УДК 616_092.6 616.8 © 2013 г.
Реакция мозга на действие эмоционально значимых стимулов у больных с черепно-мозговой травмой в стадиях угнетения и восстановления сознания
В., В., , В., М.
ФГБУН Институт высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН, *****@***ru, kseniya.gladun.87@mail.ru
Поступила в редакцию
Принята в печать
Изучена динамика ритмов ЭЭГ при предъявлении звуковой эмоционально значимой стимуляции больным с ЧМТ различной степени тяжести в острый период и в период восстановления. Звуковая стимуляция содержала звуки, отражающие физиологические реакции (кашель, рвота), эмоциональные состояния (смех, плач), звуки природы, неприятные бытовые звуки, а также нейтральные стимулы. Запись ЭЭГ проводилась на электроэнцефалографе «Энцефалан», спектры мощности рассчитывались при помощи быстрого преобразования Фурье (FFT) в программе Mathlab. Результаты показали, что биоэлектрическая реакция мозга человека зависит от типа эмоциональных стимулов, предъявляемых испытуемым, от тяжести черепно-мозговой травмы (ЧМТ) и меняется в процессе восстановления. Изменение мощности ритмической активности по сравнению с фоном у больных с тяжелой ЧМТ наиболее выражено при предъявлении отрицательных стимулов. Реакция на приятную стимуляцию появляется позднее и свидетельствует о прогрессе восстановления после ЧМТ. Изменение ритмической активности по сравнению с фоном у больных с ЧМТ наиболее выражены на частоте медленно-волновой активности и бета-ритма. Блокада альфа-ритма менее выражена у больных с ЧМТ в период восстановления и полностью отсутствует у больных в коме.
Ключевые слова: ЭЭГ, ЧМТ, кома, звуковые стимулы, эмоционально значимые стимулы
Changes of EEG power spectrum in response to the emotional auditory stimuli in patients in acute and recovery stages of TBI.
Portnova G. V. 1, Gladun K. V., Sharova E. V., Ivanitsky A. M.
Institute of Higher Nervous Activity and Neurophysiology, Russian academy if science, 117485
We investigated variability of responses to emotionally important auditory stimulation in different groups of TBI in acute state or recovery. The patients sampling consisted of three different groups: patients in coma or vegetative state, patients with Severe and Moderate TBI in recovery bjects were stimulated with auditory stimuli containing important physiological sounds (coughing, vomiting), emotional sounds (laughing, crying), nature sounds (bird song, barking), unpleasant household sounds (nails scratching the glass), natural sounds (sea, rain, fire) and neutral sounds (white noise). The background encephalographic activity was registered during at least 7 minutes. EEG was recorded while using portable device "Entsefalan". Significant differences of power of the rhythmic activity registered during the presentation of different types of stimuli were analyzed using Mathlab and Statistica 6.0. Results showed that EEG-response to the emotional stimuli differed depending on consciousness level, stimuli type, severity of TBI. Most valuable changes in EEG spectrum power for a patient with TBI were found for unpleasant auditory stimulation. Responsiveness to the pleasant stimulation could be registered in later stages of coming out of coma than to unpleasant stimulation. Alpha-activity is reducing in patients with TBI: the alpha-rhythm depression is most evident in the control group, less in group after moderate TBI, and even less in group after severe TBI. Patients in coma or vegetative state didn't show any response in rhythmic power in the frequency of alpha-rhythm.
Key words: EEG, TBI, severe, moderate, coma, auditory emotional stimuli.
