1. Транскраниальная магнитная стимуляция (ТМС). Принцип действия Транскраниальная магнитная стимуляция ( ТМС ) – это неинвазивная форма стимуляции мозга, при которой изменяющееся магнитное поле используется для индукции электрического тока в определенной области мозга посредством электромагнитной индукции. Стимулятор генерирует изменяющийся электрический ток внутри катушки, который создает переменное магнитное поле, индуцируя ток в определенной области мозга. Принцип действия: ТМС использует электромагнитную индукцию для генерации электрического тока через кожу головы и черепа Катушка при активации создает переменное магнитное поле, ориентированное перпендикулярно плоскости катушки. Изменяющееся магнитное поле индуцирует электрический ток в мозге, который активирует близлежащие нервные клетки аналогично току, приложенному поверхностно к поверхности коры. Магнитное поле имеет примерно такую же силу, что и МРТ, импульс обычно достигает мозга не более чем на 5 сантиметров, Следовательно, могут быть затронуты только поверхностные области мозга ТМС достигается путем быстрого разряда тока из большого конденсатора в катушку для создания импульсных магнитных полей силой от 2-3 тесла. Направление импульса магнитного поля на целевую область мозга вызывает локализованный электрический ток, который затем может влиять на поляризацию нейронов, в результате чего они становятся соответственно более или менее возбудимыми. Принцип действия ТМС: Генерация магнитного поля: ТМС-аппарат содержит катушку, через которую пропускается сильный электрический ток. Это создает кратковременное, но мощное магнитное поле. Проникновение магнитного поля в мозг: Магнитное поле легко проходит через кожу, череп и ткани мозга, не вызывая боли или дискомфорта. Индукция электрических токов: Изменяющееся магнитное поле индуцирует слабые электрические токи в нейронах коры головного мозга. Модуляция активности нейронов: Индуцированные токи могут возбуждать или ингибировать активность нейронов, в зависимости от параметров стимуляции. 2. Применение ТМС в клинической практике для реабилитации. Картирование мозга при помощи ТМС В настоящее время в США, Канаде и некоторых европейских странах единственным показанием к применению ТМС с терапевтической целью является резистентная к медикаментозной терапии депрессия. При лечении депрессии чаще используют стимулирующее (высокочастотное) воздействие сериями импульсов. Показания к диагностическому использованию ТМС в клинической практике в настоящее время ограничиваются картированием моторных и речевых зон коры в предоперационном периоде нейрохирургического вмешательства на головном мозге. с помощью ТМС можно определить те участки коры, которые можно безопасно, без риска развития послеоперационного неврологического дефицита, удалить при резекции опухоли либо эпилептогенного очага Рассматривалась способность ТМС быстро купировать приступ эпилепсии – например, при фокальном эпилептическом статусе, при постоянной парциальной эпилепсии После инсульта развивается дисбаланс процессов возбуждения в пораженном и здоровом полушариях за счет дополнительных ингибирующих влияний со стороны неповрежденного полушария. С помощью ТМС возможно добиться либо супрессии контралатеральной очагу поражения стороны (низкочастотная стимуляция), либо усиления кортикальной активности на ипсилатеральной стороне в зонах, прилегающих к очагу поражения (высокочастотная стимуляция). улучшает моторные функции при болезни Паркинсона(?) ТМС-картирование нашло применение в исследовательской и клинической практике для оценки реорганизации моторной коры под действием различных факторов, уточнения патофизиологии и разработки новых биомаркеров поражения двигательной системы при различных заболеваниях. 3. Транскраниальная стимуляция постоянным током (tDCS). Возбуждение и подавление нейронной активности при анодной и катодной стимуляции. Применение в клинической практике. Транскраниальная стимуляция постоянным током (tDCS) – это неинвазивный метод нейромодуляции, использующий слабый постоянный ток для модуляции активности нейронов в коре головного мозга. Расположение активного электрода (анода) зависит от модулируемой области коры, тогда как возвратный электрод (катод) обычно размещается в области, не связанной с исследуемыми мозговыми процессами, например, на лбу или макушке, но также может быть расположен в области, не связанной с исследуемыми мозговыми процессами. o Транскраниальная стимуляция использует постоянный ток низкой интенсивности (например, 0,5–2 мА) через один или несколько активных электродов (анод) → Затем этот ток распространяется через голову и возвращается через электрод сравнения (катод). o Этот односторонний поток электричества надежно модулирует возбудимость коры, причем возбудимость обычно увеличивается на анодном электроде и снижается на катодном электроде o Этот феномен был четко продемонстрирован при использовании анодной транскр.стимуляции над моторной корой для увеличения амплитуды моторных вызванных потенциалов (MEP) и катодной tDCS для уменьшения амплитуды MEP. o Важно отметить, что электрическое поле низкой интенсивности, генерируемое tDCS (транскр.стимуляцией), является подпороговым, т.