ЭЭГ и уровни функциональной активности мозга

Поскольку ЭЭГ связана с системами, определяющими уровень функциональной активности мозга, можно установить определенное соответствие между характером ЭЭГ и функциональным состоянием мозга [5].

Рис. 9. Электроэнцефалограммы и записи мышечной активности в различных стадиях сна:1, 2 - электроокулограммы, 3 - электромиограммы; ЭЭГ: 4 - париетальная, 5 - лобная, 6 - затылочная.

В норме уровень функциональной активности мозга определяется циклом бодрствование-сон, а в состоянии бодрствования дополнительные градации вносятся интенсивной психической активностью, напряженным вниманием. Не останавливаясь детально на анализе всей гаммы изменений ЭЭГ в зависимости от уровней функциональной активности у человека, приведем основные данные [5].

Активное бодрствование. Этим понятием определяется состояние человека, занимающегося какой-либо деятельностью, которая требует высокой степени внимания или вызывает повышенное эмоциональное напряжение. Этому состоянию на ЭЭГ соответствует десинхронизация. Фазическое состояние активного бодрствования представляет собой реакцию активации, возникающую в ответ на предъявление нового или неожиданного стимула. Представления о связи «уплощения» ЭЭГ с повышением активации, а нарастания амплитуды а-ритма - со снижением уровня функциональной активности достаточно хорошо согласуются с данными исследований зависимости ЭЭГ от психических процессов. Показано, что при умственной нагрузке, визуальном слежении, обучении, т.е. в ситуациях, требующих повышенной психической активности, закономерно снижается амплитуда ЭЭГ и возрастает ее частота [5].

При исследовании ЭЭГ тонического, длительного состояния активного бодрствования можно добиться, предложив обследуемому, решить какую-либо достаточно сложную, например вычислительную, задачу в уме с условием: за правильное решение - награда, за неправильное - наказание (лишение награды). В этой экспериментальной ситуации десинхронизация на ЭЭГ поддерживается достаточно длительно, однако, как правило, не бывает столь выраженной, как при реакции активации на одиночный неожиданный стимул

[5].

Расслабленное бодрствование. Этим термином определяется состояние обследуемого, покоящегося в удобном кресле или на постели с расслабленной мускулатурой и закрытыми глазами, не занятого какой-либо специальной физической или психической активностью. В электроэнцефалографической клинической практике именно это состояние является основным, в котором производят исследование ЭЭГ. Как уже указывалось, у большинства здоровых взрослых людей, обследуемых в этом состоянии, на ЭЭГ регистрируется регулярный α-ритм максимальной амплитуды. Этот ритм может изредка прерываться, очевидно, в связи с активацией за счет собственной психической активности обследуемого. Предъявление в этой стадии внешних раздражителей вызывает реакцию активации на ЭЭГ

[5].

Первая стадия сна. Дальнейшее снижение уровня функциональной активности приводит к состоянию, которое по современным классификациям расценивается как начальная стадия сна. Состояние это может быть охарактеризовано как дремота, переход от бодрствования ко сну [5].

В этот период на ЭЭГ наблюдается сначала снижение амплитуды, а затем и исчезновение α-ритма и появление на этом фоне одиночных или групповых низкоамплитудных δ- и θ-колебаний, а также низкоамплитудной высокочастотной активности. Визуально ЭЭГ может быть расценена как уплощенная и десинхронизированная с наличием полиморфной низкоамплитудной активности. Предъявление на этом фоне внешних стимулов может вызвать появление вспышек высокоамплитудного α-ритма. Физиологическая сущность этого феномена понятна: в ответ на внешний стимул мозг переходит на предшествующий, более высокий уровень функциональной активности, которому, как указано, соответствует хорошо выраженный α-ритм. Это различие реакций активации позволяет дифференцировать уплощение ЭЭГ, обусловленное активным бодрствованием, при котором десинхронизация увеличивается или не изменяется в ответ на стимул, от уплощения, обусловленного переходом в первую стадию сна, в которой, как указано, возникает α-ритм в ответ на внешний стимул. Продолжительность этой стадии обычно 1-7 минут. Медленные колебания появляются к концу этой стадии, амплитуда их не превышает 75 мкВ. В это же время спонтанно или в ответ на сенсорные стимулы могут появиться «вертексные острые переходные потенциалы». Они представляют собой вид одиночных или групповых монофазных поверхностно негативных острых волн с максимумом в области макушки, обычно не превосходят 200 мкВ и являются нормальным физиологическим феноменом. Первая стадия, особенно ее начало, характеризуется также медленными движениями глаз [5].

