Электроэнцефалограмма здорового человека - клиническая электроэнцефалография
3
ЭЛЕКТРОЭНЦЕФАЛОГРАММА ЗДОРОВОГО ЧЕЛОВЕКА
ЭЛЕКТРОЭНЦЕФАЛОГРАММА ЗДОРОВОГО
ЧЕЛОВЕКА В СОСТОЯНИИ ПОКОЯ
Наиболее характерной особенностью ЭЭГ человека, отличающей ее от ЭЭГ животных, является регулярная ритмическая активность, названная альфа-ритмом, имеющая частоту 8—12 колебаний в секунду, амплитуду 50—100 мкВ и более четкое проявление в отведениях от задних отделов полушарий. Доминирование альфа-ритма в картине биоэлектрической активности типично для мозга здорового взрослого человека в состоянии относительного покоя. У новорожденного ритмика биопотенциалов мозга почти полностью отсутствует — регистрируются лишь нерегулярные колебания большого периода (1—2 в секунду). С возрастом, по мере созревания нервных элементов ЭЭГ претерпевает эволюцию: постепенно увеличивается частота колебаний, выявляется более или менее стабильная ритмика, и к 14 —16 годам устанавливается рисунок ЭЭГ, характерный для взрослого человека. Более подробно об изменениях ЭЭГ в онтогенезе будет сказано в специальной главе XI. У здоровых людей в позднем старческом возрасте могут быть также отклонения в картине ЭЭГ. Они проявляются в некотором падении амплитуды альфа-активности, выявлении более четких бета- и дельта-волн. Однако вопрос о прямой связи этих изменений с возрастом остается еще неясным.
Альфа-ритм доминирует в ЭЭГ у здоровых взрослых люден приблизительно в 70% случаев. У остальных 30% здоровых лиц альфа-ритм выражен меньше, лишь нерезко превышает выраженность других частотных составляющих или даже полностью отсутствует.
На рис. 16 приведены ЭЭГ двух здоровых людей. В первом случае имеется четкое преобладание альфа-ритма во всех областях коры- амплитуда альфа-волн в затылочных и теменных отведениях достигает 75—100 мкВ, в лобных и центральных отделах она ниже — 25—50мкВ. Альфа-колебания изменяются по амплитуде во времени, образуя «веретена» или модуляции. Модуляции альфа-ритма видны во всех отведениях- они сходны в симметричных точках коры. Модуляции альфа- ритма в задних и передних отведениях могут как совпадать, так и нe совпадать во времени, что свидетельствует о разных генераторах альфа-активности передних и задних отделов мозга. У здоровых людей имеется значительная вариабельность как амплитуды альфа-ритма, так и длительности «веретен».
Рис. 16. ЭЭГ здорового человека.
Отведения соответственно обозначениям международной схемы (см. главу II. стр. 24). Верхняя линия — отметка времени 0,1 секунды- внизу — данные частотного анализа затылочной и лобной
областей правого полушария.
Некоторые авторы считают, что модуляции альфа-ритма являются следствием распространения сверхмедленных колебаний потенциала (порядка нескольких секунд) из срединных структур мозга, регулирующих уровень активности коры (И. П. Емельянов, 1966). Наряду с доминирующим альфа-ритмом во всех отведениях проявляются колебания потенциала более высокой и более низкой частоты, которые лучше видны в передних отделах полушарий, где альфа-колебания меньше по амплитуде.
У другого здорового исследуемого (рис. 16, Б) характер ЭЭГ иной: амплитуда альфа-колебаний во всех отделах коры достигает лишь 25—30 мкВ- правильные модуляции, «веретена» альфа-ритма не выражены. Во всех областях более четко проявляются колебания более высокой и более низкой частоты — бета- и дельта-волны. Как видно на рис. 16, пространственно-временные отношения альфа-ритма в ЭЭГ разных типов различны. У испытуемого с доминированием альфа-ритма отмечается уменьшение (градиент) его выраженности от задних отделов полушария к передним, причем величина градиента у разных лиц может варьировать. У лиц с ЭЭГ без доминирования альфа-ритма его амплитуда в передних отделах полушария (лобно-центральные отведения) может превышать амплитуду в затылочно-теменной области коры.
ЭЭГ при записи через неповрежденные покровы головы представляет собой суммарную активность большого количества клеток коры.
Рис. 16. (продолжение).
