Физиология ЦНС ПЗ 8 Методы исследования функций

Физиология ЦНС ПЗ № 8. Методы исследования функций центральной нервной системы

При подготовке доклада по методам исследования функций ЦНС придерживайтесь следующего плана: • История метода исследования. • Основные принципы, закономерности, лежащие в основе метода исследования. • Применяемое оборудование. • Методика исследования. • Показания к применению данного метода исследования. • Возможности метода. • Противопоказания к методу.

Формируемые компетенции: • Актуальность темы: данная тема вносит вклад в формирование следующих компетенций: ОК-1; ПК-1, ПК-5; ПК-9; ПК-16; ПК-27; ПК-31. • Знание изучаемой темы необходимо для понимания процессов функционирования центральной нервной системы и ее роли в регуляции функций организма.

Цели занятия: • Учебная: • Ознакомиться с методами исследования функций ЦНС (ПК-5, ПК-16). • Изучить биоэлектрическую активность головного мозга (ПК-5, ПК-16). • Научиться применять терминологию по изучаемой теме (ПК-5, ПК-16, ПК-27, ПК-31).

Цели занятия: • Развивающая: • Формирование системного подхода к исследованию и оценке функций ЦНС (ОК-1, ПК-5, ПК-9, ПК-16, ПК-27, ПК-31). • Формирование системного подхода к изучению функций органов и систем органов (ОК-1, ПК-5, ПК-9, ПК-16, ПК-27, ПК-31). • Воспитательная: • Формирование способности и готовности реализовать этические и деонтологические аспекты врачебной деятельности в общении с коллегами (ПК-1).

Межпредметные связи Нормальная физиология Биохимия Гистология, цитология, эмбриология Фармакология Патологическая физиология Методы исследования функций ЦНС Физика. Математика Неврология Анатомия

Внутрипредметные связи ПЗ№ 1. Физиология нервов и синапсов ПЗ№ 2. Возбуждение в ЦНС. Торможение и координационная деятельность ЦНС. Рефлекс и функциональная система ПЗ№ 7. нервная регуляция висцеральных функций. Физиология автономной (вегетативной) НС ПЗ№ 6. Кора больших полушарий Методы исследования функций ЦНС ПЗ№ 3. Частная физиология ЦНС. Спинной мозг ПЗ№ 4. Частная физиология ЦНС. Продолговатый мозг, мост, мозжечок ПЗ№ 5. Частная физиология ЦНС. Ретикулярная формация. Промежуточный, передний мозг. Лимбическая система

1. Установите соответствие. В нейрофизиологических лабораториях и неврологических клиниках при заболеваниях головного мозга человека применяют различные диагностические методики. С какими целями они могут применяться? Методы исследования применяется для изучения ЦНС Электроэнцефалография А химических основ работы 1 нейрона. Микроионофоретический В суммарной электрической 2 метод активности мозга. Стереотаксическая С эффектов разрушения или 3 методика раздражения мозговых структур. Метод вызванных D интенсивности биохимических 4 потенциалов процессов в структурах головного мозга. Ядерно-магнитный Е состояния афферентных путей 5 резонанс головного мозга.

2. Установите соответствие. Деятельность каких отделов ЦНС определяет перечисленные физиологические состояния и клинические симптомы? определяется деятельностью А гиппокампа. 2 Процессы и состояния Эмоциональная реакция Гипертермия 3 Атаксия С мозжечка. 4 Тремор D гипоталамуса. 5 Голод Е спинного мозга. 1 В полосатого тела.

3. Установите соответствие. Какие структуры головного мозга преимущественно участвуют в формировании перечисленных состояний и нейрофизиологических процессов? Процессы и определяется состояния деятельностью 1 Слуховые ощущения А височной коры. 2 Быстрый сон В гиппокампа. 3 Эмоциональная память Жажда и голод С варолиева моста. D мозолистого тела. 4 5 Межполушарный Е перенос информации гипоталамуса.

Различают методы экспериментальной и теоретической нейрофизиологии. К числу экспериментальных методов классической физиологии относятся приемы, направленные на: § активацию (стимуляцию); § подавление (угнетение) функции данного нервного образования.