е оно способно изменять трансмембранные потенциалы нейронов и модулировать возбудимость, тем самым приближая нижележащие нейроны к их порогу активации, не вызывая деполяризации. Короче: Ток проходит от анода к катоду, Модулирует мембранный потенциал , Анодная стимуляция приводит к деполяризации пирамидных клеток и гиперполяризации их апикальных дендритов. У катодной стимуляции противоположное действие Анод – увеличение частоты разрядов. Катод – уменьшение. (Та область мозга, где мы используем анодную стимуляцию она более активна, у катода кора наоборот тормозит) Минусы: tDCS не способен нацеливаться на определенные частоты колебаний, Маленькая глубина стимуляции В частности, было показано, что tDCS действует путем снижения концентрации ГАМК и увеличения нейротрофического фактора ГМ, и концентрации глутамата и глутамина. Рецепторы NMDA также играют ключевую роль, при этом как краткосрочные, так и долгосрочные эффекты tDCS не наблюдаются после блокирования каналов Na + или после введения антагониста рецептора NMDA —( КОРОЧЕ tDCS также снижает уровень ГАМК в сетях в состоянии покоя и увеличивать глутамат и глутамин) Способ , которым стимуляция меняет функцию мозга, заключается в деполяризации или гиперполяризации мембранного потенциала покоя нейрона . При подаче положительной стимуляции (анодальная tDCS) ток вызывает деполяризацию мембранного потенциала покоя, что увеличивает возбудимость нейронов и обеспечивает более спонтанную активацию клеток . При подаче отрицательной стимуляции (катодная tDCS) ток вызывает гиперполяризацию мембранного потенциала покоя. ПРИМЕНЕНИЕ В КЛИН.ПРАКТИКЕ: 1. Наибольшее количество исследований эффективности применения tDCS посвящено ее использованию в реабилитации после инсульта, которое основано на принципе реципрокного торможения 2. фибромиалгия-анестезирующий эффект 3. депрессия-уменьшение симптомов 4. зависимости-ослабляет 5. хронические боли -анестезирующий эффект 6. для усиления логопедической терапии 4. Транскраниальная стимуляция переменным током. Механизм изменения частоты нейронных осцилляций нейронов под воздействием переменного тока. Применение в клинической практике. В tACS используется электрический ток, который поочередно колеблется между электродами, обычно в форме синусоидальной волны. В отличие от tDCS, tACS не изменяет потенциал покоя нейронов, а влияет на их временную динамику, синхронизируя их активность с частотой приложенного тока Увлечение нейронов достигается за счет приложенного тока, изменяющего трансмембранный потенциал нейронов. Поляризация нейронов отражает приложенный к ним ток, приводя к синусоидальному колебанию мембранного потенциала. Поскольку эти колебания зависят как от частоты, так и линейно пропорциональны приложенному току, низкочастотная стимуляция вызывает большую поляризацию, чем более высокие частоты нет анода и катода не влияет на мембранный потенциал нейронная активность подстраивается под частоту электрических колебаний, приложенных извне индуцирует долговременную потенциацию и долговременное ослабление 5. Протокол безопасности для ТМС, стимуляции постоянным и переменным током Общие меры предосторожности: Квалифицированн персонал, Скрининг пациентов, Информированное согласие, Гигиена, Мониторинг пациента Противопоказания: * Имплантированные металлические устройства: Кардиостимуляторы, глубокие стимуляторы мозга, кохлеарные импланты и другие металлические импланты в области головы. * Эпилепсия: может спровоцировать эпилептический припадок. * Беременность и лактация: Безопасность стимуляции во время беременности и лактации не установлена. * Тяжелые психические заболевания: Стимуляция может ухудшить симптомы некоторых психических заболеваний. * Повреждения кожи головы: Раны, ожоги, инфекции и другие повреждения кожи головы в области стимуляции. Побочные эффекты: * Головная боль: Наиболее частый побочный эффект, обычно легкий и кратковременный. * Головокружение: Может возникнуть во время или после стимуляции. * Дискомфорт в области стимуляции: Может ощущаться покалывание, тепло или давление. * Мышечные подергивания: Могут возникать в мышцах головы и шеи. * Усталость: Некоторые пациенты могут чувствовать усталость после стимуляции. * Изменения настроения: Редко, стимуляция может вызвать изменения настроения. Специфические меры предосторожности для ТМС: * Защита слуха: ТМС генерирует громкий щелкающий звук, поэтому необходимо использовать беруши или наушники для защиты слуха. * Защита глаз: Во время стимуляции необходимо закрыть глаза или использовать защитные очки. * Стимуляция близко к глазам: Избегать стимуляции вблизи глаз, чтобы предотвратить стимуляцию сетчатки. Специфические меры предосторожности для tDCS и tACS: * Плотность тока: Не превышать допустимую плотность тока для предотвращения ожогов кожи. * Длительность стимуляции: Не превышать рекомендуемую длительность стимуляции. * Полярность электродов: Правильно размещать анод и катод в соответствии с желаемым эффектом. Побочные эффекты: o жжение кожи из-за плохого контакта электрода с кожей (редко) o раздражение кожи, головные боли и усталость (чаще) o tACS и tRNS вызывают меньше ощущений, чем tDCS o продолжительность (<60 мин) и интенсивность (<4 мА) стимуляции, а также размер и расположение электродов тщательно выбираются, чтобы избежать повышения температуры под электродами, чтобы предотвратить ожоги кожи и ограничить любое раздражение (мед. Рекомендации) o Кожу также обрабатывают спиртом или мягким абразивным скрабом для удаления грязи и масел, которые могут снизить проводимость и усилить чувствительность o Фосфены, тошнота, зуд o Побочные эффекты ТМС встречаются редко и включают обмороки и судороги . Другие потенциальные проблемы включают дискомфорт, боль, гипоманию , когнитивные изменения, потерю слуха и непреднамеренную индукцию тока в имплантированных устройствах, таких как кардиостимуляторы или дефибрилляторы 6. Природа электрической активности мозга. Природа возникновения потенциала отдельного нейрона, осцилляции в сетях нейронов. Роль пирамидных клеток коры в электроэнцефалографической (ЭЭГ) активности мозга. Характеристика ЭЭГ сигнала – амплитуда и частота. Природа электрической активности мозга Кратко: обусловлена передачей эл. сигналов через аксоны Подробно: Заключается в перекачивании между клеткой и окружающей средой ионов натрия, калия и хлора. Между нейронами сигналы передаются с помощью химических медиаторов. Когда медиатор, выделяемый одним нейроном, попадает на подходящий рецептор другого нейрона, он может открыть химически активируемые ионные каналы, и впустить в клетку небольшое количество ионов. В результате клетка немного меняет свой заряд Природа возникновения потенциала отдельного нейрона, осцилляции в сетях нейронов Потенциал действия нейрона. Передача электрического импульса через тело и отростки нейрона осуществляется с помощью прохождения ионов через клеточную мембрану. Мембрана нейронов содержит множество ионных каналов. Это каналы пропускают ионы натрия и калия. Обычно каналы на мембране нейрона закрыты и мембрана находится в состоянии покоя. В этом состоянии заряд более отрицательный, чем снаружи. СОСТОЯНИЕ ПОКОЯ = снаружи больше +, чем в клетке Как возникает ПД? ПД = деполяризация + реполяризация. Этап 1. СТИМУЛ. Искусственный стимул – электрический ток. Естественный – химический сигнал от соседних клеток, поступающих через синапс. Сигнал должен быть достаточно сильным. При этом значении происходит открытие натриевых каналов. Этап 2. ДЕПОЛЯРИЗАЦИЯ (НАТРИЕВЫЕ КАНАЛЫ ON, НАТРИЙ ХУЯРИТ В КЛЕТКУ) Когда порог пройден, Na+ устремляется натриевые каналы них во внутреннюю сторону мембраны (т.к. снаружи натрия больше). Заряд внутри временно становится более положительным, чем снаружи. Этап 3. ПИК. (КЛЕТКА ЩАС РАЗОРВЕТСЯ, SOS) В момент достижения пика. Натриевые каналы закрываются. Этап 4. РЕПОЛЯРИЗАЦИЯ (КАЛИЕВЫЕ КАНАЛЫ ON; КТО КУДА, А КАЛИЙ ПО СЪЕБАМ). Открываются калиевые каналы. Ионы K+ начинают выходить наружу (т.к. в клетке их больше, чем снаружи). Ионы K+ выходят из клетки, что снижает внутренний заряд мембраны и увеличивает внешний заряд. Это реполяризация – восстановление исходного заряда. Этап 5. ПОЧТИ ПОКОЙ. ПРИШЕЛ БАТЯ (НАТРИЙ-КАЛИЕВЫЙ НАСОС) РАЗДАВАТЬ ПИЗДОВ Данное состояние близкое к состоянию покоя, но ионы натрия и калия находятся не на своих местах. В дело вступает натрий-калиевый насос. Захватывает три иона натрия и перемещает наружу, а два иона калия вовнутрь. Теперь точно состояние покоя достигнуто. Этап 6. ПЕРЕДАЧА ИМПУЛЬСА. НЕ ПЕРЕДАШЬ РОДИШЬ. НО потенциал действия не проходит бесследно. Его существование создает электрическое поле, которое возбуждает соседние части мембраны, свободные от миелина. Это возбуждение способствует открытию натриевых каналов на другом участке. Механизм проведения ПД: 1. Действие стимула на мембрану вызывает открытие Na+ каналов, что приводит к появлению ПД на возбуждаемом участке мембраны 2. От возбужденного участка мембраны к соседнему участку начинает течь продольный ток ионов (т.к. положительные заряды текут в сторону отрицат. зарядов) 3. После того как в соседнем участке мембраны уровень деполяризации превысит критический уровень, в нём начинают открываться Na+ каналы, что приводит к генерации на этом участке нервного импульса. 4. ПД генерируется в каждом последующем участке мембраны вдоль волокна аксона и достигает, в конечном счёте, аксонного окончания Осцилляции. Осцилляции нейронов, также известные как нейронные колебания или мозговые волны, представляют собой ритмические изменения электрической активности групп нейронов. Эти колебания проявляются в виде повторяющихся паттернов в электроэнцефалограмме (ЭЭГ) и отражают синхронизированную активность множества нейронов. Роль пирамидных клеток коры в электроэнцефалографической активности мозга Пирамидные клетки коры головного мозга играют ключевую роль в формировании электроэнцефалограммы (ЭЭГ) - записи электрической активности мозга. Их уникальные свойства и структура делают их основными генераторами мозговых волн. Вклад пирамидных клеток в ЭЭГ: * Синхронная активность: Взаимосвязанные сети пирамидных клеток могут синхронизировать свою активность, что приводит к возникновению ритмических колебаний в ЭЭГ, известных как мозговые волны. * Различные частоты: Различные типы пирамидных клеток и их расположение в разных слоях коры могут быть связаны с генерацией различных частотных диапазонов мозговых волн. * Модуляция активности: Активность пирамидных клеток модулируется тормозными нейронами и нейронами из др. областей мозга, что влияет на форму и амплитуду ЭЭГ. Характеристика ЭЭГ сигнала – амплитуда и частота Биоэлектрическая активность мозга, регистрируемая методом ЭЭГ, представляет из себя колебания разности потенциалов между двумя точками на поверхности головы обследуемого. На каждый канал регистрирующего прибора подаются напряжения, отведенные двумя электродами: одно на положительный, другое на отрицательный вход канала усиления. Частота - определяется количеством колебаний эл.потенциала в секунду, ее записывают числом и выражают в герцах ( Гц ). Поскольку ЭЭГ представляет собой вероятностный процесс, на каждом участке записи встречаются волны различных частот, поэтому в заключение приводят среднюю частоту оцениваемой активности. Амплитуда - размах колебаний электрического потенциала на ЭЭГ, ее измеряют от пика предшествующей волны до пика последующей волны в противоположной фазе; Амплитуда отражает синхронность активности нейронов. Чем больше нейронов активируется одновременно, тем выше амплитуда сигнала. оценивают амплитуду в микровольтах ( мкВ ). т.е. насколько волна сильная. МОЩНОСТЬ = АМПЛИТУДА В КВАДРАТЕ Фаза - глубина наклона, т.