Страница:
Могут возразить, что в реальных условиях при эпилепсии на ЭЭГ встречаются не только эпилептиформная активность, медленные волны и пароксизмальная, все замедляющаяся активность. При некоторых формах эпилепсии наиболее характерным оказывается феномен пароксизмальной пик-волновой активности, воспроизводящийся при электрическом раздражении таламических структур (Jung, 1954). Однако его, по-видимому, вполне правомерно можно рассматривать как частный случай, подтверждающий правило. В этом случае в связи с расположением эпилептогенного очага в области одного из звеньев синхронизирующей системы и собственно болезненные, и защитные проявления оказываются неразрывно связанными. Данные о динамике нейронной активности во время острой и медленной фаз феномена могут рассматриваться как аргументы в пользу выдвигаемой концепции (Pollen, 1964; Gloor, 1972). Реальной проверкой верности рассмотренных выше представлений явилось воздействие через вживленные электроды на эпилептогенные очаги слабым синусоидальным током, по периоду сопоставимым с дельтаволнами ЭЭГ (Бехтерева, 1980а). Это воздействие приводило к местному значительному уменьшению выраженности или исчезновению эпилептогенеза.
ЭЭГ очень широко использовалась и для изучения нейрофизиологических механизмов условнорефлекторной деятельности животных и человека и мыслительной деятельности человека. Начало этому положено основополагающей экспериментальной работой М. Н. Ливанова и К. Л. Полякова (1945). Многочисленные дальнейшие исследования уточняли и развивали основные положения условнорефлекторной теории. Однако в физиологию высшей нервной (психической) деятельности человека электроэнцефалография в сочетании с условно-рефлекторной методикой и простейшими психологическими тестами внесла сравнительно небольшой вклад. Широко известна публикация Гасто с соавторами (Gastaiit et al., 1957a, 1957b), в которой обобщены результаты работ разных одновременно и по одной программе работавших лабораторий. В ней показано, как в зависимости от исходного фона изменяется альфа-ритм на ЭЭГ при реализации положительных и тормозных условных рефлексов, но не вскрыты какие-либо новые механизмы условного рефлекса. Оценивая эти работы, правомерно констатировать, что в них описаны электроэнцефалографические корреляты условного рефлекса у человека. Новые материалы к характеристике взаимодействия различных областей мозга человека при психической деятельности по данным ЭЭГ были получены при использовании приема электроэнцефалоскопии с обработкой данных на ЭВМ М. Н. Ливановым с сотрудниками (Ливанов, 1972). Электроэнцефалография в этом случае как будто мало себя оправдала.
Следует учитывать, однако, что для изучения нейрофизиологических механизмов сложнейших видов деятельности человека до самых последних лет использовалась та же ЭЭГ, что и в клинико-физиологических исследованиях, то есть ЭЭГ сравнительно узкого спектра и наибольшей амплитуды сигнала. Относительно недавно для этой цели стали регистрировать слабые высокочастотные сигналы (Brown et al., 1976, и др.). Результаты первых исследований показали, что, по-видимому, этот путь перспективен и позволяет перешагнуть через «ограничения ограниченного спектра» ЭЭГ. Расшифровка записи биопотенциалов, осуществляемой при достаточно продуманном психологическом эксперименте, позволила обнаружить признаки семантической дифференциации слов. В этом направлении предстоит еще большая работа, которая определит перспективы и ограничения указанного аспекта исследований. Очевидно удастся также уточнить, в каких соотношениях находятся так называемая обычная ЭЭГ и этот слабый сигнал, отражают ли они один процесс или речь идет не только о расширении спектра, но и о регистрации несколько иного явления (что значительно более вероятно).
Как видим, возможности ЭЭГ не так уж ограничены, причем с новыми техническими решениями открываются и новые перспективы ее применения. Появляются все более совершенные приемы анализа ЭЭГ, как повышающие общую информативность данных, так и целенаправленно извлекающие информацию, адекватную определенной задаче. В этом плане интересны исследования, проводимые К. К. Монаховым (1981) и Е. А. Григорьевой с соавторами (1981). Е. А. Григорьева показала возможность выделения при компьютерном анализе ЭЭГ нейрофункциональных структур, на основе которых возможна дифференциальная диагностика различных форм депрессии. Однако ошибочно думать, что именно в этом случае примат принадлежит техническим возможностям исследователя. Как и в подавляющем большинстве других направлений биологических исследований, в развитии нейрофизиологии примат принадлежит физиологической (или общебиологической) идее, хотя возможности выдвижения и особенно подтверждения ее действительно в значительной мере зависят от методики и технических условий эксперимента. Это положение можно проиллюстрировать следующим примером.
Одна из современных задач в лечении эпилепсии и других болезней мозга – управление его функциональным состоянием. Общая идея заключается в том, чтобы, ориентируясь на какой-то определенный электрический показатель мозга, подать на модулирующие зоны мозга электрический сигнал через внешнюю цепь, в которую включены и анализирующее устройство, и прибор для подачи тока (в данном случае неважно, идет ли речь о телеметрическом или стационарном управлении состоянием мозга). Разработаны приемы анализа ЭЭГ с выделением эпизодически проявляющихся эпилептиформных признаков. Оптимально – закладывать в ЭВМ формализованное описание именно этих признаков и осуществлять в дальнейшем в реальном времени исследования поиска его аналогов в текущей ЭЭГ (эталонный поиск). Предположительная схема была такой: возникает состояние, оно детектируется на основе слежения на ЭЭГ и затем подавляется.