Активирование сводится к раздражению адекватными (или неадекватными) стимулами. Адекватное раздражение: ◘ специфическое раздражение соответствующих рецептивных входов рефлексов ◘ электрическое раздражение проводникового или центрального отдела рефлекторной дуги, имитирующее нервные импульсы (раздражение различными химическими веществами и раздражение электрическим током) Подавление функции вплоть до полного выключения достигается: ◘ частичным или полным удалением (экстирпация) ◘ разрушением изучаемого нервного образования ◘ кратковременным блокированием передачи возбуждения под действием химического вещества, холодового фактора ◘ денервацией органа

Методы исследования функций ЦНС • Метод ПЕРЕРЕЗОК ствола мозга на различных уровнях. Например, между продолговатым и спинным мозгом. • Метод ЭКСТИРПАЦИИ (удаления) или разрушения участков мозга. • Метод РАЗДРАЖЕНИЯ различных отделов и центров мозга.

Методы исследования функций ЦНС Электрофизиологические методы • ЭЛЕКТРОЭНЦЕФАЛОГРАФИЯ - регистрация биопотенциалов мозга с поверхности кожи черепа. Методика разработана и внедрена в клинику Г. Бергером. • РЕГИСТРАЦИЯ БИОПОТЕНЦИАЛОВ нервных различных центров, используется вместе со стереотаксической техникой, при которой электроды с помощью микроманипуляторов вводят в строго определенное ядро в метод вызванных потенциалов, регистрация электрической активности участков мозга при электрическом раздражении периферических рецепторов или других участков; • метод ВНУТРИМОЗГОВОГО ВВЕДЕНИЯ веществ с помощью микроинофореза. • ХРОНОРЕФЛЕКСОМЕТРИЯ - определение времени рефлексов.

СТЕРЕОТАКСИЧЕСКИЙ МЕТОД ◘ метод введения микроинструментов строго в заданные структуры мозга, основанный на использовании системы стереотаксических координат и стереотаксических приборов. ◘ Stereotactic (стереотаксический) погречески означает «движущийся в пространстве» . Стереотаксис применяется, когда требуется исключительная точность доставки инструмента хирургического воздействия (биопсии, деструкции или стимуляции) в заранее определенную зону сквозь толщу мозга без опасности повреждения критических для здоровья и жизни пациента структур. Впервые метод стереотаксиса был изобретен в 1908 году двумя исследователями из Лондонской Университетской клиники: нейрохирургом сэром Виктором Горслеем и инженером Робертом Х. Кларком.

СТЕРЕОТАКСИЧЕСКИЙ МЕТОД ◘ введение электродов в строго заданные участки глубоких структур мозга с ◘ сследовательскими, и ◘ диагностическими и ◘ лечебными целями. При стереотаксическом методе используют стереотаксические приборы и атласы.

СТЕРЕОТАКСИЧЕСКИЙ МЕТОД

Стереотаксическое вмешательство может быть выполнено с целью: 1. исследования гистологического строения опухолей глубинной труднодоступной (или множественной) локализации для уточнения тактики дальнейшего лечения 2. уточнения характера поражения вещества мозга при подозрении на инфекционный или демиелинизирующий процесс 3. дренирования абсцессов головного мозга

v Развитие микротехники отведения электрических потенциалов отдельных нервных клеток или даже частей клетки (микроэлектродная техника) за последние два-три десятилетия существенно обогатило ценными экспериментальными фактами физиологию мозга. v Метод внутримозгового введения веществ (методика микроинъекций и микроионофореза).

Электрофизиологические методики исследования Вызванные потенциалы

Вызванный потенциал (ВП; англ. Evoked potential) - электрическая реакция мозга на внешний раздражитель или на выполнение умственной (когнитивной) задачи. Метод вызванных потенциалов (ВП) применяется для исследования функции ◘ сенсорных систем мозга (соматосенсорной, зрительной, слуховой), ◘ систем мозга, ответственных за когнитивные процессы.