Введение
Электрофизиологические исследования больных с ЧМТ ставят своей целью изучение механизмов нарушения работы мозга и получение объективных показателей для диагноза и прогноза болезни [11]. В клинике широко изучены критерии различных уровней угнетения сознания [22]. Восстановление больного с угнетением сознания также проходит через ряд этапов обратного развития [19], [7]. При этом считается, что полное угнетение сознания при ЧМТ возможно лишь при дисфункции восходящих активирующих структур (ретикулярная формация и таламус), независимо от локализации поражения [22]. Так, по данным методов нейровизуализации, для больного в вегетативном состояния характерны структурно-функциональное разобщение коры со зрительным бугром и угнетение активности в гипоталамической области и мозговом стволе [21]. Помимо клинического статуса больного, а также методов нейровизиуализации, диагностирующих характер и локализацию травмы, большое значение имеют методы, позволяющие оценить функцию и прогностические возможности мозга при ЧМТ. К их числу можно отнести и электроэнцефалографию. Использование ЭЭГ в неврологической клинической практике имеет значение для определения особенностей течения заболевания и прогноза восстановления пациентов с тяжелым повреждением головного мозга, включая ЧМТ [23], [8],[5]. Установлены электроэнцефалографические корреляты тяжести угнетения сознания при ЧМТ, выявлены качественные и количественные характеристики ЭЭГ, имеющие прогностической значение. Показано, в частности, что для посттравматических бессознательных состояний характерны не локальные, а диффузные нарушения паттерна ЭЭГ и ее пространственно-временной организации [3],[4]. Имеются данные о том, что медленно-волновая патологическая активность при ЧМТ является прогностически плохим признаком и часто регистрируется у больных при наступлении в дальнейшем летального исхода или инвалидизации [17]. У больных в коме появление альфа-ритма в затылочных областях является отражением сохранных функциональных возможностей коры и указывает обычно на положительный прогноз [4]. В то же время, диффузный, нерегулярный (“гиппокампальный”) альфа-ритм, напротив, свидетельствует о неблагоприятном прогнозе [3]. Тем не менее, наличие медленно-волновой активности не является абсолютным показателем, определяющим прогноз болезни [2]. Прогностически важными электрофизиологическими показателями являются, прежде всего, совокупные изменения ЭЭГ на всех исследуемых частотах. [16], [7], [24]. Другие исследования показывают, что наиболее информативным для прогнозирования состояния больных с ЧМТ и определения выраженности угнетения сознания являются динамические изменения ЭЭГ [28]. Еще более значимым в отношении прогноза могут быть реактивные изменении электрической активности при предъявлении различных стимулов. Есть данные, что изменение электрической активности в ответ на звуковые сигналы может быть значимым показателем, позволяющим оценить степень поражения, уровень угнетения сознания, а также прогноз болезни [26] В частности, регистрация изменений в ЭЭГ при предъявлении звуковых стимулов, особенно неприятных раздражений, может свидетельствовать о хорошем прогнозе больного с ЧМТ [27].
Известно о многочисленных методиках аудиостимуляции, применяемых для лечения пациентов, находящихся в коме и вегетативных состояниях [18],[16]. Применение эмоционально значимой стимуляции у больных с ЧМТ различной степени тяжести демонстрирует свою эффективность, но в то же время успешность применения данной методики зависит от многих факторов, к которым относят глубину угнетения сознания, тип применяемой стимуляции, время начала применения стимуляции и т. д. Исследование электрической активности мозга у таких больных в ответ на эмоциональные стимулы может быть не только объективным показателем наличия или отсутствия реакции на эти стимулы, но и пролить свет на механизмы мозга, задействованные при ее появлении. Однако этот вопрос недостаточно изучен [18]. В настоящем исследовании мы стремились восполнить этот пробел. Использование именно звуковых стимулов определялось тем, что реакция на звук при регрессии коматозного состояния появляется одной из первых [7].
Методика
В эксперименте приняло участие четыре группы испытуемых:
1) больные с глубоким угнетением сознания вследствие черепно-мозговой травмы (11 человек, 6 мужчин, возраст от 17 до 35 лет, средний возраст 20,2 года). Состояние 9 больных соответствовало стадии угнетения сознания КОМА1 (отсутствие сознания, глаза закрыты, паракинезы, сохранена реакция на боль, зрачковые и корнеальные рефлексы сохранены), Двое больных находились в вегетативном состоянии: один в состоянии акинетического мутизма (спонтанное открывание глаз без фиксации взора) и у второго наблюдался апаллический синдром (диффузное повышение мышечного тонуса в сгибателях, глаза открыты, присутствует реакция на боль). Все больные, находящиеся в коме, были подключены к системам жизнеобеспечения. Состояние больных на момент обследования тяжелое или крайне тяжелое с оценкой по шкале комы Глазго 3–7 баллов. У всех пациентов в дальнейшем (3-15 месяцев) диагностирована положительная динамика с восстановлением сознания.