Технические решения были приемлемыми. Техническая сторона схемы работала. Однако успех в модуляции состояния больного мозга, подавлении эпилептогенеза был переменным. В связи с этим для подобных целей предложено использовать электроэнцефалографические корреляты не уже развившегося или развивающегося состояния, а того отрезка (или – и того отрезка) ЭЭГ, который по времени непосредственно предшествовал патологической реакции (Данько и др., 1976). Именно этот путь, основанный на физиологической идее ориентации на наиболее активный процесс – формирование реакции, как будто открывает новые перспективы в воздействии на больной мозг. И именно этот прием, предложенный на основе физиологической идеи, нашел полное подтверждение в исследованиях активности нейронных популяций мозга человека. Сигнал, управляющий словесным ответом, появляется в мозгу ранее ответа (Бехтерева и др., 1971). Для того чтобы использовать при анализе импульсной активности тот же эталонный машинный поиск, оказалось необходимым включить в эталон формализованные описания импульсной активности с обязательным учетом краткого (40– 60 мс в этих условиях) периода, предшествующего собственно нейрофизиологическому корреляту реакции – произнесенному слову. Иными словами, чтобы отыскать с помощью ЭВМ и соответствующих программ момент, когда произнесено слово или когда то же состояние возникло в мозгу, но по каким-либо внутренним или внешним причинам слово не было произнесено, необходимо в эталон включать и важнейший период формирования, предшествующий внешнему проявлению реакции.
Вполне понятно, что переходу на этот новый уровень, безусловно, способствовала техника, позволившая реализовать эталонный поиск. Но именно физиологическая мысль определила новый этап разработки проблемы модуляции состояния мозга.
Как указывалось выше, ЭЭГ – один из очень распространенных физиологических приемов оценки функционального состояния мозга. Однако, если попробовать дать пространственновременну́ю и особенно количественную оценку функционального состояния, то нередко это окажется очень сложным и при исследовании больного и здорового мозга. В то же время, обсуждая проблему характеристики функционального состояния мозга, с самого начала, чтобы не возникло ненужных недоразумений, необходимо подчеркнуть: хотя и может быть предложен ряд физиологических показателей, более удобных, особенно для количественной характеристики функционального состояния мозга, они оказываются уступающими ЭЭГ в информативности или в общности. Короче, использование других приемов характеристики функционального состояния мозга неальтернативно по отношению к ЭЭГ.
Длительное изучение динамики сверхмедленных физиологических процессов (СМФП) в рамках комплексного метода изучения мозга, позволяющего сравнивать возможности разных показателей, обнаружило, что наиболее просто и вполне приемлемо по точности для решения многих задач количественные данные о пространственной мозаике и временно�
й динамике могут быть получены с помощью одной из составляющих СМФП головного мозга – уровня устойчивого потенциала милливольтового диапазона (Илюхина, 1977), или омега-потенциала (Илюхина, 1982а, 1986).
Технически возможно измерять величины омега-потенциала одновременно с большого количества точек. Естественно, запись оказывается более надежной в том случае, если контакт электродов с мозгом прямой. Но практика показывает, что и при записи с поверхности черепа оказывается возможным получить достаточно убедительные данные именно о СМФП, в частности, об омега-потенциале и других их видах меньшей амплитуды и более динамичных (дзета-, тау– и эпсилон-волн). Исследование мозаики и динамики наиболее медленных физиологических процессов позволяет получить количественные профили функционального состояния различных отделов мозга – трехмерный паттерн, представляющий данные об интенсивности, продолжительности изменений в мозгу и распределенности этих изменений в пространстве мозга (Илюхина и др., 1981).
Физиологические исследования показывают, что омегапотенциал отражает уровень относительно стабильного функционирования и является физиологическим показателем, определяющим состояние мозговых структур и протекание целого ряда других биоэлектрических процессов. «Включение» или «невключение» структуры в деятельность в значительной мере определяется или опосредуется сверхмедленным физиологическим процессом – уровнем омега-потенциала, изменение которого меняет функциональный спектр структуры (Бехтерева и др., 1970).
Так, принципиально полифункциональное нейронное сообщество может проявляться в зависимости от уровня СМФП как звено системы обеспечения эмоциональных реакций, собственно мыслительной деятельности или движения, а в милливольтовом диапазоне значений величин устойчивого потенциала (омега-потенциал) некоторые структуры оказываются не только потенциально, но и реально полифункциональными. Уровень СМФП (омега-потенциал) зависит от ряда факторов и, в частности, определяя реакцию на приходящий сигнал, может вслед за этим меняться сам; он изменяется под влиянием средств, которые влияют на центральную биохимическую медиацию, и может быть соответственно и свидетельством ее изменения и теснейшим образом связан и с другими биохимическими процессами мозга. Он определяет условия для реализации деятельности и меняется при ее протекании.
Создается впечатление, что взаимосвязанные в разных областях мозга изменения омега-потенциала существенно участвуют в важнейшем процессе организации («задействовании») сложных многозвеньевых мозговых систем при различных видах деятельности – до конца не расшифрованном процессе, который на основе одной только импульсной передачи не всегда находит достаточно удовлетворяющее реальности объяснение.
