анализатора [7–12]. Возможен механизм их вовлечения в «работу» той или иной функциональной системы путем расширения непосредственно по коре на близлежащие нейроны и компенсаторного «растормаживания» этих корковых отделов.

Таким образом, феномен межполушарной асимметрии ЗВП является не только одним из главных нейрофизиологических признаков поражения головного мозга, но и отражением компенсаторных процессов. При этом надежно дифференцировать органический/функциональный характер нарушений чаще всего возможно только в контексте с клиническими и другими инструментальными исследованиями (МРТ и др.).

По нашим данным, изменения зрительных ВП у пациентов с различными формами поражения ЦНС при отсутствии нозологической специфичности имеют ряд клинически значимых отклонений:

1) отсутствие ЗВП или отдельных его компонентов;

2) наличие межполушарной асимметрии по амплитуде или латентности ЗВП;

3) увеличение латентности ЗВП относительно нормы (> 2,5 сигма);

4) снижение амплитуды относительно нормы (> 2,5 сигма);

5) увеличение амплитуды относительно нормы (> 2,5 сигма);

6) нарушение формы ответа;

7) нестабильность выделения ЗВП.

Полученные нами результаты во многом согласуются с данными нейрофизиологической лаборатории проф. В.В. Гнездицкого (НИИ неврологии, г. Москва) и ряда зарубежных лабораторий.

Стволовые вызванные потенциалы на акустическую стимуляцию

Слуховые вызванные потенциалы — это ответ слухового нерва и участков головного мозга (его стволовой части) на слуховые раздражения.

Самыми распространенными во врачебной деятельности являются коротколатентные акустической стимуляцией вызванные потенциалы– КАСВП.

Звуковой сигнал на своем пути проходит 5 «станций» — отделов центральной нервной системы. Каждый из этих центров отвечает на раздражение амплитудой колебаний биоэлектрического поля с позитивными (Р) и негативными (N) пиками.

Всплески амплитуд производятся нервными центрами в таком порядке: I.слуховой нерв → II. кохлеарное ядро →III. олива →IV. латеральная петля →V.нижнее двухолмие и кора головного мозга.

Путь передачи сигнала слухового анализатора проходит по стволовому отделу головного мозга, который связан с жизненно важными функциями организма и его познавательными возможностями. Поэтому КАСВП применяют при оценке состояния тяжелых больных, находящихся в коме, а также при оценке интеллектуальной деятельности человека.

Методика КАСВП состоит в использовании стимуляции короткими щелчками сначала на одно ухо, потом на другое. Длительность звука – 0.1 миллисекунды, частота – 10 щелчков в секунду.

Для фиксации вызванного потенциала активный электрод помещают на темя, контрольный – на мочку уха, воспринимающего раздражитель, заземление – на противоположное ухо.

Для точного вывода КАСВП из общего фона ЭЭГ число стимулирующих сигналов должно быть около 3000 с двукратным усреднением. В результате получится график волнообразной функции с пятью положительными и отрицательными пиками.

Интерпретация результатов

Отсутствие волн или наличие только одной амплитуды вместо пяти говорит об угнетении жизненных центров и дает плохой прогноз для дальнейшей жизни.

• интервал между I, II и III пиками увеличен;
• амплитуда III стала меньше;
• изменились волны II, IV, V центров.

Недавние исследования установили, что компонент III графика вызванных потенциалов слухового анализатора – Р300 (Р – обозначение положительного пика, 300 – латентный период) связан с познавательными вызванными потенциалами.

Уменьшение амплитуды Р300 и удлинение её латентного периода могут свидетельствовать о болезнях интеллектуальной сферы: шизофрения, слабоумие, аутизм, паркинсонизм, болезнь Альцгеймера.

Анализ слуховых вызванных потенциалов незаменим при поиске причин нарушений речи и слуха у детей, т.к. позволяют установить, на какой стадии передачи звукового сигнала происходит сбой: или это периферическое нарушение, или поражение ЦНС.

Принцип метода

Генерация разных ритмов ЭЭГ осуществляется за счет разных нейронных механизмов. Считается, что эти ритмы, регистрирующиеся в состоянии спокойного бодрствования при открытых и закрытых глазах, отражают фоновую или спонтанную активность мозга. Однако с появлением стимула или при выполнении движения в течение первых 200 мс наблюдается подавление (десинхронизация) активности в альфа– и бета-частотных диапазонах ЭЭГ. Динамические характеристики этих ритмов свидетельствуют о том, что сами по себе они отражают не процессы обработки информации, а, скорее, модуляцию информационных потоков в мозге. Характеристиками вызванных потенциалов являются латентный период (латентность), амплитуда (или площадь), полярность (негативная/позитивная) и форма. Существуют две разные функции информационных потоков мозга:

1. функция, ассоциирующаяся с информационными потоками, связанными с обработкой сенсорной информации или действий;
2. функция модуляции информационных потоков, которая проявляется в виде синхронизации или десинхронизации ЭЭГ-активности.

Вызванные потенциалы регистрируются в центральной нервной системе после стимуляции органов чувств. 4 Существует три вида вызванных потенциалов, широко используемых в клинической практике: слуховые вызванные потенциалы, обычно регистрируемые с волосистой части головы, но возникающие на уровне ствола головного мозга; зрительные вызванные потенциалы и соматосенсорные вызванные потенциалы, которые вызываются электрической стимуляцией периферических нервов. Примеры использования:

• ССВП может быть использован для локализации поражений периферических нерв или спинного мозга.
• Зрительный вызванный потенциал (ЗВП, VEP) и акустический стволовой ВП (АСВП, BAEP) могут дополнять нейровизуализацию, как часть исследований для диагностики таких заболеваний, как рассеянный склероз.
• Короткие латентные ВП, такие как соматосенсорный вызванный потенциал, зрительный вызванный потенциал и акустический стволовой вызванный потенциал, могут быть использованы для определения прогноза травматической и аноксической черепно-мозговой травмы. На ранних стадиях после аноксической черепно-мозговой травмы отсутствие ответа хотя бы в одном полушарии на протяжении нескольких суток с высокой вероятностью предсказывает неблагоприятный исход. При черепно-мозговой травме аномальные реакции указывают на неспособность оправиться от комы. При обоих типах травм нормальные реакции с высокой вероятностью предсказывает благоприятный исход. Более того, восстановление ответов на ВП часто указывает на клиническое выздоровление.