2) Группа больных с тяжелой черепно-мозговой (14 больных, 7 мужчин, возраст от 18 до 33 лет, средний 24,6 года). Состояние больных на момент госпитализации тяжелое или крайне тяжелое с оценкой по шкале комы Глазго 4–7 баллов. Электрофизиологическое обследование проводилось в период от 3 до 12 месяцев с момента травмы. Состояние больных на момент исследования – средне-тяжелое, у всех больных диагностировано восстановление сознания, больные способны понимать и выполнять инструкции, у ряда больных наблюдались нарушения речи по типу моторной афазии, дискинезия и астено-невротический синдром, по шкале комы Глазго 9 – 12 баллов.
3) Группа из 11 больных, перенесших ЧМТ средней степени тяжести (7 мужчин, возраст от 19 до 28 лет, средний возраст 22,4 года). Все вошедшие в группу больные имели диагноз ушиб головного мозга с преобладанием диффузных контузионных поражений. Состояние больных на момент госпитализации тяжелое с оценками по шкале комы Глазго 9 – 11 баллов. Электрофизиологическое обследование проводилось в период от 1 до 10 месяцев с момента травмы. Состояние больных на момент исследования согласно неврологическому обследованию – средне-тяжелое и удовлетворительное, у всех больных диагностировано восстановление сознания, по шкале комы Глазго 12 -14 баллов.
Все больные с тяжелой ЧМТ в момент травмы имели диагноз ушиб головного мозга с преобладанием диффузных контузионных поражений. При неврологическом осмотре в острый период ЧМТ у всех трех групп пациентов не было обнаружено очаговой симптоматики, свидетельствующей о преобладании поражения в правом или левом полушарии, на КТ отмечались диффузные изменения структур головного мозга или отсуствие изменений.
4) Контрольная группа взрослых испытуемых включала 28 испытуемых в возрасте от 20 до 50 лет (средний возраст 27,9 года) состояла из 14 женщин и 16 мужчин, по шкале комы Глазго 15 баллов.
Исследования проведены на базах НИИ Скорой помощи им. Н. В. Склифосовского, НИИ Нейрохирургии им. Н. Н. Бурденко РАМН, Больницы РАН (г. Москва, г. Троицк), одобрены этическим комитетом ИВНД и НФ РАН.
Стимуляция
Звуковые стимулы содержали значимые для человека звуки, отражающие физиологические реакции (кашель, рвота), эмоциональные состояния (смех, плач, крик), звуки природы (дождь, ветер, шум огня, шум прибоя), звуки животного происхождения (пение птиц, лай собаки), неприятные бытовые звуки (скрежет ногтей по стеклу). В качестве контроля предъявлялись нейтральные звуковые стимулы, сгенерированные при помощи программы Wavelab и соответствующие по частотно-амплитудным характеристикам эмоционально-значимым стимулам. Стимулы предъявлялись в случайном порядке, каждый тип стимула предъявлялся 7 раз и составлял по времени 60 секунд. Фоновая запись регистрировалась в течение 7 минут до эксперимента. Звуковые стимулы были отобраны в ходе предварительной апробации на группе из 198 человек. Акустические раздражители предъявлялись бинаурально через наушники (Philips O'Neill SHO9575). Оценивался индивидуальный порог слышимости при помощи аудиометра ENTOMED SA 50, и в соответствии с значением порога уровень громкости устанавливался выше на 30 Дб. Предъявление звуков было синхронизировано с прибором, регистрирующим электрическую активность при помощи программного обеспечения Presentation. Частота звуковых стимулов варьировала от 814 до 1612 Гц (Wavelab 6).
Запись ЭЭГ
Исследование ЭЭГ проводилось с использованием энцефалографа "Энцефалан" (Медиком МТД, Таганрог, Россия). Запись ЭЭГ осуществлялась при помощи AgCl электродов от 19 отведений: Fp1, Fp2, F7, F3, Fz, F4, F8, T7, C3, Cz, C4, T8, P7, P3, Pz, P4, P8, O1 и O2, размещенных в соответствии с международной системой 10-20%. Использовалось 2 отведения относительно объединенных референтных мастоидных электродов А1, А2 (монополярный монтаж). Электрод для записи вертикальных движений глаз (EOG) и были размещены на 1см выше и ниже левого глаза, электрод для записи горизонтальных движений глаз фиксировался на расстоянии 1см латеральнее правого глаза. Величина сопротивления всех электродов не превышала 5 кОм. Фильтрация осуществлялась в диапазоне от 0,1 до 50 Гц, частота дискретизации –500 Гц.