Подробное изучение СМФП при различных функциональных состояниях и заболеваниях мозга – дело настоящего и ближайшего будущего, тот методический и смысловой путь, по которому, несомненно, пойдет большое количество исследований динамики функционального состояния мозга. Накапливается все большее количество данных о динамике СМФП в различных органах и тканях организма (Илюхина и др., 1981, 1983; Илюхина, 1982а, 1983; Илюхина, Хабаева, 1984). Эти материалы закладывают основы для изучения на принципиально новом уровне соотношения состояний и динамики активности мозга и печени, мозга и мышц и т. д. Иными словами, при использовании, по-видимому, универсальных для многих тканей организма СМФП окажется возможным оптимально адекватно исследовать центральную регуляцию, взаимовлияние органов и, более того, межсистемные взаимодействия.
СМФП используются с успехом и для других целей. Колебания СМФП в пределах милливольт и сотен микровольт являются одним из оптимальных приемов изучения мозговой системы обеспечения различных процессов, и прежде всего – эмоций.
Н. П. Бехтерева и Д. К. Камбарова (1984, 1985) в многочисленных работах показали, что СМФП являются наиболее адекватным физиологическим языком исследования структурнофункциональной и нейрофизиологической организации мозговой системы обеспечения эмоций, пригодным и для клиники и для эксперимента. Работами В. М. Смирнова и других сотрудников лаборатории было показано соотношение этого мозгового показателя развития эмоций с традиционным периферическим показателем – кожно-гальванической реакцией (Грекова, 1975).
Надежный прием – запись СМФП при эмоциональных реакциях – сейчас применяется в лечении больных с целью предупреждения воздействий на эмоционально значимые зоны, не позволяя развиться нежелательным поведенческим реакциям. Ту же службу он может выполнить и при других болезнях мозга. А при тех болезнях, где целесообразна именно модуляция эмоционального состояния, данный прием помогает нахождению зон предположительного воздействия.
В спектре возможностей СМФП для изучения механизмов здорового и больного мозга нельзя не учесть слабое по интенсивности (микровольты и десятки микровольт) условное негативное отклонение потенциала (CNV), или волну ожидания (Е-волну), открытую в 1963 году Греем Уолтером. Грей Уолтер, а за ним и многие другие (Walter, 1964; Кануников, 1982; Кануников, Дорошенко, 1982) показали, что в состоянии готовности к действию, в период, когда человек принимает решение, с коры мозга и соответственно с поверхности кожи черепа можно зарегистрировать слабый медленный сигнал, по интенсивности соизмеримый с сигналом ЭЭГ. По-видимому, феномен отклонения медленных электрических процессов большей интенсивности при эмоциональных реакциях и волна ожидания – физиологически принципиально события одного порядка, но разного количественного выражения, хотя они различаются не только количественно. Уточнение сходства и различия этих процессов – несомненно важная задача, хотя бы потому, что она позволит по ходу исследований расширить возможности использования медленных процессов при изучении здорового и больного мозга. Например, волна ожидания рассматривалась первоначально, в частности Греем Уолтером, как исключительно корковый электрический феномен. Наши исследования (Бехтерева, Чернышева, 1968) показали, что этот процесс может быть зарегистрирован и в подкорке, причем раньше, чем в коре. Если в коре он может не проявиться сразу, а как бы вырабатываться по мере повторения тестов, создающих желаемую ситуацию, то в подкорке его нередко удается обнаружить уже при первом или самых первых сочетаниях индифферентного стимула со стимулом, побуждающим к действию. При этом появление аналогичного феномена в коре может запаздывать, причем большой интерес представляет соотношение появления во времени волны ожидания в разных структурах мозга.
Дальнейшее изучение этого процесса позволит показать, за счет каких структурно-функциональных образований организуется процесс принятия решения, уточнить иерархию и, хотя бы частично, физиологический вклад различных образований мозга в этот процесс. Исследование сдвигов медленных электрических процессов при эмоциональных реакциях по аналогии с возможностями, обнаруженными при изучении волны ожидания, может быть проведено не только для изучения пространственной организации системы обеспечения эмоций в мозгу. Большой интерес может представить изучение этих событий во времени. Не исключено, что в этих условиях на протяжении одного исследования удастся подсмотреть не только вовлечение дополнительных структур мозга в обеспечение эмоционально-психической реакции, но и явление минимизации звеньев системы по мере повторения сходных реакций. Если это удастся, то наблюдения могут оказаться одним из ключей к расшифровке процесса минимизации звеньев мозговых систем в онтогенезе, важность которого для физиологии здорового и больного мозга обсуждалась нами ранее (Бехтерева и др., 1977б, 1978) и будет обсуждена более подробно и в данной книге. Отсутствие минимизации по крайней мере гибких звеньев системы обеспечения эмоциональной реакции или, наоборот, увеличение их числа, если оно обнаружится, будут служить поводом к оценке данного эмоционального состояния как труднокорригируемого, а с учетом некоторых представлений, в частности П. К. Анохина (1968), как предпосылки к вовлечению мозга (организма) в невротическое состояние.
Исследование СМФП открывает широкие перспективы для понимания механизмов мозга. Их избирательность для изучения определенных процессов выявилась в рамках комплексного метода. В свою очередь, при оценке перспектив изучения СМФП важно подчеркнуть, что использование ряда показателей в пределах самих СМФП и сочетанное применение всех или адекватного набора из ряда составляющих комплексного метода повышают эффективность исследований, ибо результаты сочетанного использования ряда методик для изучения физиологических процессов больше суммы результатов использования каждой методики в отдельности.