е. когда график пошёл вверх, когда вниз. 7. Виды электродов для регистрации электроэнцефалографии (ЭЭГ). Международная система «10 – 20». Система «10-10». Другие системы высокоплотной ЭЭГ. Биполярный, униполярный и монополярный монтажи ЭЭГ. Виды референтов: ушной, усредненный и другие Виды электродов. По характеру: (гели, без геля,электролит) По функциям: ● Регистрирующие (активные) ● Референтный (удаленный электрод, например, на мочке уха) ● Электрод заземления (макушка) Каждый электрод имеет букву и цифру. Нечетные цифры - левое полушарие. Четные - правое. Буква - расположение, область коры (это больше относится к 10-20) ● F – фронтальная - лобовая ● C – центральная - макушка ● P – париентальные – теменная ● O – окципитальное – затылочная доля ● T – темпоральная – височная доля ● А - референтный электрод Система 10-20. От 8-ми до 21-го электрода. Ориентиры: Nasion - углубленная область между глазами, чуть выше переносицы, Inion – это точка гребня задней части черепа, часто обозначаемая выпуклостью Расстояние от любого электрода до другого определяется как 10 или 20 % индивидуально измеренных размеров головы ПЕРВАЯ ОСНОВНАЯ ЛИНИЯ – САГИТТАЛЬНАЯ ЛИНИЯ. ● По сагиттальной линии измеряется расстояние от Nasion до Inion. Это расстояние – 100%. Затылочные электроды устанавливаются на 10% расстояния вверх от inion, лобные вверх от nasion. Между остальными по 20% ВТОРАЯ ОСНОВНАЯ ЛИНИЯ – соединение слуховых проходов. T3 И T4 на 10% от слух. Проходов. Остальные электроды на этой линии (с3, сz, с4) располагаются на рвных расстояния друг от друга (20% от длины линии) ТРЕТЬЯ ЛИНИЯ – окружность головы. Все остальные крепятся по такому же принципу – 20% Система 10-10. Иногда для более точной локализации источников патологической активности применяется более плотное расположение ЭЭГ-электродов на голове обследуемого. Стандартная система «10-10» использует 21 электрод, но существуют расширенные версии с большим количеством электродов для более детального анализа Другие системы высокоплотной ЭЭГ: * Системы с большим количеством электродов: Используют 64, 128 или даже 256 электродов для более детального картографирования мозговой активности. * Системы с высоким разрешением: Электроды располагаются ближе друг к другу, что позволяет получить более точное пространственное разрешение. * Системы с индивидуальным расположением электродов: Электроды размещаются на основе индивидуальных анатомических особенностей пациента, например, с использованием магнитно-резонансной томографии (МРТ). Биполярный, униполярный и монополярный монтажи Монтаж — это принцип, согласно которому измеряются потенциалы ЭЭГ ● Биполярный монтаж регистрируется разность потенциалов между 2-мя активными электродами. В биполярных монтажах отведения коммутируются последовательными «цепочками» либо вдоль сагиттальной линии, либо поперек ее. Соответственно, такие монтажи описываются как продольные и поперечные ● Монополярный монтаж регистрируется разность потенциалов между 1 активным и 1 референтным (удаленный электрод) ○ Усредненный монополярный. ■ Точка, к которой через одинаковые большие сопротивления параллельно подсоединены все активные электроды. Параллельное подключение усредняет активность. ● Униполярный (референтный) монтаж В униполярном монтаже каждый электрод сравнивается с одним общим референтным электродом, расположенным на нейтральной области, например, на мочке уха или на макушке головы. 8. Основные виды артефактов в ЭЭГ Артефакт (шум) - любое изменение ЭЭГ-сигнала, вызываемое внемозговыми факторами. ● Физические (экстрафизиологические) - исходят из внешней среды (электроды, энцефалограф, окружение, биоэлектрические устройства, вибрации, телефог) ● Физиологические (биологические) - генерируются телом (мышцы, движение глаз, легкие, кожа(пот), движения тела, сердце) Наиболее частые артефакты: Сердечные, артефакты из-за электродов, артефакты внешней среды, мышечные артефакты, артефакты из-за движения глаз 9. Основные ритмы ЭЭГ (альфа, бета, гамма, тета, дельта, мю и др.). Характеристики ритмов: средняя амплитуда, частотный диапазон, преимущественная локализация. Связь ритмов с состояниями и когнитивными процессами АЛЬФА - 8-13 Гц ● Фаза неглубокого расслабления. Пограничное состояние между сном и пробуждением. ● Возникают тогда, когда мы закрывает глаза и начинаем пассивно расслабляться, не думаю ни о чем. Состояние умиротворенности и легкой расслабленности. Медитация, погружение в мечты. ● Недостаток Альфа-волн - признак беспокойства, стресса и нарушения в деятельности мозга или болезни. ● ! При зрительном внимании или мыслительной активности частично блокируется или полностью прекращается ● ЛОКАЛИЗАЦИЯ: Наиболее выражен в затылочной области. ● АМПЛИТУДА: 30-70мкВ (20-100 высокая) БЕТА - 13-30 ГЦ ● Фаза активного бодрствования. В обычном состоянии доминируют в мозге, когда мы с открытыми глаза наблюдаем окружающий мир или сосредоточены на решении проблемы. ● Повышенное внимание, активная концентрация, занятость или тревожное мышление. Умственная активность, решение сложных задач. ● ЛОКАЛИЗАЦИЯ: Наиболее выражен в лобных областях, теменные и центральные доли. ● АМПЛИТУДА: 5-30 мкВ (низкая) ГАММА - 30-120 Гц ● Решение задач, требующих сосредоточения внимания. Собранность, концентрация на проблеме, обучение, память, высокоур.когн.