Анализ данных
Спектры мощности рассчитывались при помощи быстрого преобразования Фурье (FFT) в программе Mathlab. Для каждого типа стимула анализировалось 20 отрезков ЭЭГ длительностью 8,2 сек (2048 спектральных отсчетов). Изменения спектров мощности ЭЭГ анализировали по сравнению с фоновой записью в частотных диапазонах от 2 по 25 Гц. Всего было проанализировано 23 частотных диапазона. Соседние диапазоны, в которых обнаружены значимые различия в аналогичных отведениях объединены в более крупные диапазоны для каждой группы испытуемых (см. Таб. 1,2,3). Выделены медленно-волновый диапазон (2-6 Гц для больных с ЧМТ и 2-7 Гц для здоровых испытуемых), альфа – диапазон (8-11 Гц для больных с ЧМТ и 9-12 Гц для здоровых испытуемых) и бета-диапазон (14-25 Гц для больных с ЧМТ и 15-25 Гц для здоровых испытуемых). Cтатистический анализ данных проводился для каждой группы испытуемых (Т-критерий Cтьюдента для зависимых выборок (р<0,05). В таблицах 1,2,3 представлены только значимые различия между фоном и стимулом, полученные как в среднем по всему объединенному частотному диапазону, так и отдельно по каждому диапазону в 1 Гц. Исследовались только безартефактные отрезки ЭЭГ. Статистический анализ поведенческих ответов проводили с использованием программы Statistica 6.0. Межгрупповые различия для показателей мощности ритмической активности для фоновой записи исследованы при помощи T-критерия Стьюдента для независимых выборок (р<0,05) для каждого отведения, типа стимула, и частотного интервала отдельно (см. Рис.1). Для наглядности представления результатов групповых различий выбрано отведение Т4; на его выбор повлияло использование в экспериментальном исследовании звуковых стимулов, а также наличие значимых различий в данном отведении для большинства описанных частотных диапазонов.
Результаты
Мощности ритмической активности для фоновой записи:
У больных с тяжелой ЧМТ как в острый период, так и в период восстановления мощность медленно-волновой активности фоновой записи была значимо больше по сравнению со здоровыми испытуемыми (2-8 Гц) и по сравнению с больными со средне-тяжелой ЧМТ (4-6 Гц) (p<0,05) в центральных, лобных, височных и теменных областях.
Мощность альфа-ритма у группы больных с тяжелой ЧМТ была значимо меньше как в острый период, так и в период восстановления по сравнению со здоровыми испытуемыми (10-13 Гц) (p<0,05), и у больных с ЧМТ средней степени тяжести (12-13 Гц) в височных, теменных и затылочных областях больше справа (p<0,05). У больных с ЧМТ средней степени тяжести мощность альфа-ритма на частоте 8-11 Гц была значимо меньше по сравнению со здоровыми испытуемыми в височно-теменно-затылочных областях больше справа (p<0,05).
Различия мощности бета-ритма были обнаружены в лобно-височно-центрально-теменных областях у здоровых испытуемых и у больных в коме на частоте 17-25 Гц, мощность бета-ритма у данной группы больных была значимо меньше (p<0,05). Полученные результаты отражены на Рис 1.
Рис.1
Мощность ритмической активности при предъявлении стимуляции.
Медленно-волновая активность: у здоровых испытуемых наблюдалось значимое уменьшение мощности дельта и тета-ритма в диапазоне 3-7 Гц в лобно-центрально-височных и теменных областях преимущественно левого полушария (Fp1, F7, Fz, T3, T5, C3, P3) (см. таб.1.) У пациентов с ЧМТ средней степени тяжести значимое увеличение мощности медленно-волновой активности 2-8 Гц выявлено в отведениях F1, Р1, F3, Fz, Fp2, Cz, F3, C3 для всех стимулов, за исключением пения птиц и смеха. Предъявление последних у данной группы больных вызывало уменьшение мощности медленно-волновой активности в теменно-височно-затылочных областях преимущественно правого полушария (O2,P3, C4, T6). У больных с тяжелой ЧМТ при восстановлении сознания любая звуковая стимуляция, за исключением звуков природы, а также нейтральных стимулов, сопровождалась значимым увеличением мощности медленной ЭЭГ-активности в лобно-центрально-височных областях. У пациентов в коме и вегетативном состоянии изменения медленно-волновой активности обнаружены только при предъявлении плача, звуков рвоты и кашля. Они сопровождались увеличением мощности медленно-волновой активности (2-6 Гц) в симметричных лобных областях (Fp1, Fp2, Fz, F4, F3). Значимое повышение мощности дельта (2-4 Гц) и тета-ритма (4-5 Гц) также отмечено и в затылочных областях (O1, O2), при предъявлении пения птиц.
