Вызванные потенциалы - Диагностика

Методика вызванных потенциалов мозга заключается в выделении и усреднении слабых и сверхслабых потенциалов биоэлектрической активности мозга в ответ на различные афферентные стимулы. Виды подаваемых стимулов могут быть как экзогенные - зрительные, слуховые, чувствительные, так и эндогенные - когнитивные. Метод ВП появился в 50-е годы, когда впервые, методику усреднения вызванных биоэлектрических сигналов мозга, предложил английский ученый Dawson. Позднее в 70-е годы американский ученый Jewett показал возможность регистрации на поверхности головы ответов от отдаленных структур мозга. Большим преимуществом методики ВП является ее неинвазивность, единый алгоритм трактовки и информативность. Применение метода ВП позволяет объективно оценивать на ранних стадиях различные неврологические расстройства функционирования сенсомоторной коры и проводящих путей (рассеянный склероз, болезнь Паркинсона, ЧМТ), сетчатки, зрительных путей и зрительной коры, функцию слуха; локализацию нарушений на уровне ствола мозга, оценку проводящих путей спинного мозга, когнитивных функций мозга, моторных порогов, комы и смерти мозга и т.д.

Механизмы генерации ВП мозга. Функциональной единицей центральной нервной системы человека являются нервные клетки – нейроны, которые покрыты особой мембраной. В состоянии покоя клетки ее внутренняя часть имеет негативный знак по отношению к внеклеточному пространству и составляет примерно 70 мВ и такое состояние называется потенциалом покоя. Он обусловлен разностью концентраций ионов натрия, преобладающих во внеклеточной среде, и ионов калия и хлора, преобладающих во внутриклеточном пространстве. В покое натриевые каналы закрыты. Как только потенциал действия подходит к соответствующему участку аксона нейрона, его мембрана деполяризуется и натриевые каналы открываются. Концентрация ионов натрия снаружи аксона значительно превышает концентрацию внутри, и образующийся градиент концентрации создает электрохимическую движущую силу, которая и деполяризует аксон, позволяя ионам натрия войти внутрь. Это, в свою очередь, вызывает дальнейшую деполяризацию, открывая новые натриевые каналы. При достижении определенной величины деполяризации возникает потенциал действия (ПД), который распространяется в обе стороны аксона по закону "все или ничего". Другой тип энергозависимых ионных каналов - калиевые каналы, отвечают за процессы реполяризации, то есть нисходящую фазу потенциала действия. Концентрация ионов калия во внутренней среде клетки гораздо выше, чем во внешней. После открытия натриевых каналов и деполяризации в начале формирования потенциала действия происходит активация калиевых каналов, способствуя выходу ионов калия из клетки, с последующей реполяризацией до уровня близкого потенциалу покоя.

По нервным волокнам потенциал действия 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 волокну зависит от расстояния, на которое деполяризация может одномоментно распространяться по аксону от активной зоны. Согласно теории сальтаторного проведения ПД, миелин значительно увеличивает поперечное сопротивление в области муфты (участки аксона между перехватами Ранвье, покрытые липидным веществом из шванновских клеток, имеющие высокое сопротивление), в то время как, в области перехвата сопротивление нормальное. Поэтому, когда аксон становиться активным, выход локальных токов затруднен в области муфты и происходит в области перехвата. Результирующая деполяризация запускает ПД в ближних перехватах. В немиелинизированных волокнах нервное возбуждение распространяется очень маленькими шажками, что объясняет гораздо большую скорость проведения по миелиновым волокнам.

Особый вклад в генерацию ВП вносят возбуждающие и тормозные постсинаптические потенциалы (ВПСП и ТПСП) дендритных волокон коры или различных ядер мозга. Тормозящий и возбуждающий эффекты на постсинаптическую мембрану зависят от типа нейромедиатора. В возбуждающих синапсах нейромедиатор 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 и распространения ПД необходимо возбуждающее синаптическое воздействие от нескольких синапсов, торможение же ограничивает распространение ПД на соседние нейроны и тем самым ограничивает передачу возбуждения. Суммация возбуждения и торможения на нейроне является одним из основных принципов функционирования ЦНС.

Выделение ВП. Сложность регистрации ВП заключается в том, что ответы мозга значительно ниже активности спонтанной ритмики ЭЭГ и других сигналов, но имеют с ними общий спектр. Основным методом, который используется в настоящее время для выделения ВП, является метод синхронного накопления и усреднения. Сущность метода заключается в многократной подаче стимулов и суммации каждого последующего ответа с предыдущими. Вместо методики синхронного накопления часто применяют метод когерентного усреднения, когда ответы не только суммируют, но и делят на число суммаций. После нескольких десятков усреднений соотношение ВП к шуму спонтанной ритмики ЭЭГ достаточно, чтобы достоверно выделить сигнал ВП. К шумам относят все процессы, не связанные со стимулом, которыми могут являться как ритмы спонтанной ЭЭГ, так и различные артефакты (аппаратные и физиологические).

Для записи ВП применяют чашечковые или игольчатые электроды, позволяющие обеспечить хороший контакт с поверхностью головы. Используется предварительная обработка кожи в месте установки регистрирующего электрода и наложение проводящей пасты непосредственно на сам электрод для достижения хорошего импеданса. В зависимости от вида обследования в качестве точек расположения электродов используется международная стандартная система отведений «10-20%».

С помощью метода синхронного накопления и когерентного усреднения могут быть выделены различные ответы мозга, связанные со стимулом или с какими-то повторяющимися событиями. В зависимости от вида подаваемого стимула выделяют несколько видов ВП: зрительные, соматосенсорные, слуховые, когнитивные, моторные, тактильные.

В каждом выделеном ответе на многократные стимулы, исследователь пытается выявить и отдифференцировать основные компоненты ответа, связанные с прохождением афферентного сигнала через релейные ядра в кору головного мозга. ВП также классифицируют по условиям их выделения в определенном диапозоне частот. До 10 кГц выделют коротколатентные ВП, ответы в диапозоне ЭЭГ частот выделяют длиннолатентные ВП. Также выделяют потенциалы ближнего поля, когда исследуемая зона находится близко к отводящим электродам и потенциалы отдаленного поля, когда исследуемая область отдалена от регистрирующего электрода.