деят. ● ЛОКАЛИЗАЦИЯ: Распределен по всей коре, но наиболее выражен в лобных и теменных долях. ● АМПЛИТУДА: 2-10мкВ (менее 5) (низкая) ТЕТА -4-8 Гц ● Фаза “быстрого” сна. ● Глубокая релаксация ГМ, хорошая память, более глубокое и быстрое усвоение информации, пробуждение индивидуального творчества и талантов, концентрация внимания ● Более выражен у детей ● Связан с угнетением отклика на стимулы (был найден в ситуациях, когда субъект пытался сдерживать какое-то действие или реакцию) ● ЛОКАЛИЗАЦИЯ: гиппокамп, кора (височные, теменные) ● АМПЛИСЮДА: 10-30 мкВ (10-50) (средняя) ДЕЛЬТА - 0,5 - 4 Гц ● Глубокий сон. Без сновидений. У младенцев бодрствование. Мб признаком повреждения ГМ ● АМПЛИТУДА (высокая) (до 200): ○ 50-500 мкВ - при регистрации электрических сигналов от участков коры, граничащих с областью травмирующего очага ○ 20-30 мкВ - состояние покоя при некоторых формах стресса и длительной умственной работы ● В основном в лобных долях у взрослых, распространен по всей коре у детей МЮ - 8-13 Гц ● Нарастает при двигательной активации или соматосенсорной стимуляц ● ЛОКАЛИЗАЦИЯ: соматосенсорная кора ● АМПЛИТУДА: до 50 мкВ. (средняя) 10.Потенциалы, связанные с событиями (ССП/ПСС, ERP). Основные компоненты ССП: C1, P1, N1, P2, N2, P3a, P3b, N400, P600, N170. Экспериментальные задачи для регистрации основных компонентов ПСС: пробы на внимание, восприятие. Различия компонентов разных модальностей. Негативность рассогласования. Потенциал, связанный с событием (ПСС/ССП) — это измеренный отклик мозга, который формируется в ответ на сенсорное, когнитивное, либо двигательное явление. (т.е. ответ на раздражитель) Компоненты ПСС: Формы колебаний сигнала ССП состоят из серии положительных и отрицательных отклонений напряжения, большинство компонентов обозначаются буквой (N/P), указывающей полярность (отрицательная/положительная) , за которой следует число, указывающее либо задержку в миллисекундах, либо порядковое положение компонента в форме сигнала. Например, отрицательный пик, который является первым существенным пиком в колебательной активности и часто возникает примерно через 100 миллисекунд после подачи стимула, часто называют N100 (указывая, что его латентность составляет 100 мс после стимула и что он отрицателен) или N1 (указывая, что он является первым пиком и отрицателен); за ним часто следует положит. пик, называемый P200 или P2. Волна C1 - Зрительный компонент. Чувствительна к контрастности и пространственной частоте. Может иметь как положительную, так и отрицательную полярность. Не зависит от зрительного пространственного внимания, но может быть чувствительна к уровню концентрации внимания. Волна Р1 Зрительный компонент. Зависит от контраста, пространственной частоты, формы, размера, положения в поле зрения, частоты повторяемости. Модулируется пространственным вниманием. - Амплитуда больше, если стимул предъявляется в области поля зрения, на которую обращено внимание. Волна N1 или N100 Отрицательный пик. Наблюдается, когда появляется неожиданный стимул. Это ориентировочный ответ, то есть всякий раз, когда появляется стимул, он сопоставляется с ранее испытанными стимулами. - достигает максимума между 90 и 200 мс после начала стимула - Относительно слухового стимула: амплитуда увеличивается, если внимание направлено к стимулу - N1/P2 может отражать поведение человека ищущего острых ощущений Волна P2 или Р200. Положительное отклонение. Чувствителен к физическим параметрам стимулов (высота тона, громкость) и к межстимульному интервалу. - N1/P2 может отражать поведение чела ищущего острых ощущений Волна N2 или N200. Отрицательное отклонение. Есть 3 компонента: 1. N2a/Негативность рассогласования/вызывается любым различимым изменением на фоне повторяющейся слуховой стимуляции 2. N2B Возникает немного позже, чем N2a и появляется, когда изменения в физических свойствах стимула актуальны для задачи – внимание направлено на стимул; 3. N2c Возникает когда необходима классификация разрозненных стимулов. (нам включили музыку и одновременно говорят слова, мы должны фокусировать внимание на словах и, например, считать их) P300 (P3a и Р3b) Состоит из двух отдельных пиков: P3a – положительный потенциал мозга. Связан с мозговой активностью, которая связана с привлечением внимания и обработкой новой инфы. (фронтальный потенциал) P3b - является положительной волной. Используется для изучения когнитивных процессов, особенно в области обработки информации. Также можно использовать для измерения того, насколько сложна задача для когнитивной рабочей нагрузки. P3b вызывают невероятные события, и чем менее вероятное событие, тем больше амплитуда P3b. (париетальный потенциал) Парадигма (Задание): Субъекту дано указание реагировать на нечастый или целевой стимул, а не на часто представляемый или стандартный стимул. Более короткие задержки указывают на превосходную умственную работоспособность по сравнению с более длинными задержками. Пониженная амплитуда P300 является показателем широкой нейробио уязвимости, лежащей в основе расстройств (алкогольная, наркотическая, никотиновая зависимости, расстройство поведения и антисоциальное поведение взрослых). N400 - Негативная волна. Является частью нормальной реакции мозга на слова, картинки, лица, окружающие звуки и запахи. Реакция на нарушение семантического ожидания P600 - В области языковой обработки возникает с предложениями, которые содержат синтаксическое нарушение, имеют неприемлемую или сложную синтаксическую структуру. N170 - Составляющая N1. Связана с автоматизированной селекцией поступающих стимулов, т.