Все большее место в изучении физиологии здорового и больного мозга занимает метод вызванных потенциалов (ВП), особенно при одновременной записи ЭЭГ. Долгое время метод ВП был одним из признанных приемов изучения функциональной анатомии мозга, способом регистрации вызванных ответов на адекватный сигнал, подаваемый через сенсорные входы или электрическое раздражение периферических или центральных нервных структур. Значение метода в этом плане осталось тем же, но сфера его применения все расширяется. Так, метод ВП, зарегистрированных вместе с ЭЭГ, представил в клинике, в частности при эпилепсии, данные той степени надежности, на основе которых оказывалось возможным достаточно характеризовать состояние больных, функциональное состояние эпилептизированного мозга. Регистрация и анализ ВП и ЭЭГ одновременно с многих отведений поверхности кожи черепа предлагаются в качестве основного метода для предварительной компьютерной статистической диагностики поражений мозга (John, 1977). Не исключено, что это методическое сочетание окажется полезным при многих патологических состояниях.
Накапливается все больше сведений (Королькова и др., 1981; Альтман, 1984; Жирмунская, Анохина, 1984) о возможности соотносить характеристики вызванного потенциала с эмоциональной реакцией и достаточно сложным, семантически значимым входным сигналом. Развитие исследований неизбежно отсеет увлечения в этом вопросе, однако полученные данные свидетельствуют о большой информативности метода для изучения физиологических возможностей здорового мозга и позволяют получать материалы к оценке нарушений переработки информации при развитии заболевания. Так, в частности, с помощью метода ВП объективно подтверждено, что неблагоприятное течение эпилепсии характеризуется нарушением и тех механизмов мозга, которые связаны с восприятием и переработкой информации.
В методическом руководстве (под редакцией В. Б. Гречина, 1977) рассмотрены результаты и возможности использования практически всех физиологических методов, применяемых при изучении физиологии здорового и больного мозга. В данном случае, когда рассматриваются не методики, а принципиальные возможности, открывающиеся в физиологии здорового и больного мозга человека при их использовании, соответствующие аспекты подробно освещены лишь в отношении тех методов, традиционных или нетрадиционных, где более или менее существенно пересмотрены их возможности и прежде всего в сторону расширения.
Регистрация неэлектрического показателя – напряжения кислорода – сейчас все шире используется по прямому назначению для оценки напряжения кислорода в ткани мозга (Cooper et al., 1966; Гречин, 1972; Шахнович и др., 1974; Гречин, Боровикова, 1982). Этот метод дает ориентировочные данные относительно близости внутримозгового электрода в сером или белом веществе. Колебания напряжения кислорода неодинаковы в различных структурах, и поэтому характеристики спектра этих колебаний могут быть использованы как дополнительные данные при уточнении расположения электрода. Так же как и медленные колебания, этот показатель можно использовать при соответствующих пробах для изучения структурно-функциональной организации мозга, для выявления звеньев мозговой системы обеспечения той или иной деятельности. Так, регистрируя напряжение кислорода при интеллектуально-мнестических пробах, удалось выявить изменения в состоянии отдельных мозговых структур, а затем все большего их числа при пробах на краткосрочную и долгосрочную память.
Если данные о структурно-функциональном обеспечении краткосрочной памяти представили материал о вовлечении первоначально достаточно большого числа мозговых зон в упомянутый процесс, то путем удлинения сроков между предъявлением пробы и ее воспроизведением удалось обнаружить реорганизацию системы, участвующей в обеспечении этой деятельности, и прежде всего – в сторону уменьшения числа ее звеньев. В этих исследованиях вновь выявилась необходимость повысить информативность применяемого метода, использовать методический комплекс. Сочетанное измерение напряжения кислорода в тканях и скорости кровотока позволило более точно судить о близости электрода к артериальному сосуду и способствовало пониманию физиологической сущности направления колебаний напряжения кислорода в тканях. С этой же целью проводилось и исследование импеданса в тканях мозга (Гречин, 1975; Гречин, Боровикова, 1982). Можно надеяться, что в таком расширенном варианте данный методический комплекс позволит глубже проникнуть в физиологические аспекты долгосрочной памяти (Adey, 1977; Михальцев, 1978). Для расшифровки физиологической сущности фаз колебаний напряжения кислорода в тканях применяется одновременная регистрация этого показателя и мультиклеточной импульсной активности (Бундзен и др., 1975а, 1975б). При этом оказывается возможным получить одновременно материалы и о физиологических свойствах различных нейронов, и о механизмах памяти. В этом плане нуждаются в дальнейшем подтверждении и расшифровке материалы об участии в процессах памяти по крайней мере двух типов нейронов, играющих разную физиологическую роль и работающих соотносимо с разными фазами колебаний напряжения кислорода. Ю. Д. Кропотов (1979а) описывает нейроны, активность которых учащается на восходящей и на нисходящей фазах волн напряжения кислорода.
Методические трудности при изучении свойств отдельных нейронов в начале этих исследований были значительными в эксперименте и гораздо бо́льшими при их проведении у человека. Однако постоянно оправдывающий себя тезис о возможности прогресса в лечении и диагностике заболеваний, понимания генеза общих и частных проявлений болезней мозга лишь на основе фундаментальных исследований ставил задачу использовать наиболее тонкие методы изучения мозга человека. Так, клиника настоятельно требует достаточно надежных методов, с помощью которых можно решать вопрос и о лечебно оправданных деструктивных воздействиях на различные зоны мозга. Для уточнения расположения диагностико-лечебного электрода в головном мозгу в числе других способов в ряде клиник применяется регистрация импульсной активности нейронов (ИАН) (Albe-Fessard, 1965; Бехтерева, 1974, 1980б; Раева, 1977; Гоголицын, Кропотов, 1983; Бехтерева и др., 1985а).
