Мы в клинике восстановительной неврологии регистрируем и анализируем все виды вызванных потенциалов (ВП), на самом высоком уровне, так как наша клиника является базой кафедры неврологии и клинической нейрофизиологии.
Метод ВП – инструмент получения объективных данных о неврологической патологии на самом раннем этапе её развития. Методика предоставляет информацию о деталях функции сенсомоторной коры, проводящих путей, связывающих все участки головного мозга. С помощью ВП диагностируются начальные стадии болезни Паркинсона и рассеянного склероза, выявляются последствия ЧМТ. Метод находит применение в диагностике патологии спинного мозга, сетчатки глаз, зрительного нерва и участков зрительной коры. Обследуются все части слухового анализатора: слуховой нерв и структуры мозга. Устанавливаются расстройства функции глубинных структур мозга, подкорковых ядер продолговатого мозга. Обнаруживаются источники и причины когнитивных нарушений. Вызванные потенциалы применяются для установления глубины ком и факта гибели мозга.
Методика вызванных потенциалов мозга основывается на регистрации слабых электрических импульсов, которые возникают в головном мозгу в ответ на дозированное воздействие, афферентный импульс. Такие стимулы бывают разные, в зависимости от исследуемого отдела мозга: зрительные, слуховые, тактильные (на чувствительность). Для диагностики высшей нервной деятельности применяются когнитивные импульсы.
Разработали методику ещё в 50-х годах прошлого века. Автором стал английский учёный Dawson, который применил новейшую на тот момент методику усреднения биоэлектрических сигналов. В 70-е годы, американец Jewett показал, что на поверхности головы можно регистрировать электрические потенциалы из глубоких структур мозга.
Неоспоримые преимущества методики ВП – неинвазивность, информативность и объективность данных благодаря унифицированному алгоритму трактовки данных.
Механизмы генерации ВП. Функциональной единицей центральной нервной системы человека являются нервные клетки – нейроны с ветвистыми и длинными отростками (аксонами), которые покрыты особой мембраной. Когда клетка пребывает в состоянии покоя, её внутренняя часть имеет негативный электрический заряд по отношению к внеклеточному пространству, составляя примерно 70 мВ – такое состояние называется потенциалом покоя. Он обусловлен разностью концентраций ионов натрия, преобладающих во внеклеточной среде, а также ионов калия, хлора, преобладающих во внутриклеточном пространстве. При покое натриевые каналы закрыты. Как только потенциал действия подходит к соответствующему участку аксона нейрона, его мембрана деполяризуется, а натриевые каналы открываются.
Концентрация ионов натрия снаружи аксона значительно превышает концентрацию внутри, и образующийся градиент концентрации создаёт электрохимическую движущую силу, которая деполяризует аксон, позволяя ионам натрия войти внутрь. Это вызывает дальнейшую деполяризацию, открывая новые натриевые каналы. При достижении определённой величины деполяризации возникает потенциал действия (ПД), который распространяется вдоль аксона по закону «всё или ничего».
Другой тип энергозависимых ионных каналов — калиевые каналы, отвечают за процессы реполяризации, то есть нисходящую фазу ПД. Концентрация ионов калия во внутренней среде клетки гораздо выше, чем во внешней. После открытия натриевых каналов во время деполяризации происходит активация калиевых каналов, способствуя выходу ионов калия из клетки, с последующей реполяризацией до уровня близкого потенциалу покоя.
По нервным волокнам ПД может распространяться двумя основными механизмами:
- сальтаторно по миелинизированным волокнам. Обеспечивает «перескакивание» импульса от одного перехвата Ранвье (сегменты, не покрытые миелином) к другому;
- «волнообразно» по безмиелиновым волокнам.
Скорость проведения ПД по аксонам и нервным волокнам зависит от расстояния, на которое деполяризация может одномоментно распространяться от активной зоны. Согласно теории сальтаторного проведения ПД, миелин значительно увеличивает поперечное сопротивление там, где муфта (участки аксона между перехватами Ранвье, покрытые липидным веществом из шванновских клеток и имеющие высокое сопротивление).
Особый вклад вносят возбуждающие и тормозные постсинаптические потенциалы (ВПСП, ТПСП) дендритных волокон коры или различных ядер мозга. Тормозящий или возбуждающий эффекты на постсинаптическую мембрану зависят от типа нейромедиатора.
Нейромедиатор, действуя на возбуждающие синапсы, повышает проницаемость постсинаптической мембраны к ионам Nа+, затем поток ионов Nа+ приводит к деполяризации мембраны и генерации ВПСП.
В тормозящих синапсах происходит увеличение проницаемости постсинаптической мембраны для ионов K+ и Cl-, мембрана гиперполяризуется, что приводит к появлению ТПСП, который повышает порог возникновения ПД. Для формирования, распространения ПД необходимо возбуждающее синаптическое воздействие от нескольких синапсов, торможение же ограничивает распространение ПД на соседние нейроны, тем самым ограничивает передачу возбуждения. Суммация возбуждения-торможения на нейроне является одним из основных принципов функционирования ЦНС.
Отфильтровывание ВП. Амплитуда вызванных потенциалов значительно ниже активности спонтанной ритмики ЭЭГ и других электрических импульсов, генерируемых мозгом, и при этом, ВП имеют с фоновой импульсацией общие признаки. Поэтому вычленить интересующие потенциалы непросто.
Основным подходом является метод синхронного накопления и усреднения.
Состоит в том, что подача импульсов, стимулов, проводится многократно. А ответные сигналы регистрируются и суммируются с предыдущими.
В качестве альтернативного подхода используется метод когерентного накопления. Основан на том, что просуммированные на первом этапе импульсы потом делятся на количество проведённых суммаций, то есть усредняются.
Таких операций требуется несколько десятков. После чего соотношения ВП к фоновому «шуму», идущему от мозга, становится достаточно для выделения интересующего нас сигнала, возникающего в ответ на стимулы.
К шумам относят все процессы, не связанные со стимулом. Ими могут являться ритмы спонтанной ЭЭГ, различные артефакты (аппаратные, физиологические).
Для записи ВП применяют чашечковые или игольчатые электроды, позволяющие обеспечить хороший контакт с поверхностью головы. Используется предварительная обработка кожи, там, куда устанавливаются регистрирующие электроды.
С помощью метода синхронного накопления, когерентного усреднения могут быть выделены различные ответы, связанные со стимулом или с какими-то повторяющимися событиями.
зрительные
соматосенсорные
слуховые
тактильные
моторные
когнитивные
В каждом выделенном ответе исследователь пытается выявить и отдифференцировать основные компоненты ответного импульса, связанные с прохождением афферентного сигнала через релейные ядра в кору. ВП также классифицируют по условиям их выделения. До 10 кГц выделяют коротколатентные ВП, ответы в диапазоне ЭЭГ частот выделяют длиннолатентные ВП.
Также выделяют потенциалы ближнего поля, когда исследуемая зона находится недалеко от отводящих электродов, и потенциалы отдалённого поля, в случае, если исследуемая область удалена от регистрирующего электрода.
Когнитивные вызванные потенциалы
Соматосенсорные вызванные потенциалы
Зрительные вызванные потенциалы
Акустические стволовые вызванные потенциалы