е. с избирательным вниманием. Имеет большую амплитуду при предъявлении изображений лиц, по сравнению с другими объектами. Экспериментальные задачи для регистрации основных компонентов ПСС: пробы на внимание, восприятие. Oddball paradigm– используется для исследования связи между вниманием к стимулам и вызванными потенциалами. Последовательно предъявляются стандартные и девиантные стимулы, в случайном порядке с заданными вероятностями. В активной модификации задания испытуемые либо нажимают на кнопку в ответ на появление девиантного стимула, либо считают их количество. В пассивной модификации (в основном для слуховой модальности) испытуемые выполняют другую параллельную задачу (например, читают книгу), игнорируя предъявление стандартных и девиантных стимулов. Изучается Негативность рассогласования в пассивной модификации и Р3b в активной. (2 одинаковых по громкости звуковых стимула, которые отличаются частотой предъявления и частотой звуковых колебаний (т. е. высотой звука) В случайном порядке и с равной вероятностью предъявляются два типа стимулов (GO и NOGO). Длительность межстимульного интервала достаточна для того, чтобы испытуемый успел подготовить нужный ответ GO/NOGO- парадигма (двухстимульный GO/NOGO- тест является вариантом этой парадигмы) N2 NOGO- компонента генерируется в ответ на NOGO-стимулы. Р400 компонента мониторинга также генерируется при NOGO стимулах Парадигма дихотического прослушивания и ее визуальный аналог. Одновременное предъявление двух потоков стимуляции разной пространственной локализации (например, правое или левое ухо). Задача испытуемого — фокусировать внимание на одном из потоков и реагировать на девиантные стимулы предъявляемые в этом потоке. Изучается процессная негативность. Сначала предъявляется тестовый стимул (образец) после чего следует пауза и предъявляется стимул-проба. Задачей испытуемого является сравнить стимул-пробу с тестовым стимулом и решить, соответствуют ли они друг другу Парадигма отсроченного сопоставления с образцом Во время паузы между двумя стимулами регистрируется условно негативное отклонение Предъявляется серия стимулов. От испытуемого требуется определить, соответствует ли текущий стимул предыдущему, предъявлявшемуся некоторое (N) количество проб до него N-обратная задача ВП-корреляты рабочей памяти иногда используют в качестве визуального стимула мигающую шахматную доску, для обнаружения повреждения или травмы зрительной системы. У здорового человека этот стимул вызывает сильный ответ в первичной зрительной коре, расположенной в затылочной доле мозга. Различия компонентов разных модальностей: я не нашла((( Негативность рассогласования (это N2A) – отрицательное отклонение потенциала. возникает в ответ на дев (редкий, отклоняющийся) стимул в ряду стандартных стимулов (в ряду sssssssssdssssssdss s является стандарт стимулом, а d — дев) - В случае зрительной НР стимулы могут различаться, например, по цвету или яркости, а в случае слуховой — по частоте, длительности или громкости 11. Измерение мозговой связанности при помощи ЭЭГ. Мозговая связанность бывает 3 видов: Структурная связанность - характеризует анатомическую (синаптическую) связь между участками головного мозга посредством проводящих путей. МРТ, ДВТ Функциональная связанность - отражает наличие взаимодействия анатомически удаленных друг от друга структур головного мозга. ЭЭГ, МЭГ и фМРТ Эффективная связанность – позволяет оценить характер (возбуждение или торможение) влияния одной зоны на другую. (причинно-следственные связи между участками мозга) ЭЭГ, МЭГ, фМРТ и fNIRS Функциональная связанность. Статистическая связь между двумя и более сигналами мозговой активности является индикатором функциональных взаимодействий между областями мозга, и называется функциональная коннективность. В ЭЭГ и МЭГ взаимодействие между областями мозга может быть определено путем измерения соответствия между сигналами, полученными из разных каналов, причем каждый канал представляет собой электрод, помещенный на скальп над заранее определенной областью мозга. Когерентность — мера синхронизации ЭЭГ-активности, зарегистрированной с разных областей скальпа. Когерентность отражает корреляцию спектральной мощности ЭЭГ, вычисленной для разных электродов в одном и том же частотном диапазоне. нейробиологические теории интеллекта — более умными из нас с вами оказываются те люди, у которых нервные связи работают эффективнее, по связям которых лучше течет информация. наблюдаются некоторые различия в типах связей внутри мозга между людьми с разными типами заболеваний. Например, благодаря различиям в том, как происходит активация сетей в мозге, можно отличать болезнь Альцгеймера от деменций с тельцами Леви. Есть статья, показавшая, что паттерн работы мозга с точки зрения того, как организована сеть, — это настолько же уникальная штука, как отпечатки пальцев. И потенциально можно определить человека не только при помощи отпечатков, но и при помощи записей его мозга. Люди с разными моральными качествами отличаются друг от друга по тому, как у них в мозге работают сети. Чтобы понять, связаны ли в мозге какие-то области, мы берем некоторое количество электродов, одновременно регистрирующих активность в мозге, и пытаемся понять, насколько активность в разных отведениях связана между собой. В итоге — пытаемся на основе информации о парах электродов построить что-то типа сети. Если у нас в мозге есть два участка и между ними есть связь, то между ними течет информация и сигналы, которые мы будем регистрировать в соседних точках, будут очень похожи. 