Таблица 1.
Альфа-ритм: на частоте альфа-ритма при предъявлении рвоты, кашля, скрежета, лая, у здоровых испытуемых наблюдалось значимое уменьшение мощности альфа-ритма в лобно-височно-теменных областях слева (Fp1, Fz, F3, T5, P3). При предъявлении звуков природы, а также частично нейтральных стимулов, наблюдалось значимое увеличение мощности альфа-ритма в височных областях билатерально. Предъявление плача, смеха, птиц, нейтральных стимулов вызывало у здоровых испытуемых уменьшение мощности альфа-ритма (8-11 Гц) в центрально-височно-теменных областях больше справа (Т4, Т6, С4, Р4). У больных со средней ЧМТ при предъявлении кашля, рвоты, лая и смеха наблюдалось значимое уменьшение мощности альфа-ритма в височно-теменно-затылочных областях. Предъявление кашля, звука скрежета, лая, плача и пения птиц, напротив, вызывало у этой группы больных увеличение мощности альфа-ритма (8-11 Гц), преимущественно в лобных областях больше слева. На предъявление звуков природы у больных со средней ЧМТ значимых изменений по сравнению с фоном обнаружено не было. У больных с тяжелой ЧМТ при предъявлении, звуков природы и нейтральных стимулов различий обнаружено не было. Увеличение мощности альфа-ритма наблюдалось при предъявлении рвоты, скрежета ногтей, кашля, лая, плача и смеха в лобно-височных областях больше слева. У больных в коме и в вегетативном состоянии значимых изменений мощности при предъявлении звуковых стимулов обнаружено не было (см Таб.2).
Таб.2.
Бета-ритм
На частоте бета-ритма у здоровых испытуемых наблюдалось значимое уменьшение мощности бета-ритма в височно-центральных, теменных и затылочных областях, больше справа, при предъявлении всех групп стимулов, при этом, в лобных областях слева также обнаружено значимое увеличение мощности бета-ритма (см таб.3). У больных с ЧМТ средней степени тяжести наблюдалось уменьшение мощности бета-ритма в лобно-центрально-височных областях больше справа при предъявлении всех стимулов, кроме звуков природы и нейтральных стимулов. При этом при предъявлении лая, рвоты и плача также наблюдалось значимое увеличение мощности бета-ритма в левых лобно-центральных областях. У больных с тяжелой ЧМТ значимое увеличение мощности бета-ритма в лобно-центральных областях преимущественно слева обнаружено при предъявлении лая, плача, пения птиц и смеха. При этом, значимое уменьшение мощности бета-ритма обнаружено в лобно-центрально-височных и теменных областях больше справа при предъявлении рвоты, кашля, звука ногтей. При предъявлении звуков природы, а также нейтральных стимулов значимых изменений мощности на частоте бета-ритма обнаружено не было. У больных в коме и вегетативном сосстоянии, наблюдалось значимое уменьшение мощности бета-ритма в височных областях правого полушария. При предъявлении кашля, рвоты, звук ногтей, царапающих по стеклу, обнаружены аналогичные изменения мощности ритмической активности на частоте 15-20 Гц.
Таб.3.