В основе метода лежит регистрация биоэлектрических реакций мозга в ответ на внешнее раздражение (в случае сенсорных ВП) и при выполнении когнитивной задачи (в случае когнитивных ВП). Различают : ◘ зрительные ВП (ЗВП), ◘ слуховые ВП (СВП), ◘ соматосенсорные ВП (СВП), ◘ связанные с событиями ВП (ССВП, в английском варианте - event-related potential, ERP) - регистрируемые при предъявлении сложных сенсорных сигналов, при решении определенных когнитивных задач ◘ когнитивные ВП (КВП), которые являются частным случаем ССВП ◘ моторные ВП (МВП).

Регистрация вызванных потенциалов ГМ

◘ Метод вызванных потенциалов отражает изменения функциональной активности областей коры, осуществляющих прием и обработку поступающей информации. ◘ У человека ВП имеют относительно небольшую амплитуду по сравнению с фоновой ЭЭГ, и их изучение стало возможно только при использовании компьютерной техники для выделения сигнала из шума и последующего накопления реакций, возникающих в ответ на ряд однотипных стимулов. ◘ На основании полученных данных строятся гипотезы относительно восприятия, внимания, интеллекта, функциональной асимметрии мозга и индивидуальной психофизиологической дифференциации.

◘ Вызванные потенциалы: активные и заторможенные области

ЭЛЕКТРОМИОГРАФИЯ ◘ метод электрофизиологической диагностики поражений нервно-мышечной системы, состоящий в регистрации электрической активности (биопотенциалов) скелетных мышц. Различают : ◘ спонтанную электромиограмму, отражающую состояние мышц в покое или при мышечном напряжении (произвольном или синергическом) ◘ вызванную электромиограмму, обусловленную электрической стимуляцией мышцы или нерва

ЭЛЕКТРОМИОГРАФИЯ позволяет проводить диагностику ◘ поражения нервной и мышечной систем (надсегментарных пирамидных и экстрапирамидных структур, ◘ мотонейронов передних рогов, спинномозговых корешков и нервов, ◘ нервно-мышечного синапса и собственно иннервируемой мышцы), ◘ оценивать тяжесть, стадию, течение заболевания, ◘ эффективность применяемой терапии.

ЭЛЕКТРОМИОГРАФИЯ ◘ Аппаратура для электромиографии состоит из двух основных блоков - электромиографа и электростимулятора. ◘ Электромиограф усиливает мышечные биопотенциалы и обеспечивает минимальный уровень помех ( «шумов» ). ◘ Современные электромиографы - компактные компьютерные системы, с помощью которых проводят исследование по заданной программе. ◘ Отведение потенциалов действия мышцы осуществляют при помощи поверхностных электродов, накладываемых на кожу над исследуемой мышцей, или игольчатых, вводимых в мышцу.

ЭЛЕКТРОМИОГРАФИЯ

Регистрация активности мышцы

Хронорефлексометрия

Деятельность мозга порождает электромагнитные поля, содержащие электрическую и магнитную составляющие. Электрическое поле измеряют с помощью поверхностных электродов (метод электроэнцефалографии). Магнитная составляющая - биомагнитные поля - измеряются с помощью специальных приборов: биомагнетометров, магнетоэнцефалографов, нейросканеров. Данное устройство состоит из сотен датчиков магнитного поля, информация от которых обрабатывается цифровыми методами с помощью современных компьютеров. Сам биомагнетометр помещен в экранированную комнату для исключения влияния внешних магнитных полей.

Магнитоэнцефалография (МЭГ) - технология, позволяющая измерять и визуализировать магнитные поля, возникающие вследствие электрической активности мозга. Магнитоэнцефалография принадлежит к неинвазивным методам регистрации электрической активности головного мозга посредством измерения излучаемых мозгом магнитных полей.

Магнитоэнцефалография Информация, получаемая с помощью биомагнетометра, принципиально отличается от информации, получаемой компьютерной томографией или магниторезонансными методами. В отличие от последних двух методов, предоставляющих структурную и анатомическую информацию, магнитоэнцефалография предоставляет исследователю информацию о функционировании мозга в реальном времени.

Компьютерная томография - метод неразрушающего послойного исследования внутренней структуры объекта. ◘ Метод был предложен в 1972 г. английским инженеромфизиком Годфри Хаунсфилдом и американским физиком Алланом Кормаком. ◘ Метод основан на измерении и сложной компьютерной обработке разности ослабления рентгеновского излучения различными по плотности тканями. ◘ Клинические испытания первого компьютерного томографа прошли в 1972 г. ◘ В 1979 г. «за разработку компьютерной томографии» Кормак и Хаунсфилд были удостоены Нобелевской премии по физиологии и медицине.