12. Преимущества и недостатки ЭЭГ. Пространственные и временные характеристики. Преимущества: Не инвазивный хорошо изученный, проверенный, лёгкость выполнения; не требует подготовки, может проводится многократно без ограничений заметна ритмичность электрической активности мозга дает возможность качественного и количественного анализа функционального состояния головного мозга и его реакций при действии раздражителей. позволяет осуществлять диагностику мозга пациента находящегося в коме или тяжелом состоянии ЭЭГ более чувствителен, особенно на начальных стадиях заболеваний ГМ или при преобладании функциональных нарушений над структурными, чем ПЭТ и фМРТ используется для выявления потенциалов, связанных с событиями — откликов мозга Недостатки: низкое пространственное разрешение - как функциональная методика ЭЭГ определяет только функциональное состояние головного мозга, точную локализацию патологического очага определить не всегда возможно высокая чувствительность прибора к движениям и тремору ЭЭГ не может по параметрам нейродинамики констатировать нарушение психических функций и оценивать их тяжесть, слабо коррелирует с протеканием психических функций Пространственные характеристики: Локализация: ЭЭГ записывается с помощью электродов, размещенных на поверхности головы в соответствии с международной системой 10-20. Эта система обеспечивает стандартизированное расположение электродов, что позволяет сравнивать результаты различных исследований. Монтаж: Различные комбинации электродов (монтажи) используются для выделения активности из определенных областей мозга. Например, биполярный монтаж регистрирует разницу потенциалов между двумя соседними электродами, а референтный монтаж сравнивает активность каждого электрода с общим референтом. Топография: Распределение электрической активности по поверхности головы называется топографией. Топография может быть представлена в виде карт потенциалов, которые показывают амплитуду сигнала в разных областях мозга. Временные характеристики: Частота: ЭЭГ-сигнал состоит из колебаний различной частоты, которые измеряются в герцах (Гц). Основные частотные диапазоны ЭЭГ включают дельта (0,5-4 Гц), тета (4-8 Гц), альфа (8-13 Гц), бета (13-30 Гц) и гамма (30-100 Гц). Амплитуда: Амплитуда ЭЭГ-сигнала измеряется в микровольтах (мкВ) и отражает интенсивность электрической активности. Латентность: Латентность – это время, которое проходит между стимулом и появлением определенного компонента в ЭЭГ. Взаимосвязь пространственных и временных характеристик: Пространственные и временные характеристики ЭЭГ тесно связаны между собой. Например, определенные частотные диапазоны могут быть более выражены в одних областях мозга, чем в других. Также, латентность и морфология ЭЭГ-компонентов могут зависеть от расположения электродов. Нормальные пространственные характеристики: отсутствие грубой межполушарной асимметрия ЭЭГ (как при локальных опухолях) или отсутствие сглаживания межзональных различий за счет угнетения или, наоборот, генерализации -ритма. волны не носят характера билатеральносинхронных организованных разрядов или четкой локальности Нормальные временные характеристики: θ- и δ-волны не занимают более 15% от общего времени записи временные характеристики (непрерывная, периодическая, эпизодическая, пароксизмальная) Временной анализ связан с отражением колебаний ЭЭГ и вызванных потенциалов (ВП) на графике, который показывает время на горизонтальной оси, а амплитуда - по вертикальной. Временной анализ применяют для оценки суммарных потенциалов, пиков ВП, эпилептических разрядов Пространственный анализ оценивает мощность колебаний в ЭЭГ с разных отведениях с использованием различных статистических методов обработки при сопоставлении. Наиболее часто применяемый способ — это вычисление когерентности. Когерентность это мера синхронизации ЭЭГ-активности, зарегистрированная в разных областях черепа. Когерентность отражает корреляцию спектральной мощности ЭЭГ (рис.6), вычисленной для разных электродов в одном и том же частотном диапазоне 13. Диагностическая значимость клинической и визуальной ЭЭГ. Клинические методы ЭЭГ диагностики: ЭЭГ мониторинг сна, фотостимуляция, гипервентиляция, запись фона, вызванные потенциалы.1 Диагностическая значимость клинической и визуальной ЭЭГ: Иктальная запись. Иногда рутинной ЭЭГ недостаточно для установления диагноза или определения лучшего курса лечения. В этом случае могут быть предприняты попытки записи ЭЭГ во время приступа – иктальная запись. Для получения иктальной записи обычно проводят длительную ЭЭГ в сопровождении синхронизированной по времени видео- и аудиозаписи. ЭЭГ также может быть использована для: 1. контроля действия седативных средств в медикаментоз.коме 2. В случаях подозрения на серьезное повреждение головного мозга, например, после остановки сердца, ЭЭГ может дать некоторую прогностическую информацию. Мониторинг сна: Дневное и ночное ЭЭГ позволяет: - определить судорожную готовность ГМ - выявить пораженные отделы цнс - определить стадию патологии - оценить эффективность лечения - изучить все фазы сна - выявить все скрытые изменения ГМ Способы записи: 1. кратковременный - фиксация в течение 20 мин сна в период бодрствования. Первичная диагностика и выявление явных патологических состояний 2. в состоянии бессонницы - запись, пациенту не дают заснуть 2-3 часа или всю ночь. Если не выявилось на первичной диагностики 3. во время дневного сна - при подозрении судорожной активности на стадии засыпания 4. во время ночного сна - наиболее эффективный метод ЭЭГ Фотостимуляция - воздействие яркими вспышками света Пациенту предъявляются световые вспышки различной частоты. Лампа располагается в 30 см от пациента, приглушенное освещение в помещении. Закрытие глаз может являться фактором, провоцирующим эпилептиформную активность. Стимуляция выполняется как с закрытыми, так и открытыми глазами Гипервентиляция: - глубокое и регулярное дыхание Обычно гипервентиляция приводит к дезорганизации нормальной ритмики ЭЭГ, повышается количество дельта и тета колебаний. Изменения постепенно усиливаются по ходу гипервентиляции. Наибольшую ценность представляет для провокации эпилептиформной активности Запись фона: Фоновая ЭЭГ активность показывает деятельность мозга, которая не прекращается и в отсутствии входной информации. Параметры такой активности не зависят от внешних причин, поэтому ее считают спонтанной Вызванные потенциалы: 1. зрительные вызванные потенциалы (ЗВП) - позволяют выявлять нарушения в прохождении нервного импульса на любом участке зрительного пути. Исследуются потенциалы на вспышку света или потенциалы на реверсивный шахматный паттерн (как я поняла – мигание клеточек в шахматной доске, там где-то выше было про парадигму шахматной доски). 