Регистрация ИАН во время так называемых одномоментных стереотаксических операций при паркинсонизме проводится непосредственно в операционной по ходу погружения электрода.
Характер ИАН в разных структурах различен, что дает опорные данные для их опознания. При этом в ряде таламических структур обнаруживаются вспышки ритмических разрядов нейронов, совпадающих с ритмом тремора конечностей, опережающих его и запаздывающих по отношению к нему. Работы С. Н. Раевой и соавторов (1982, 1985) показывают, что такого рода исследования позволяют не только выявлять в мозгу так называемую треморогенную систему, но и уточнять значение этих зон в обеспечении двигательной функции.
ЭЭГ очень широко использовалась и для изучения нейрофизиологических механизмов условнорефлекторной деятельности животных и человека и мыслительной деятельности человека. Начало этому положено основополагающей экспериментальной работой М. Н. Ливанова и К. Л. Полякова (1945). Многочисленные дальнейшие исследования уточняли и развивали основные положения условнорефлекторной теории. Однако в физиологию высшей нервной (психической) деятельности человека электроэнцефалография в сочетании с условно-рефлекторной методикой и простейшими психологическими тестами внесла сравнительно небольшой вклад. Широко известна публикация Гасто с соавторами (Gastaiit et al., 1957a, 1957b), в которой обобщены результаты работ разных одновременно и по одной программе работавших лабораторий. В ней показано, как в зависимости от исходного фона изменяется альфа-ритм на ЭЭГ при реализации положительных и тормозных условных рефлексов, но не вскрыты какие-либо новые механизмы условного рефлекса. Оценивая эти работы, правомерно констатировать, что в них описаны электроэнцефалографические корреляты условного рефлекса у человека. Новые материалы к характеристике взаимодействия различных областей мозга человека при психической деятельности по данным ЭЭГ были получены при использовании приема электроэнцефалоскопии с обработкой данных на ЭВМ М. Н. Ливановым с сотрудниками (Ливанов, 1972). Электроэнцефалография в этом случае как будто мало себя оправдала.
Следует учитывать, однако, что для изучения нейрофизиологических механизмов сложнейших видов деятельности человека до самых последних лет использовалась та же ЭЭГ, что и в клинико-физиологических исследованиях, то есть ЭЭГ сравнительно узкого спектра и наибольшей амплитуды сигнала. Относительно недавно для этой цели стали регистрировать слабые высокочастотные сигналы (Brown et al., 1976, и др.). Результаты первых исследований показали, что, по-видимому, этот путь перспективен и позволяет перешагнуть через «ограничения ограниченного спектра» ЭЭГ. Расшифровка записи биопотенциалов, осуществляемой при достаточно продуманном психологическом эксперименте, позволила обнаружить признаки семантической дифференциации слов. В этом направлении предстоит еще большая работа, которая определит перспективы и ограничения указанного аспекта исследований. Очевидно удастся также уточнить, в каких соотношениях находятся так называемая обычная ЭЭГ и этот слабый сигнал, отражают ли они один процесс или речь идет не только о расширении спектра, но и о регистрации несколько иного явления (что значительно более вероятно).
Как видим, возможности ЭЭГ не так уж ограничены, причем с новыми техническими решениями открываются и новые перспективы ее применения. Появляются все более совершенные приемы анализа ЭЭГ, как повышающие общую информативность данных, так и целенаправленно извлекающие информацию, адекватную определенной задаче. В этом плане интересны исследования, проводимые К. К. Монаховым (1981) и Е. А. Григорьевой с соавторами (1981). Е. А. Григорьева показала возможность выделения при компьютерном анализе ЭЭГ нейрофункциональных структур, на основе которых возможна дифференциальная диагностика различных форм депрессии. Однако ошибочно думать, что именно в этом случае примат принадлежит техническим возможностям исследователя. Как и в подавляющем большинстве других направлений биологических исследований, в развитии нейрофизиологии примат принадлежит физиологической (или общебиологической) идее, хотя возможности выдвижения и особенно подтверждения ее действительно в значительной мере зависят от методики и технических условий эксперимента. Это положение можно проиллюстрировать следующим примером.
Одна из современных задач в лечении эпилепсии и других болезней мозга – управление его функциональным состоянием. Общая идея заключается в том, чтобы, ориентируясь на какой-то определенный электрический показатель мозга, подать на модулирующие зоны мозга электрический сигнал через внешнюю цепь, в которую включены и анализирующее устройство, и прибор для подачи тока (в данном случае неважно, идет ли речь о телеметрическом или стационарном управлении состоянием мозга). Разработаны приемы анализа ЭЭГ с выделением эпизодически проявляющихся эпилептиформных признаков. Оптимально – закладывать в ЭВМ формализованное описание именно этих признаков и осуществлять в дальнейшем в реальном времени исследования поиска его аналогов в текущей ЭЭГ (эталонный поиск). Предположительная схема была такой: возникает состояние, оно детектируется на основе слежения на ЭЭГ и затем подавляется.