ПРЕИМУЩЕСТВА КОМПЬЮТЕРНОЙ ТОМОГРАФИИ ◘ нетравматичность; ◘ возможность проведения прижизненной диагностики заболеваний; ◘ возможность реконструкции полученных изображений в различных анатомических плоскостях (проекциях), а также возможность трёхмерной реконструкции; ◘ возможность оценивать размеры и взаиморасположение органов, детально изучать их структурные особенности и даже некоторые физиологические характеристики

Компьютерная томография ◘ Современный компьютерный томограф представляет собой сложный программнотехнический комплекс. ◘ Для регистрации прошедшего через среду рентгеновского излучения используются сверхчувствительные детекторы, конструкция и материалы которых постоянно совершенствуются. ◘ При изготовлении КТ предъявляются самые жесткие требования к рентгеновским излучателям. ◘ Неотъемлемой частью аппарата является обширный пакет программного обеспечения, позволяющий проводить весь спектр компьютерно-томографических исследований.

◘ Компьютерный томограф

КТ-перфузия Метод, позволяющий оценить прохождение крови через ткани организма, в частности: ◘ перфузию головного мозга ◘ перфузию печени

Магнитно-резонансная томография (МРТ, MRT) ◘ томографический метод исследования внутренних органов и тканей с использованием магнитного поля и физического явления ядерного магнитного резонанса. ◘ Основан на насыщенности тканей организма водородом и особенностей их магнитных свойств. ◘ Годом основания МРТ принято считать 1973 г. , когда профессор химии Пол Лотербур опубликовал данные изучения ядерно-магнитного резонанса. Позже Питер Мэнсфилд усовершенствовал математические алгоритмы получения изображения. ◘ За изобретение метода МРТ Питер Мэнсфилд и Пол Лотербур получили в 2003 г. Нобелевскую премию в области медицины.

Позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ) ◘ новейший диагностический метод, основанный на применении радиофармпрепаратов, который позволяет строить трёхмерную реконструкцию функциональных процессов, происходящих в организме. ◘ В отличие от КТ и МРТ, ПЭТ применяется не для изучения анатомических особенностей тканей и органов, а для диагностики их функциональной активности. ◘ ПЭТ также называют «функциональной томографией» . Теоретически при помощи ПЭТ можно исследовать любой функциональный процесс, происходящий в организме. ◘ Необходимо только подобрать меченное радионуклидом химическое соединение, активно участвующее в осуществлении выбранной для исследования метаболической функции.

Позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ) ◘ ПЭТ - это развивающийся диагностический и исследовательский метод ядерной медицины. ◘ В основе этого метода лежит возможность при помощи специального детектирующего оборудования (ПЭТ-сканера) отслеживать распределение в организме биологически активных соединений, меченных радиоизотопами. ◘ В качестве радиофармпрепарата для ПЭТ при диагностике поражений ЦНС наиболее часто используются специально помеченные частицы глюкозы.

Методика ◘ Томограф располагается в отдельном помещении и похож на устройства для проведения КТ или МРТ. Перед исследованием пациенту вводят в вену радиофармпрепарат (чаще всего – меченную глюкозу) и просят полежать в течение 30 -60 минут. За это время препарат распределится по организму. ◘ Радиофармпрепарат вводится в малых дозах, безвреден и не вызывает каких-либо побочных ощущений. ◘ Затем начинается непосредственно процесс исследования. ◘ Датчики перемещаются, определяя места накопления радиофармпрепарата. ◘

Введение радиофармпрепарата

◘ Магнитно-резонансная диффузия (МР диффузия) - метод, позволяющий определять движение внутриклеточных молекул воды в тканях. ◘ Диффузная спектральная томография - метод, основанный на магнитнорезонансной томографии, позволяющий изучать активные нейронные связи. ◘ Преимущественное применение при диагностике острого нарушения мозгового кровообращения, по ишемическому типу, в острейшей и острой стадиях.