взрослого человека в бодрствующем состоянии она является сложной кривой, состоящей из многих частотных компонентов, среди которых доминирует альфа-ритм. Как отмечалось выше, при обычном визуальном анализе на ЭЭГ, кроме альфа-ритма, видно присутствие колебаний более низкой частоты — дельта-волн и более высокой частоты— бета-колебаний. С помощью частотного анализа ЭЭГ можно разложить на составляющие ее частотные компоненты. На рис. 17 приведены данные разложения ЭЭГ затылочно-теменного отведения у здорового человека с помощью анализатора с широкополосовыми фильтрами, выделяющими физиологические диапазоны частот: дельта 1—3 Гц, тета 4—7 Гц, альфа 8—12 Гц, два диапазона бета-ритма — «низкий» 14—20 Гц, «высокий» 21—30 Гц, гамма 30—70 Гц. Каждому каналу анализатора соответствует канал интегратора, который определяет суммарную активность, характеризующую амплитудное значение электрограммы в микровольтах в секунду. Данные интегрирования (в относительных единицах) приведены па рисунке в форме отметок под каждой выделенной полосой ритмов или ЭЭГ и в цифрах — показания за 5 секунд. Как видно на рис. 17, из ЭЭГ с помощью анализатора выделяются частоты всех 6 диапазонов- активность этих частотных полос, составляющих ЭЭГ, неодинакова: наибольшая активность приходится на полосу альфа, другие частотные компоненты выражены слабее.
Видео: Что такое электроэнцефалограмма.
Рис. 17. Разложение ЭЭГ (затылочно-теменное отведение левого полушария) здорового человека на составляющие ее ритмы с помощью широкополосового анализатора частот.
I — ЭЭГ- выделенные ритмы: 2 — дельта: 3 — тета- 4 — бета «низкие»: 5 — бета «высокие». 6 — гамма: 7 — альфа- 8 — запись альфа-ритма на периодметре. Под каждой электрограммой — отметки соответствующего канала интегратора, цифры справа — суммарная активность данного ритма в относительных единицах. Верхняя линия — отметка времени 1 секунда.
Соотношение частотных составляющих ЭЭГ разных здоровых людей, а также в разных областях коры у одного человека может значительно варьировать. Это видно на примере ЭЭГ двух здоровых людей, приведенных на рис. 16. На обеих кривых внизу дана запись показателей частотного анализа. Каждый пик отражает результат интегрирования активности соответствующего диапазона частот: дельта, тета, альфа, бета1 и бета2 — затылочного и лобного отведения ЭЭГ. У первого здорового исследуемого основное различие ЭЭГ затылочной и лобной областей выявляется в диапазоне альфа-ритма: в затылочной области показания интегратора по альфа-ритму достигают 110 единиц, в то время как в лобной области альфа-ритм выражен значительно слабее (показания интегратора составляют лишь 67 единиц). Другие частотные составляющие этих двух отведений у первого здорового человека в лобной и затылочной ЭЭГ отличаются нерезко. Спектр ЭЭГ второго здорового исследуемого значительно отличается от спектра первого: альфа-активность выражена слабее, причем различие ее интегральной активности в затылочной и лобной областях небольшое (37 и 32 единицы). Другие частотные составляющие имеют близкие показатели при интегрировании.
Помимо этих частотных составляющих, ЭЭГ включает также колебания потенциала более высокой частоты — до 100, 200 и даже 500 колебаний в секунду, которые имеют амплитуду во много раз меньше, чем бета- и гамма-колебания, и могут быть обнаружены лишь с помощью специальных приемов и аппаратуры. Колебания такой высокой частоты, возможно, имеют отношение к импульсной активности нейронов исследуемой области коры (Lion, Winter, Lewin, 1950- К. А. Гринявичус и др., 1966). Эти ритмы обычно не принимаются во внимание при анализе ЭЭГ человека, отчасти вследствие большой трудности их регистрации.
В ЭЭГ имеются также медленные колебания потенциала, намного превышающие длительность дельта-волн. Эти потенциалы — «сверхмедленные потенциалы» — имеют длительность, измеряемую секундами или даже минутами. Они впервые были получены на мозге животных при регистрации с открытой поверхности коры и в определенных условиях зарегистрированы в ЭЭГ человека через покровы головы (В. С. Русинов, 1947- Т. Б. Швец, 1958- Н. А. Аладжалова, 1962). Медленные потенциалы у человека, выявляемые при выработке реакций на стереотип раздражений, были получены Walter (1965) и названы Е-волны — «волны ожидания». Медленные и «сверхмедленные» колебания потенциала играют, по-видимому, роль в регулировании и коррелировании активности разных отделов мозга. Они, однако, также еще недостаточно изучены и не входят в арсенал электроэнцефалографических критериев, используемых для оценки ЭЭГ в норме и патологии. Исследование «сверхмедленных» колебаний потенциала у человека через покровы головы представляет трудности также в связи с тем, что они имеют большое сходство с кожно-гальваническими потенциалами, отводимыми от кожи головы.