Обсуждение
Реакция на эмоционально значимые стимулы в виде изменения спектров ЭЭГ различается у больных с ЧМТ разной степени тяжести и у здоровых испытуемых. На основании проведенного исследования мы выделили среди данных изменений несколько групп, в зависимости от тяжести перенесенной травмы и степени угнетения сознания в момент обследования, что отображено на Рис.2. Так, у больных с глубоким угнетением сознания изменения ритмов ЭЭГ отмечались только при предъявлении стимулов, имеющих отрицательную эмоциональную окраску. К ним относились физиологически значимые звуки (кашель, рвота) и плач. Положительные эмоциональные стимулы, стимулы (смех), звуки, вызывающие ориентировочно-оборонительную реакцию (лай), а также нейтральные стимулы не вызывали у данной группы больных никакой реакции. Ранее уже было показано, что предъявление интенсивных стимулов различной модальности может вызвать у больных в коме изменения ритмов ЭЭГ, отражающие процесс активации неспецифических подкорковых структур [9,14]. Однако реакция больных на указанные стимулы отличается от таковой у здоровых пациентов. У больных в коме или вегетативном состоянии изменения мощности регистрируются только на частоте дельта-, тета - и бета-ритма, и полностью отсутсвуют на частоте альфа-ритма. При этом изменения мощности медленно-волновой активности, в отличие от здоровых испытуемых, у больных в коме проявляются в ее увеличении, а бета-ритма - в ее уменьшении.
В период восстановления у больных с тяжелой ЧМТ, по сравнению с больными в коме, отмечается расширение класса стимулов, при предъявлении которых регистрируются изменения ритмов ЭЭГ. У них появляется реакция на звуки, отражающие положительные эмоции (смех) или вызывающие оборонительную реакцию (лай, крик). Кроме того, происходит перестройка структуры изменений мощности бета-ритма, а именно его увеличение, при предъявлении стимулов, отражающих эмоциональные или вызывающих ориентировочную реакцию. Появляются также изменения на частоте альфа-ритма в виде увеличения его мощности в лобно-височно-теменных областях справа. Можно предположить, что данные изменения ритмов ЭЭГ отражают определенную ступень восстановления сознания. Предполагается, что увеличение бета-ритма в лобных областях может быть связанно с выполнением различных видов целенаправленной деятельности, а также при эмоциональном возбуждении [20]. Поэтому обнаруженная нами перестройка бета-ритма в ответ на предъявление стимулов может отражать процесс восстановления психической активности больных.
Говоря о реакции активации на стимулы в виде увеличения медленно-волновой активности у больных с тяжелой ЧМТ как в острый период, так и при восстановлении, необходимо отметить одну ее важную особенность. У больных при предъявлении эмоционально значимых стимулов наблюдается увеличение мощности медленно-волновой активности, в то время как у здоровых испытуемых, напротив, наблюдается ее уменьшение. Особенностью изменений медленно-волновой активности у больных с тяжелой ЧМТ на предъявление стимулов является иная частота ритмического спектра, на которой эти изменения регистрируются. У больных значимые изменения мощности на стимул имеют место преимущественно на частоте дельта-ритма (2-4 Гц), в то время как у здоровых испытуемых изменения обнаружены в диапазонах как дельта-, так и тета-ритма (4-7 Гц). Имеющиеся данные указывают, что появление тета-ритма связано с активацией лимбической системы мозга, в частности, таких структур, как амигдала и гиппокамп. Эта активность связана с эмоциональными реакциями [25]. Можно предположить, что уменьшение мощности тета-ритма у больных с тяжелой ЧМТ связано не только с общей перестройкой ритмической активности вследствие повреждения мозга [4], но и с нарушением процесса восприятия и переживания эмоций у этой группы больных.
Реакция на стимулы у больных с ЧМТ средней степени тяжести по сравнению с тяжелой ЧМТ имеет определенные особенности, отражающие как меньшую степень поражения мозга, так и процесс восстановления функций. В частности, у данной группы, подобно здоровым испытуемым, в ответ на положительную стимуляцию (смех, пение птиц) наблюдается не увеличение, а уменьшение медленно-волновой активности (2-8 Гц) в теменно-височно-затылочных областях правого полушария. Другой характеристикой, отражающей иную степень угнетения сознания, у данной группы больных в отличии от больных с тяжелой ЧМТ, является появление блокады альфа-ритма в ответ на предъявление кашля, рвоты, лая и смеха. Филогенетически блокада-альфа ритма появляется позднее, чем медленно-волновые изменения в ответ на стимул. У более примитивных млекопитающих, ориентировочный рефлекс в ответ на стимул выражается в усилении тета-ритма [13], а альфа-ритм и его блокада в ответ на стимуляцию появляется у более развитых млекопитающих [10]. У детей 1- 3 лет реакция активации также отличается от реакции здоровых взрослых и характеризуется появлением большого количества высокоамплитудных тета-волн и усилением выраженности альфа-ритма [12]. Таким образом, процесс восстановления после ЧМТ повторяет некоторые этапы эволюционного и онтогенетического развития: у больных с глубоким угнетением сознания реакция на стимулы в виде увеличения медленных волн как бы воспроизводит реакцию активации у млекопитающих с относительно простой мозговой организацией, а появление блокады альфа-ритма в ответ на стимуляцию и уменьшение медленно-волновой активности свидетельствует о процессе восстановлении мозговой активности.
