Современные методы исследования центральной нервной системы

МЕТОДИ  ДОСЛІДЖЕННЯ ФУНКЦІЙ ЦЕНТРАЛЬНОЇ  НЕРВОВОЇ СИСТЕМИ.

 

 

 Сучасна фізіологія своєму розпорядженні  великим арсеналом методів, спрямованих  на вивчення фізіологічних властивостей і функціональних відправлень ЦНС. Функції нервової системи вивчають з використанням традиційних, класичних для загальної фізіології методів, і спеціальних методичних підходів, покликаних виявити специфічні функції нервових утворень. У відповідності з двома принципово різними методичними підходами до вивчення фізіологічних функцій організму розрізняють методи експериментальної і теоретичної нейрофізіології. Деякі з них мають уже велику історію, інші виникли відносно недавно і прогресивно удосконалюються до останніх днів. Комплексне застосування цих методів в експерименті та клініці дозволило досягти значних успіхів у вивченні як основних загальних закономірностей діяльності, так і специфічних особливостей функціонування відділів ЦНС.

 

Список цих методів  досить великий: клінічне спостереження, патологоанатомічне дослідження, екстирпація, перерезка, роздратування і самораздражения, реєстрація біопотенціалів (електроенцефалографія - ЕЕГ), дослідження властивостей умовних і безумовних рефлексів, вивчення поведінки в різних умовах, тестові психологічні дослідження, реоенцефалографія та доплерографія ЦНС - ось навіть не повний список застосовуваних у фізіології та клініці методик.

 

До числа експериментальних  методів класичної фізіології належать прийоми, спрямовані на активацію, або  стимуляцію, придушення, або пригнічення, функції даного нервового освіти. Способи активування досліджуваного органу зводяться до подразнення його адекватними або неадекватними стимулами. Адекватне подразнення досягається специфічним роздратуванням відповідних рецептивних входів рефлексів або електричним роздратуванням провідникового або центрального відділу рефлекторної дуги, що імітує нервові імпульси. Серед неадекватних стимулів найбільш поширеними є роздратування різними хімічними речовинами та градуйованих подразнення електричним струмом.

Рис.1. Стереотаксична техніка як метод дослідження функцій ЦНС. Стереотаксичні установки для проведення дослідів на тваринах і нейрохірургічних операцій на мозку людини: 1 - електрод, 2 - вушні утримувачі, 3 - фіксатори верхньої щелепи  

 

 

Пригнічення функції аж до повного виключення досягається частковим або повним видаленням (екстирпація), руйнуванням досліджуваного нервового освіти, короткочасним блокуванням передачі збудження під дією хімічної речовини, холодового чинника або анода постійного струму (анелектротон, поширювана депресія), денервацией органу.

 

Розвиток і вдосконалення  електронної та підсилювальної техніки  значно підвищують можливості методу реєстрації і аналізу електричних  проявів діяльності нервових структур. Реєстрація електричних потенціалів  головного мозку (електроенцефалографія) з наступним автоматизованим аналізом за допомогою засобів обчислювальної техніки стає одним з найважливіших методів дослідження в нейрофізіології мозку. Розвиток мікротехніки відведення електричних потенціалів окремих нервових клітин або навіть частин клітини (мікроелектродної техніки) за останні два-три десятиліття істотно збагатило цінними експериментальними фактами фізіологію мозку.

Рис. 2. Викликані  потенціали (ВП) в корі великих півкуль (по А. Башкірову, 1968). А - схема досвіду; Б - карта кори головного мозку кішки з точками реєстрації ВП; В - ВП в точках реєстрації

 

Електроенцефалографія (ЕЕГ) є сучасним і досить поширеним  у клініці методом дослідження  функцій мозку. Метод цей дозволяє багато чого зрозуміти у діяльності головного мозку, у процесах кодування  та переробки інформації в ЦНС. Амплітуда  потенціалів, що відводяться від шкірних покривів черепа у людини, коливається від 5 до 300 мкв., А частота від 0,5 до 70 герц. Сучасні електроенцефалографи дозволяють реєструвати ЕЕГ від 4 до 32 точок відразу, а енцефалоскоп - від 50 до 100 точок одночасно. Аналіз ЕЕГ проводиться за допомогою ЕОМ.

 

На  ЕЕГ розрізняють чотири основних типи коливань.

 

 

       Альфа-ритм - 8-13 герц, амплітуда  до 50 мкв., Реєструється в умовах фізичного  і психічного спокою. Найкраще реєструється в потиличній зоні кори і тім'яної області.

 

 

      Бета-ритм - частота більше 13 герц, амплітуда 20-25 мкв. Він найбільш виражений в лобових і тім'яних долях. Змінює альфа-ритм при нанесенні подразнень, напруженої розумової роботи, емоціях.

 

 

     Тета-ритм - 4-8 герц, амплітуда 100-150 мкВ. Реєструється під час сну, при гіпоксії і неглибокому наркозі.

 

 

     Дельта-ритм - частота 0,5-3,5 герц, амплітуда 200-300 мкв, реєструється під час глибокого сну, при  гіпоксії, глибокому наркозі та ряді патологічних станів кори мозку.

 

 

Рис. 3. Схема ЕЕГ  і основні ритми

 

При патології у цих  ритмам приєднуються інші форми активності (веретена, спалахи епілептиформних  піків і т.п.) причому порушення  звичайної ритміки відбувається в осередках пошкодження, що дозволяє виробляти топічної діагностику.

 

Більшість дослідників вважають, що ЕЕГ є результатом алгебраїчної суми постсинаптичних потенціалів клітин під електродами. Необхідно чітко розрізняти спонтанну активність кори, під якою розуміють ритмічну біоелектричну активність в умовах відсутності зовнішніх подразнень, і викликану активність, що виникає при зовнішньому роздратуванні. Прикладом такої викликаної активності можуть бути т.зв. первинні та вторинні відповіді в корі при нанесенні одиночних периферичних подразнень на рецептори. При цьому т.зв. первинний відповідь виникає в первинної сенсорної зоні кори через 10 мсек., а вторинний - в інших областях кори через 50-60 мсек. Важливою відмітною ознакою вторинних реакцій є їх дифузне поширення по корі головного мозку.

Рис. 4. Електроенцефалограма чоловіки 18 років. Над обома півкулями регістpіpуется альфа-ритм з амплітудою до 50мкВ і домінуючою частотою 10,9 Гц. Максимальна амплітуда альфа-ритму - в потиличних (O1A1, O2A2) відведеннях.

 

При вивченні біофізичних  аспектів діяльності нервових клітин і дослідженні нейрогуморальних регуляторних систем, включаючи гематоенцефалічний бар'єр, цереброспінальну рідину, широко використовуються радіоізотопні методи.

Класичний условнорефлекторном  метод вивчення функції кори великого мозку в сучасній нейрофізіології  успішно застосовується в комплексному аналізі механізмів навчання, становлення і розвитку адаптивної поведінки в поєднанні з методами електроенцефалографії, електронейронографіі, нейро-і гістохімії, психофізіології, сприяючи більш повному уявленню фізіологічної сутності протікають в мозку процес.

У пізнанні механізмів роботи мозку останнім часом зростає  роль методів теоретичної фізіології, зокрема методів моделювання (фізичного, математичного, концептуального).