В передних — лобно-центральных отделах полушарии у ряда здоровых лиц — приблизительно в 13% случаев — регистрируется ритм, близкий по частоте к альфа-ритму, но отличающийся от него избирательной реакцией на проприоцептивные раздражения (Н. Gastaut, 1952). Этот ритм назван роландическим по признаку локализации в отведениях вблизи роландовой борозды, «мю-ритмом», или арковидным ритмом, по признаку аркообразной формы колебаний на ЭЭГ. По признаку локализации и реакций на раздражения рядом авторов (Kennedy, Gottsdanker, Armington, Gray, 1949- Chapman, Armington, Bragdon, 1962) был выделен также ритм «каппа», по частоте близкий к альфа- ритму, который проявляется преимущественно в лобно-височных отделах коры и изменяется при умственной работе. Были выявлены также ритмические колебания потенциала в затылочных областях коры — лямбда-волны, проявляющиеся во время светового раздражения н связанные со следящими движениями глаз.
Ритмы ЭЭГ по своим свойствам относятся к категории квазиперио- дических, или почти периодических, процессов, как впервые показал Н. Винер, применив для анализа ЭЭГ метод автокорреляции. Альфа- ритм— наиболее четкий ритм ЭЭГ — является квазипериодическим процессом, периоды его колебаний не строго постоянны- они непрерывно меняются в пределах 1—2 Гц и даже 3 Гц.
Детальный анализ ЭЭГ с помощью спектрального метода на ЭВМ, позволяющий с большой точностью определить разные частотные составляющие процесса и их соотношение, установил, что все ритмы ЭЭГ и даже наиболее правильный по частоте альфа-ритм не мономорфны, а слагаются из ряда близких по частоте колебаний. Приведенная на рис. 18 спектрограмма ЭЭГ затылочной области коры здорового человека с доминирующим альфа-ритмом показывает, что в диапазоне альфа при спектральном анализе можно получить пик с несколькими вершинами и относительно большой шириной основания — в 3 Гц и более, что свидетельствует о том, что альфа-активность включает набор колебаний близкой частоты — от 9 до 12 Гц. В случае отсутствия четкого доминирования альфа-ритма в ЭЭГ спектрограмма имеет шумовой характер, т. е. колебания потенциала разной частоты имеют близкую выраженность, имеется равномерное или близкое к равномерному распределение мощности частотных компонентов. Частотные составляющие других диапазонов на спектрограммах ЭЭГ здорового человека, как правило, показывают шумовой характер.
Рис. 18. ЭЭГ (б) и спектрограмма (а) затылочного отведения у здорового человека.
Альфа-ритм, его выраженность и регулярность отражают функциональную настроенность корковых элементов, которая обеспечивает сочетанную активность разных отделов мозга. Активность симметричных точек коры правого и левого полушарий в норме имеет большое сходство и значительную синфазность колебаний потенциала. Применение корреляционного анализа ЭЭГ показало, что наибольшее сходство имеет активность передних отделов полушарий, что находит отражение в величине коэффициента кросскорреляции ЭЭГ-0,8—0,9 (см. главу XII), в то время как активность задних отделов полушария имеет лишь умеренное сходство — коэффициент кросскорреляции составляет около 0,6.
ЭЭГ разных отделов коры значительно отличаются, что хорошо видно по различию их спектров.
Как правило, не только амплитуда и суммарная активность альфа- ритма, но его частота в разных отделах коры различны: в затылочных отделах коры у здоровых людей средняя частота альфа-ритма статистически значимо выше средней частоты альфа-ритма передних — лобных отделов полушария.
Имеется пространственно-временная зависимость доминирующих альфа-колебаний разных отделов мозга. Согласно проведенным исследованиям с применением кросскорреляционного анализа ЭЭГ, альфа-колебания ранее возникают в затылочных отделах коры и запаздывают в своем возникновении в центральных и лобных областях коры, образуя повторяющиеся циклы изменения потенциала (Storm van Leeuwen, 1964- О. М. Гриндель, 1966).
У лиц с отсутствием в ЭЭГ доминирования альфа-ритма нарушается не только синхронизация электрической активности в пределах одной зоны коры, общая настроенность нервных элементов данного участка коры, но и пространственно-временные отношения электрической активности всего мозга. Данные корреляционного анализа ЭЭГ «без альфа- ритма» позволяют считать, что в этом случае имеет место постоянный приток импульсации в кору из подкорковых неспецифических систем, т. е. кора находится в состоянии постоянной активации (О. М. Гриндель, 1966).
Изучение корреляций между картиной ЭЭГ и характеристикой типов высшей нервной деятельности и темперамента позволили ряду авторов прийти к выводу, что для здоровых людей с десинхронизированной ЭЭГ типично состояние постоянной повышенной возбудимости и раздражительности, в то время как лицам с хорошей альфа-активностью свойственна удовлетворительная уравновешенность нервных процессов (Mundy-Castle, 1957- Е. Н. Соколов, 1960- Н. Н. Данилова, 1963- В. Л. Небылицин, 1963).