Технические решения были приемлемыми. Техническая сторона схемы работала. Однако успех в модуляции состояния больного мозга, подавлении эпилептогенеза был переменным. В связи с этим для подобных целей предложено использовать электроэнцефалографические корреляты не уже развившегося или развивающегося состояния, а того отрезка (или – и того отрезка) ЭЭГ, который по времени непосредственно предшествовал патологической реакции (Данько и др., 1976). Именно этот путь, основанный на физиологической идее ориентации на наиболее активный процесс – формирование реакции, как будто открывает новые перспективы в воздействии на больной мозг. И именно этот прием, предложенный на основе физиологической идеи, нашел полное подтверждение в исследованиях активности нейронных популяций мозга человека. Сигнал, управляющий словесным ответом, появляется в мозгу ранее ответа (Бехтерева и др., 1971). Для того чтобы использовать при анализе импульсной активности тот же эталонный машинный поиск, оказалось необходимым включить в эталон формализованные описания импульсной активности с обязательным учетом краткого (40– 60 мс в этих условиях) периода, предшествующего собственно нейрофизиологическому корреляту реакции – произнесенному слову. Иными словами, чтобы отыскать с помощью ЭВМ и соответствующих программ момент, когда произнесено слово или когда то же состояние возникло в мозгу, но по каким-либо внутренним или внешним причинам слово не было произнесено, необходимо в эталон включать и важнейший период формирования, предшествующий внешнему проявлению реакции.
Вполне понятно, что переходу на этот новый уровень, безусловно, способствовала техника, позволившая реализовать эталонный поиск. Но именно физиологическая мысль определила новый этап разработки проблемы модуляции состояния мозга.
Как указывалось выше, ЭЭГ – один из очень распространенных физиологических приемов оценки функционального состояния мозга. Однако, если попробовать дать пространственновременну́ю и особенно количественную оценку функционального состояния, то нередко это окажется очень сложным и при исследовании больного и здорового мозга. В то же время, обсуждая проблему характеристики функционального состояния мозга, с самого начала, чтобы не возникло ненужных недоразумений, необходимо подчеркнуть: хотя и может быть предложен ряд физиологических показателей, более удобных, особенно для количественной характеристики функционального состояния мозга, они оказываются уступающими ЭЭГ в информативности или в общности. Короче, использование других приемов характеристики функционального состояния мозга неальтернативно по отношению к ЭЭГ.
Длительное изучение динамики сверхмедленных физиологических процессов (СМФП) в рамках комплексного метода изучения мозга, позволяющего сравнивать возможности разных показателей, обнаружило, что наиболее просто и вполне приемлемо по точности для решения многих задач количественные данные о пространственной мозаике и временно�
й динамике могут быть получены с помощью одной из составляющих СМФП головного мозга – уровня устойчивого потенциала милливольтового диапазона (Илюхина, 1977), или омега-потенциала (Илюхина, 1982а, 1986).
Технически возможно измерять величины омега-потенциала одновременно с большого количества точек. Естественно, запись оказывается более надежной в том случае, если контакт электродов с мозгом прямой. Но практика показывает, что и при записи с поверхности черепа оказывается возможным получить достаточно убедительные данные именно о СМФП, в частности, об омега-потенциале и других их видах меньшей амплитуды и более динамичных (дзета-, тау– и эпсилон-волн). Исследование мозаики и динамики наиболее медленных физиологических процессов позволяет получить количественные профили функционального состояния различных отделов мозга – трехмерный паттерн, представляющий данные об интенсивности, продолжительности изменений в мозгу и распределенности этих изменений в пространстве мозга (Илюхина и др., 1981).
Физиологические исследования показывают, что омегапотенциал отражает уровень относительно стабильного функционирования и является физиологическим показателем, определяющим состояние мозговых структур и протекание целого ряда других биоэлектрических процессов. «Включение» или «невключение» структуры в деятельность в значительной мере определяется или опосредуется сверхмедленным физиологическим процессом – уровнем омега-потенциала, изменение которого меняет функциональный спектр структуры (Бехтерева и др., 1970).
Так, принципиально полифункциональное нейронное сообщество может проявляться в зависимости от уровня СМФП как звено системы обеспечения эмоциональных реакций, собственно мыслительной деятельности или движения, а в милливольтовом диапазоне значений величин устойчивого потенциала (омега-потенциал) некоторые структуры оказываются не только потенциально, но и реально полифункциональными. Уровень СМФП (омега-потенциал) зависит от ряда факторов и, в частности, определяя реакцию на приходящий сигнал, может вслед за этим меняться сам; он изменяется под влиянием средств, которые влияют на центральную биохимическую медиацию, и может быть соответственно и свидетельством ее изменения и теснейшим образом связан и с другими биохимическими процессами мозга. Он определяет условия для реализации деятельности и меняется при ее протекании.
Создается впечатление, что взаимосвязанные в разных областях мозга изменения омега-потенциала существенно участвуют в важнейшем процессе организации («задействовании») сложных многозвеньевых мозговых систем при различных видах деятельности – до конца не расшифрованном процессе, который на основе одной только импульсной передачи не всегда находит достаточно удовлетворяющее реальности объяснение.
Подробное изучение СМФП при различных функциональных состояниях и заболеваниях мозга – дело настоящего и ближайшего будущего, тот методический и смысловой путь, по которому, несомненно, пойдет большое количество исследований динамики функционального состояния мозга. Накапливается все большее количество данных о динамике СМФП в различных органах и тканях организма (Илюхина и др., 1981, 1983; Илюхина, 1982а, 1983; Илюхина, Хабаева, 1984). Эти материалы закладывают основы для изучения на принципиально новом уровне соотношения состояний и динамики активности мозга и печени, мозга и мышц и т. д. Иными словами, при использовании, по-видимому, универсальных для многих тканей организма СМФП окажется возможным оптимально адекватно исследовать центральную регуляцию, взаимовлияние органов и, более того, межсистемные взаимодействия.
СМФП используются с успехом и для других целей. Колебания СМФП в пределах милливольт и сотен микровольт являются одним из оптимальных приемов изучения мозговой системы обеспечения различных процессов, и прежде всего – эмоций.