Вторая стадия сна. Наиболее характерным для нее признаком является наличие сонных веретен и К-комплексов. Сонные веретена представляют собой вспышки активности частотой 11-14 Гц, диффузные, обычно наиболее выраженные в центральных отведениях. Продолжительность веретен составляет 0,5-3с, амплитуда обычно около 50 мкВ. Их билатерально-синхронное и генерализованное распространение свидетельствует о связи с центральными срединными подкорковыми механизмами, что подтверждается многочисленными экспериментальными исследованиями, позволяющими связать сонные веретена с таламическими специфическими и неспецифическими ядрами. К-комплекс - это вспышка активности, наиболее типично состоящей из двухфазной высокоамплитудной волны с начальной негативной фазой, сопровождаемой иногда веретеном. Амплитуда его максимальна в области макушки, продолжительность не менее 0,5 с. К-комплексы возникают спонтанно или в ответ на сенсорные стимулы. В этой стадии эпизодически наблюдаются также вспышки поли- фазных высокоамплитудных медленных волн. Медленные движения глаз отсутствуют. Эта картина ЭЭГ соответствует относительно неглубокой стадии сна [5].

Третья стадия сна. На ЭЭГ постепенно исчезают веретена и появляются δ- и θ-волны. Критерием отнесения ЭЭГ к третьей стадии является количество медленных волн амплитудой >75 мкВ от 20 до 50% времени эпохи анализа. В этой стадии часто трудно дифференцировать К-комплексы от δ-волн. Сонные веретена могут полностью отсутствовать

[5].

Четвертая стадия сна характеризуется волнами 2 Гц и медленней с амплитудой >75мкВ и занимающими >50% времени записи [5].

Стадия сна с быстрыми движениями глаз (БДГ). В норме во время сна у человека эпизодически возникают периоды десинхронизации на ЭЭГ. В течение этих периодов регистрируется полиморфная активность с преобладанием высоких частот [5].

Исследования показали, что этим периодам на ЭЭГ соответствует субъективное переживание сновидения. Наблюдается падение мышечного тонуса с одновременным появлением быстрых саккадических движений глазных яблок и иногда быстрых движений конечностей. В этот период спящего трудно разбудить с помощью внешних стимулов. Таким образом, эта стадия сна отличается рядом проявлений, которые отчасти противоречат друг другу. Десинхронизация ЭЭГ с увеличением мозгового кровотока, которая свидетельствует о переходе мозга на более высокий уровень функциональной активности, противоречит большей глубине сна по параметру пробуждаемости. Высокий уровень субъективных эмоциональных и психических переживаний в сновидении противоречит мышечной релаксации. В связи с этим эта фаза сна получила название парадоксальной, однако в научной литературе используется термин, более однозначно и определенно характеризующий эту стадию: сон с быстрыми движениями глаз, или, сокращенно, БДГ-сон (англ. REM — sleep, rapid eye mouvement) [5].

Поскольку картина ЭЭГ в БДГ-сне сходна с первой стадией сна, дополнительными чертами, различающими их, является практическое отсутствие острых переходных потенциалов в БДГ-сне и эпизодическое появление в вертексно-лобных отведениях «пилообразной активности», представляющей собой вспышки медленных острых волн частотой 2-3 Гц, на восходящий или нисходящий фронт которых накладывается дополнительная заостренная волна, придавая каждой из основных волн двузубый характер. Эта активность появляется в связи с БДГ. В этой стадии отсутствуют К-комплексы и веретена. Возникновение этой стадии сна связано с работой регуляторного механизма на уровне моста мозга (варолиева моста), и его нарушения являются свидетельством дисфункции этих отделов мозга, что определяет важность БДГ-сна и соответствующего типа ЭЭГ для диагностики [5].