2. слуховые вызванные потенциалы (СВП) – позволяют выявить нарушения в прохождении нервного импульса на всем пути от рецепторов уха до слуховой зоны коры головного мозга. Пациентов обычно беспокоит снижение слуха, головокружение, шум в ушах, нарушения координации. 14. Виды инвазивных методов: глубинная стимуляция мозга (DBS), электрокортикография (ЭКОГ). Принцип действия. Использование для стимуляции и для регистрации активности. Применение в клинической практике. ДБС: - глубинная стимуляция мозга - метод хирургического лечения, включающий имплантацию устройства, посылающего электрические импульсы в опр. области ГМ. Принцип действия: Ток запускает ряд реакций, которые обрывают определенные патологические звенья, что приводит к снижению выраженности клинических симптомов (тремора, ригидности мышц). Действие эл тока направлено на аномальную активность ГМ. Использует высокочастотную стимуляцию глубоких структур ГМ. Импульсы стимулятора контролируют двигательные симптомы. Применение в КП: терапия болезни Паркинсона, спонтанного тремора Терапия дистонии и хронической боли стимулирует поврежденные участки ГМ при неврологических и психических расстройствах ЭКОГ: Электрокортикография - метод прямой регистрации биоэлектрической активности коры ГМ электродами. Принцип действия: Электроды помещаются на открытую кору (перед этим хирургом выполняется трепанация черепа, местный наркоз только при необходимости взаимодействия с пациентом) и ведется запись. Прямая электрическая стимуляция коры может вестись одновременно с записью эког для функционального картирования. Отображаемые функции: первичная моторная, первичная сенсорная(описывать ощущения в теле при стимулировании коры) и языковая(называть вслух) Применение в КП: - определение плана лечения эпилепсии - функциональное картирование коры 15. Применение ЭЭГ в нейромаркетинге ЭЭГ может быть использован для исследования реакций потребителей на название, логотип, цвет, форму, рекламу, упаковку продукта, дизайн сайта и т. д. Это позволяет компаниям разрабатывать более эффективные маркетинговые стратегии. ● Определить, какие стимулы вызывают у потребителей наибольший интерес и внимание. ● Выявить, какие стимулы вызывают у потребителей положительные или отрицательные эмоции. ● Оценить эффективность рекламы и других маркетинговых коммуникаций. Преимущества: ● ЭЭГ является неинвазивным методом, который не вызывает у испытуемых дискомфорта или боли. ● ЭЭГ позволяет получить объективные данные о реакциях потребителей, которые невозможно получить с помощью других методов, таких как опрос или анкетирование. Ограничения: ● ЭЭГ требует специального оборудования и обученного персонала. ● ЭЭГ может быть дорогостоящим методом. ● Результаты ЭЭГ могут быть интерпретированы по-разному, что может привести к различным выводам. 16. Time domain analyses, Frequency domain analyses, Time-Frequency domain analyses – характеристика, плюсы и минусы Анализ во временной области (Time domain analyses) – это метод анализа сигналов, при котором сигнал рассматривается как функция времени. Этот метод позволяет получить информацию о форме сигнала, его амплитуде и фазе. Плюсы: ● Позволяет получить подробную информацию о сигнале. ● Легко интерпретировать результаты. ● Позволяет точно определить время появления компонетов Минусы: ● Может быть сложным для анализа сложных сигналов, особенно если частотные характеристики схожи ● Не дает спктральный анализ характеристик Анализ в частотной\спектральной области (Frequency domain analyses) – метод анализа сигналов, основанный на преобразовании Фурье. Этот метод преобразует сигнал из временной области в частотную область, где сигнал представлен в виде спектра частот. - наиболее распространенный метод анализа ЭЭГ и является стандартным и одним из самых простых и эффективных методов Плюсы: ● Позволяет легко анализировать сложные сигналы. ● Позволяет выявить скрытые закономерности в сигнале. Минусы: ● Может быть сложным для интерпретации результатов. ● Может потерять информацию о временной структуре сигнала. ● Артефакты, такие как движения глаз или мышц, могут искажать результаты спектрального анализа Анализ во временно-частотной области (Time-Frequency domain analy) – объединяет преимущества анализа во временной и частотной областях. - характеристики могут быть точно зафиксированы и локализованы как во временном, так и в частотном контексте Плюсы: ● Позволяет анализировать сложные сигналы. ● Позволяет сохранить информацию о временной структуре сигнала. ● Позволяет выявить скрытые закономерности в сигнале. Минусы: ● Может быть сложным для интерпретации результатов. ● Не предоставляет информации о том, как изменяется активность мозга во времени Выбор метода анализа зависит от конкретной задачи и типа сигнала. Для анализа простых сигналов может быть достаточно анализа во временной области. Для анализа сложных сигналов может потребоваться анализ в частотной или временно-частотной областях. Важно отметить, что эти методы анализа могут использоваться совместно для получения более полной картины сигнала. Например, анализ во временной области может использоваться для определения формы сигнала, а анализ в частотной области – для определения спектра частот сигнала.