Н. П. Бехтерева и Д. К. Камбарова (1984, 1985) в многочисленных работах показали, что СМФП являются наиболее адекватным физиологическим языком исследования структурнофункциональной и нейрофизиологической организации мозговой системы обеспечения эмоций, пригодным и для клиники и для эксперимента. Работами В. М. Смирнова и других сотрудников лаборатории было показано соотношение этого мозгового показателя развития эмоций с традиционным периферическим показателем – кожно-гальванической реакцией (Грекова, 1975).
Надежный прием – запись СМФП при эмоциональных реакциях – сейчас применяется в лечении больных с целью предупреждения воздействий на эмоционально значимые зоны, не позволяя развиться нежелательным поведенческим реакциям. Ту же службу он может выполнить и при других болезнях мозга. А при тех болезнях, где целесообразна именно модуляция эмоционального состояния, данный прием помогает нахождению зон предположительного воздействия.
В спектре возможностей СМФП для изучения механизмов здорового и больного мозга нельзя не учесть слабое по интенсивности (микровольты и десятки микровольт) условное негативное отклонение потенциала (CNV), или волну ожидания (Е-волну), открытую в 1963 году Греем Уолтером. Грей Уолтер, а за ним и многие другие (Walter, 1964; Кануников, 1982; Кануников, Дорошенко, 1982) показали, что в состоянии готовности к действию, в период, когда человек принимает решение, с коры мозга и соответственно с поверхности кожи черепа можно зарегистрировать слабый медленный сигнал, по интенсивности соизмеримый с сигналом ЭЭГ. По-видимому, феномен отклонения медленных электрических процессов большей интенсивности при эмоциональных реакциях и волна ожидания – физиологически принципиально события одного порядка, но разного количественного выражения, хотя они различаются не только количественно. Уточнение сходства и различия этих процессов – несомненно важная задача, хотя бы потому, что она позволит по ходу исследований расширить возможности использования медленных процессов при изучении здорового и больного мозга. Например, волна ожидания рассматривалась первоначально, в частности Греем Уолтером, как исключительно корковый электрический феномен. Наши исследования (Бехтерева, Чернышева, 1968) показали, что этот процесс может быть зарегистрирован и в подкорке, причем раньше, чем в коре. Если в коре он может не проявиться сразу, а как бы вырабатываться по мере повторения тестов, создающих желаемую ситуацию, то в подкорке его нередко удается обнаружить уже при первом или самых первых сочетаниях индифферентного стимула со стимулом, побуждающим к действию. При этом появление аналогичного феномена в коре может запаздывать, причем большой интерес представляет соотношение появления во времени волны ожидания в разных структурах мозга.
Дальнейшее изучение этого процесса позволит показать, за счет каких структурно-функциональных образований организуется процесс принятия решения, уточнить иерархию и, хотя бы частично, физиологический вклад различных образований мозга в этот процесс. Исследование сдвигов медленных электрических процессов при эмоциональных реакциях по аналогии с возможностями, обнаруженными при изучении волны ожидания, может быть проведено не только для изучения пространственной организации системы обеспечения эмоций в мозгу. Большой интерес может представить изучение этих событий во времени. Не исключено, что в этих условиях на протяжении одного исследования удастся подсмотреть не только вовлечение дополнительных структур мозга в обеспечение эмоционально-психической реакции, но и явление минимизации звеньев системы по мере повторения сходных реакций. Если это удастся, то наблюдения могут оказаться одним из ключей к расшифровке процесса минимизации звеньев мозговых систем в онтогенезе, важность которого для физиологии здорового и больного мозга обсуждалась нами ранее (Бехтерева и др., 1977б, 1978) и будет обсуждена более подробно и в данной книге. Отсутствие минимизации по крайней мере гибких звеньев системы обеспечения эмоциональной реакции или, наоборот, увеличение их числа, если оно обнаружится, будут служить поводом к оценке данного эмоционального состояния как труднокорригируемого, а с учетом некоторых представлений, в частности П. К. Анохина (1968), как предпосылки к вовлечению мозга (организма) в невротическое состояние.
Исследование СМФП открывает широкие перспективы для понимания механизмов мозга. Их избирательность для изучения определенных процессов выявилась в рамках комплексного метода. В свою очередь, при оценке перспектив изучения СМФП важно подчеркнуть, что использование ряда показателей в пределах самих СМФП и сочетанное применение всех или адекватного набора из ряда составляющих комплексного метода повышают эффективность исследований, ибо результаты сочетанного использования ряда методик для изучения физиологических процессов больше суммы результатов использования каждой методики в отдельности.
Все большее место в изучении физиологии здорового и больного мозга занимает метод вызванных потенциалов (ВП), особенно при одновременной записи ЭЭГ. Долгое время метод ВП был одним из признанных приемов изучения функциональной анатомии мозга, способом регистрации вызванных ответов на адекватный сигнал, подаваемый через сенсорные входы или электрическое раздражение периферических или центральных нервных структур. Значение метода в этом плане осталось тем же, но сфера его применения все расширяется. Так, метод ВП, зарегистрированных вместе с ЭЭГ, представил в клинике, в частности при эпилепсии, данные той степени надежности, на основе которых оказывалось возможным достаточно характеризовать состояние больных, функциональное состояние эпилептизированного мозга. Регистрация и анализ ВП и ЭЭГ одновременно с многих отведений поверхности кожи черепа предлагаются в качестве основного метода для предварительной компьютерной статистической диагностики поражений мозга (John, 1977). Не исключено, что это методическое сочетание окажется полезным при многих патологических состояниях.