Появление в процессе восстановления сознания сначала отрицательных эмоций и лишь позднее положительных также отражает процесс филогенетического развития эмоций. Положительные эмоции, необходимые для выполнения более сложных когнитивных действий, а также социального взаимодействия, появляются более поздно, тогда как отрицательные существуют уже у примитивных животных [6, 15]. Значимость отрицательных эмоций для организма подчеркивалась также в биологической теории П. К.Анохина, согласно которой отрицательная эмоция имеет биологический смысл, выполняя энергетическую функцию, «мобилизируя» и «стимулируя». У больных с глубоким угнетением сознания, отрицательные эмоции, судя по всему, поддерживают и сопровождают процесс перестройки функций мозга и ауторегуляции основных функций организма (дыхание, сердцебиение, гомеостаз и т. п.) [1]. В тоже время, восстановление нормальной реакции на эмоционально значимые стимулы в виде блокады альфа-ритма, подобной здоровым людям, совпадает с появления реакции на приятную стимуляцию. Стоит добавить, что предъявление звуков природы у здоровых испытуемых вызывает реакцию расслабления (увеличение мощности альфа-ритма, оценка стимулов как приятных и расслабляющих). У больных с ЧМТ средней степени тяжести подобная реакция отсутствует, что свидетельствует о более узком для них диапазоне эмоционально значимых стимулов. В то же время восстановление реакции релаксации может свидетельствовать о восстановлении основных функций мозга после травмы, позволяющих больному включаться в активную деятельность. Рис.2.
Выводы:
1. У больных с ЧМТ реакция мозга на действие внешних стимулов отличается от нормы. Эти отличия носят закономерный характер и определяются тяжестью травмы и характером стимулов.
2. У больных с глубоким угнетением сознания реакция на нейтральные и положительные эмоциональные стимулы отсутствует. Реакция на отрицательные стимулы проявляется в виде усиления медленно-волновой активности.
3. В процессе улучшения состояния больных с тяжелой ЧМТ происходит появление реакции на положительные стимулы, появляется реакция на частоте альфа-ритма, а также увеличение мощности бета-ритма в лобных областях коры.
4. При ЧМТ средней тяжести реакция на положительные стимулы приближается к реакции здоровых испытуемых и проявляется в угнетении медленно-волновой активности и блокаде альфа-ритма, реакция на отрицательные стимулы сходна с ответом больных с тяжелой ЧМТ и проявляется в усилении медленно-волновой активности.
5. В электрической реакции мозга на сигнал у больных с ЧМТ можно проследить некоторые закономерности развития эмоций в филогенезе: эмоциональные реакции как бы регрессируют на более ранние этапы эволюции и в процессе восстановления и компенсации утраченных функций постепенно возвращаются к эмоциям здорового человека.
Работа выполнена при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (проекты № 11-04-01809а, № 12-04-01254а, № 13-04-01916), Российского гуманитарного фонда (проекты № 11-06-00959а, № 12-06-00711а), Программы Президиума РАН «Фундаментальные науки – медицине» и Программой Отделения физиологии и фундаментальной медицины РАН «Интегративная физиология».
Список литературы
1. К. Эмоции. Большая медицинская энциклопедия. 1964. (35): 339-367
2. А. В. Н. ПК-Мерц при вегетативном статусе и «малом сознании». Интенсивная терапия. 2004. 1: 15-19
3. Н., А., В., С. Межцентральные отношения ЭЭГ как отражение системной организации мозга человека в норме и патологии. Журн. высш нерв деят. 2003. 53 (4): 391-401
4. М., М., Л, Н. Фокусы патологической активности в мозге человека и их влияние на пространственно-временную структуру ЭЭГ. Журн. высш нерв деят. 1998. 48 (4): 671-686
5. М., В. ЭЭГ при черепно-мозговой травме в кн. Нейрофизиологические исследования в клинике. Москва. Антидор. 2001. 78-86
6. О. Выражение эмоций у человека и животных. СПб.: Питер, 2001. 384 с.