Магнитно-резонансная перфузия (МР перфузия) ◘ Метод, позволяющий оценить прохождение крови через ткани организма: ◘ прохождение крови через ткани мозга ◘ прохождение крови через ткани печени ◘ Метод позволяет определить степень ишемии головного мозга и других органов.

Эхоэнцефалография ◘ метод исследования ГМ при помощи ультразвука. ◘ Метод неинвазивной инструментальной диагностики, основанный на отражении ультразвука от границы внутричерепных образований и сред с различной акустической плотностью (мягкие покровы головы, кости черепа, мозговые оболочки, мозговое вещество, ликвор, кровь). ◘ Отражающими структурами могут быть и патологические образования (очаги размозжения, инородные тела, абсцессы, гематомы и др. ).

◘ Мягкие ткани головы, кости черепа, ткань головного мозга имеют различное акустическое сопротивление и в разной степени отражают ультразвук, что и используется в диагностических целях. ◘ Эхоэнцефалография позволяет выявлять объемные поражения мозга (опухоли, гематомы, абсцессы, инородные тела и др. ), повышение внутричерепного давления, отек мозга. ◘ Метод не имеет противопоказаний и может быть применен во всех случаях, когда можно обеспечить плотное прилегание ультразвукового датчика (зонда) к коже головы.

Методика эхоэнцефалографии ◘ Эхо. ЭГ проводят с помощью ультразвуковых энцефалографов, обычно в положении больного лежа, но возможно ее проведение в положении больного сидя. ◘ Специальной подготовки больного не требуется. ◘ Ультразвуковой датчик (рабочая поверхность для обеспечения акустического контакта смазана вазелиновым маслом) последовательно прикладывают к различным участкам головы, также предварительно обработанным вазелиновым маслом. ◘ Ультразвуковые сигналы, преобразованные в электрические импульсы, появляются на экране аппарата в виде кривой - ультразвуковой энцефалограммы (эхоэнцефалограммы), которую анализируют.

Двухмерная Эхо. ЭГ осуществляется специальными сканирующими ультразвуковыми аппаратами, позволяющими получить изображение в поперечном разрезе, выявить локализацию, форму, размеры и структуру.

РЕНТГЕНОЛОГИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ Краниография (рентгенография черепа) – основной метод в диагностике метастазов злокачественных образований, переломов и трещин костей свода черепа. На рентгенограммах можно обнаружить признаки повышения внутричерепного давления ( «пальцевидные вдавления» , расхождение швов черепа у детей). Спондилография (рентгенография позвоночника) – выявляет изменения при остеохондрозе, травмах.

◘ Нейрорентгенологические методики с применением рентгенконтрастных веществ ◘ Миелография – контрастное рентгенологическое исследование спинного мозга. ◘ Восходящая миелография проводится через люмбальный прокол. Вначале выпускается часть ликвора (10 -20 мл), затем в субарахноидальное пространство вводится рентгенконтрастное вещество. ◘ Рентгенконтраст поднимается вверх и останавливается на уровне патологического очага или иногда огибает его.

◘ Пневмоэнцефалография – метод контрастной рентгендиагностики, позволяющий получать изображение желудочковой системы введением воздуха или кислорода посредством люмбальной пункции. ◘ Проводится люмбальная пункция, выпускается ликвор, вводится при помощи шприца воздух. Воздух поднимается вверх по позвоночному каналу и проникает из субарахноидального пространства в систему желудочков мозга. ◘ Показания – опухоли, абсцессы

Церебральная ангиография ◘ Дает возможность увидеть на R-грамме четкое изображение сосудистого русла мозга. ◘ R-граммы черепа производятся непосредственно после введения контрастного вещества (чрезкожная пункция общей сонной или позвоночной артерий). ◘ Цель: уточнение места закупорки мозговой артерии (оперативное лечение), выявление сосудистых аномалий.