Накапливается все больше сведений (Королькова и др., 1981; Альтман, 1984; Жирмунская, Анохина, 1984) о возможности соотносить характеристики вызванного потенциала с эмоциональной реакцией и достаточно сложным, семантически значимым входным сигналом. Развитие исследований неизбежно отсеет увлечения в этом вопросе, однако полученные данные свидетельствуют о большой информативности метода для изучения физиологических возможностей здорового мозга и позволяют получать материалы к оценке нарушений переработки информации при развитии заболевания. Так, в частности, с помощью метода ВП объективно подтверждено, что неблагоприятное течение эпилепсии характеризуется нарушением и тех механизмов мозга, которые связаны с восприятием и переработкой информации.
В методическом руководстве (под редакцией В. Б. Гречина, 1977) рассмотрены результаты и возможности использования практически всех физиологических методов, применяемых при изучении физиологии здорового и больного мозга. В данном случае, когда рассматриваются не методики, а принципиальные возможности, открывающиеся в физиологии здорового и больного мозга человека при их использовании, соответствующие аспекты подробно освещены лишь в отношении тех методов, традиционных или нетрадиционных, где более или менее существенно пересмотрены их возможности и прежде всего в сторону расширения.
Регистрация неэлектрического показателя – напряжения кислорода – сейчас все шире используется по прямому назначению для оценки напряжения кислорода в ткани мозга (Cooper et al., 1966; Гречин, 1972; Шахнович и др., 1974; Гречин, Боровикова, 1982). Этот метод дает ориентировочные данные относительно близости внутримозгового электрода в сером или белом веществе. Колебания напряжения кислорода неодинаковы в различных структурах, и поэтому характеристики спектра этих колебаний могут быть использованы как дополнительные данные при уточнении расположения электрода. Так же как и медленные колебания, этот показатель можно использовать при соответствующих пробах для изучения структурно-функциональной организации мозга, для выявления звеньев мозговой системы обеспечения той или иной деятельности. Так, регистрируя напряжение кислорода при интеллектуально-мнестических пробах, удалось выявить изменения в состоянии отдельных мозговых структур, а затем все большего их числа при пробах на краткосрочную и долгосрочную память.
Если данные о структурно-функциональном обеспечении краткосрочной памяти представили материал о вовлечении первоначально достаточно большого числа мозговых зон в упомянутый процесс, то путем удлинения сроков между предъявлением пробы и ее воспроизведением удалось обнаружить реорганизацию системы, участвующей в обеспечении этой деятельности, и прежде всего – в сторону уменьшения числа ее звеньев. В этих исследованиях вновь выявилась необходимость повысить информативность применяемого метода, использовать методический комплекс. Сочетанное измерение напряжения кислорода в тканях и скорости кровотока позволило более точно судить о близости электрода к артериальному сосуду и способствовало пониманию физиологической сущности направления колебаний напряжения кислорода в тканях. С этой же целью проводилось и исследование импеданса в тканях мозга (Гречин, 1975; Гречин, Боровикова, 1982). Можно надеяться, что в таком расширенном варианте данный методический комплекс позволит глубже проникнуть в физиологические аспекты долгосрочной памяти (Adey, 1977; Михальцев, 1978). Для расшифровки физиологической сущности фаз колебаний напряжения кислорода в тканях применяется одновременная регистрация этого показателя и мультиклеточной импульсной активности (Бундзен и др., 1975а, 1975б). При этом оказывается возможным получить одновременно материалы и о физиологических свойствах различных нейронов, и о механизмах памяти. В этом плане нуждаются в дальнейшем подтверждении и расшифровке материалы об участии в процессах памяти по крайней мере двух типов нейронов, играющих разную физиологическую роль и работающих соотносимо с разными фазами колебаний напряжения кислорода. Ю. Д. Кропотов (1979а) описывает нейроны, активность которых учащается на восходящей и на нисходящей фазах волн напряжения кислорода.
Методические трудности при изучении свойств отдельных нейронов в начале этих исследований были значительными в эксперименте и гораздо бо́льшими при их проведении у человека. Однако постоянно оправдывающий себя тезис о возможности прогресса в лечении и диагностике заболеваний, понимания генеза общих и частных проявлений болезней мозга лишь на основе фундаментальных исследований ставил задачу использовать наиболее тонкие методы изучения мозга человека. Так, клиника настоятельно требует достаточно надежных методов, с помощью которых можно решать вопрос и о лечебно оправданных деструктивных воздействиях на различные зоны мозга. Для уточнения расположения диагностико-лечебного электрода в головном мозгу в числе других способов в ряде клиник применяется регистрация импульсной активности нейронов (ИАН) (Albe-Fessard, 1965; Бехтерева, 1974, 1980б; Раева, 1977; Гоголицын, Кропотов, 1983; Бехтерева и др., 1985а).
Регистрация ИАН во время так называемых одномоментных стереотаксических операций при паркинсонизме проводится непосредственно в операционной по ходу погружения электрода.
Характер ИАН в разных структурах различен, что дает опорные данные для их опознания. При этом в ряде таламических структур обнаруживаются вспышки ритмических разрядов нейронов, совпадающих с ритмом тремора конечностей, опережающих его и запаздывающих по отношению к нему. Работы С. Н. Раевой и соавторов (1982, 1985) показывают, что такого рода исследования позволяют не только выявлять в мозгу так называемую треморогенную систему, но и уточнять значение этих зон в обеспечении двигательной функции.