7. А., С. В. Психостимулотерапия в реабилитации больных с тяжелой черепно-мозговой травмой, сопровождающейся длительной комой (Методические рекомендации). М.: МЗ СССР, 1991. 14 с.
8. В., Б. ЭЭГ-критерии прогнозирования течения и исхода тяжелой черепно-мозговой травмы: Метод. рекомендации. Л.: 1988. 20-35
9. Р. Клиническая электроэнцефалограия ( с элементами эпилептологии). Руководство для врачей 3-е издание. Москва. МЕДпресс-информ. 2004. 74-78
10. Карамян А. И., В. Этапы эволюции высшей нервной деятельности. Физиология поведения: Нейробиологические закономерности. Л.: Наука. 1987. 201-233.
11. М., А. Электроэнцефалографические показатели у детей с различными формами закрытой черепно-мозговой травмы // Проблемы экспертизы в медицине. 2008. 29 (1): 15-17.
12. В. И. В. Электроэнцефалографический атлас эпилепсий и эпилептических синдромов у детей М. Литтерра. 2011. 23-33.
13. Н. Пространственная организация процессов головного мозга. — М.: Наука, 1972. 181с.
14. В., А., В., М. Исследование ритмов мозга при действии эмоционально значимых стимулов у здоровых взрослых, детей и больных в коме. Журн. Технологии живых систем. 2012. 9 (5): 3-13
15. В. Эмоциональный мозг. М.: Наука. 1981. 215 с.
16. В., С., А., Н., В., В. Функциональные и структурные предпосылки угнетения сознания при тяжелой черепно-мозговой травме. Нейронауки: теоретические и клинические аспекты (Украина). 2011. 7 (1-2): 68 - 75
17. Aminoff M. J. Aminoff’s electrolodiagnosis in clinical neurology. Sixth edution. Saunders, 2012. 796- 798.
18. Lombardi F., Taricco M., De Tanti A., Telaro E., Liberati A. Sensory stimulation for brain injured individuals in coma or vegetative state. Cochrane Database of Systematic Reviews. 2002. 2-5 pp.
19. Jennet B. The definition, diagnosis, prognosis and pathology of this state are discussed, together with the legal implications. J. Neurol Neurosurg Psychiatry. 2002. 73: 355-357.
20. Jensen O., Goel P., Kopell N., Pohja M., Hari R., Ermentroutf B. On the human sensorimotor-cortex beta rhythm: Sources and modeling. NeuroImage. 2005. 26: 347 – 355.
21. Laureys S., Owen A. M., Schiff N. D. Brain function in coma, vegetative state, and related disorders. The Lancet Neurology, September. 2004. V.3: P. 537 – 546 pp.
22. Munari C., Calbucci F. Electroenceph Clin Neurophysiol. 1981. 51. 2: 170-176.
23. Niedermeyer E. da Silva L. Electroencephalography: Basic Principles, Clinical Applications, and Related Fields, 5th edn. Philadelphia: Lippincott Williams & Wilkins. 2004. 848-855 pp.
24. Nuwer M., et al, Routine and Quantitative EEG in Mild Traumatic Brain Injury; Clinical Neurophysiology, 2005. 116: 2001-2025.
25. Seidenbecher T., Laxmi T. R., Stork О., Pape H. C. Amygdalar and hippocampal theta rhythm synchronization during fear memory retrieval. Science (New York, N. Y.) 2003; 301 p.
26. Starr A., Achor L. J. Auditory brainstem responses in neurological disease. Arch. Neurol. 1975. 32: 761-768.
27. Sutter R., Kaplan P. W. Electroencephalographic Patterns in Coma: When Thingns Slow Down. 2012. 202 рp.
28. Thatcher R., Cantor D., McCalaster R., Geisler F., Krause P. Comprehensive predictions of outcome in closed head injured patients: the development of prognostic equations. Annals of New York Academy of Sciences. 1999. 620: 82-101.
Основные порталы (построено редакторами)