Возможности церебральной ангиографии

Магнитно-резонансная спектроскопия (МР спектроскопия) — метод, позволяющий определить биохимические изменения тканей при различных заболеваниях. МР — спектры отражают процессы метаболизма. Нарушения метаболизма возникают как правило до клинических проявлений заболевания, поэтому на основе данных МР спектроскопии — можно диагностировать заболевания на более ранних этапах развития. Виды МР спектроскопии Ø МР спектроскопия внутренних органов Ø МР спектроскопия биологических жидкостей

Магнитно-резонансная ангиография (МР ангиография) — метод получения изображения сосудов при помощи магнитно-резонансного томографа.

Функциональная МРТ (ФМРТ) ◘ метод картирования коры ГМ, позволяющий определять индивидуальное местоположение и особенности областей мозга, отвечающих за движение, речь, зрение, память и другие функции, индивидуально для каждого пациента. ◘ Суть метода заключается в том, что при работе определенных отделов мозга кровоток в них усиливается. ◘ В процессе проведения ФМРТ больному предлагается выполнение определенных заданий, участки мозга с повышенным кровотоком регистрируются, и их изображение накладывается на обычную МРТ мозга.

Электроэнцефалография ◘ Впервые регистрацию биоэлектрической активности мозга у человека осуществил австрийский психиатр, ректор Йенского Университета Ганс Бергер (1929). ◘ Он показал, что биотоки мозга представляют электрические колебания, основными из которых являются колебания частотой 8 -10 в секунду, названные им альфаритмом. ◘ Ему принадлежит и термин “электроэнцефалограмма”, и соответствующая аббревиатура - ЭЭГ. С этого момента начинается современный этап клинической ЭЭГ. ◘ В последующем были открыты ритмы и других диапазонов: дельта-, тета - , бета-.

Электроэнцефалография ◘ это метод исследования деятельности ГМ человека, в основе которого лежит регистрация электрических потенциалов, спонтанно возникающих в мозге; ◘ в отличие от вызванной активности, возникающей в ответ на различные афферентные раздражения - вызванные потенциалы (ВП). ◘ В настоящее время ЭЭГ – самостоятельная область исследований, применяется в анестезиологии, реаниматологии, неврологии, нейрохирургии и других областях, медицины в клинических и в научных целях.

◘ Многочисленными экспериментальными и клиническими исследованиями показана зависимость функционального состояния мозга, проявляющаяся в изменениях его электрической активности, от условий его гемодинамики и метаболизма. ◘ Показано, что снижение уровня оксигенации мозга приводит к снижению частоты ритмов ЭЭГ от нормального альфа -ритма до 4 -7 Гц (тета-ритм) и к более медленным -дельта- колебаниям. ◘ Наряду с этим, отмечается падение амплитуды биопотенциалов мозга, приводящее в дальнейшем к картине биоэлектрического молчания на ЭЭГ.

◘ Мониторинг электрической активности мозга важен в анестезиологической практике для решения чисто анестезиологических задач: ◘ для определения глубины наркоза, ◘ для осуществления контроля ведения анестезии и выхода из нее, ◘ для определения действия на мозг того или иного анестетика.

◘ В операционной практике применяют подкожные игольчатые электроды из нержавеющей стали или платиновые. ◘ При этом ЭЭГ отражает не только активность коры, но и, косвенно, состояние срединных структур ( ствол мозга, таламус и др. ), оказывающих регулирующее влияние на электрическую активность коры.

◘ Спонтанную биоэлектрическую активность мозга можно регистрировать со скальпа, увеличивая ее приблизительно в 1 миллион раз. ◘ Для этого используют хлорсеребряные электроды-мостики, крепящиеся на голове специальными шлемами, либо чашечные электроды, фиксируемые к предварительно обработанной, обезжиренной коже головы специальной электролитной пастой или коллодием.

◘ Электрическую активность при использовании специальных электродов можно отводить также: ◘ с базальных и труднодоступных латеральных отделов мозга, ◘ непосредственно с коры больших полушарий во время нейрохирургических операций - электрокортикограмма (ЭКо. Г), ◘ с глубоких отделов мозга (с помощью интрацеребральных электродов).

Электроэнцефалография ЭЭГ Бета-ритм: 14 – 30 /с, 25 мк. В Альфа-ритм: 8 – 13 /с, 50 мк. В Тета-ритм: 4 – 8 /с, 100300 мк. В. Дельта-ритм: 0, 5– 3 /с, 100 -300 мк. В.