Визуальный метод оценки ЭЭГ цикла «бодрствование – сон»

• Введение
• Литературный обзор
• Структура сна
• Исходные данные
• Заключение
• Список использованных источников

Цель курсовой работы:

Получение навыков выбора адекватных способов представления экспериментальной информации построения, соответствующих математических моделей обработки и анализа информации.

Применение спектрального анализа ЭЭГ с использованием компьютерной программы Microsoft Excel.

При проведении спектрального анализа применим характеристику спектральной плотности амплитуды ритмов ЭЭГ. Определим зависимость и изменение спектральных характеристик ритмов ЭЭГ в процессе перехода от бодрствования к медленному сну.

Литературный обзор

Электроэнцефалография (ЭЭГ) — метод исследования деятельности головного мозга животных и человека; основан на суммарной регистрации биоэлектрической активности отдельных зон, областей, долей мозга. ЭЭГ применяется в современной нейрофизиологии, а также в неврологии и психиатрии.

ЭЭГ позволяет:

· оценить общее функциональное состояние головного мозга с учётом индивидуальных особенностей конкретного пациента;

· выявить наличие и характер нарушений в его работе;

· определить локальные и очаговые повреждения и в ряде случаев установить их природу;

· определять характер и объём применения как лекарственных препаратов, так и других лечебных процедур;

· уточнить показания к применению тех или иных дополнительных исследований (МРТ, УЗДГ), тех или иных лечебных воздействий и процедур, а также — хирургических вмешательств.

В зависимости от частоты на ЭЭГ различают ритмы, обозначаемые греческими буквами:

Альфа-ритм выявляется при проведении электроэнцефалограммы в состоянии пассивного бодрствования и представляет собой синусоидальные колебания частотой 8−13 Гц и амплитудой 40−100 мкВ. Альфа-активность зрелого мозга обычно модулирована в веретена и преобладает преимущественно в затылочных областях (связана с функционированием зрительного анализатора)

Бета-ритм представляет собой колебания частотой 14−40 Гц и амплитудой до 15−20 мкВ. Выявляется преимущественно в передних отделах головного мозга во время активного бодрствования. В структуре бета-активности выделяют низкочастотную (с частотой до 22−24 Гц) и высокочастотную (с частотой более 22−24 Гц) активность.

Тета-ритм — медленно-волновая активность частотой 4−7 Гц различной амплитуды, усиливающаяся при эмоциональном возбуждении и во в время сна. Появление активности на ЭЭГ в другие промежутки времени свидетельствует о снижении уровня функциональной активности коры и всего мозга в целом.

Дельта-ритм - медленно-волновая активность частотой 1−3 Гц различной амплитуды, наиболее выраженная во время сна. Появление активности на ЭЭГ в другие промежутки времени свидетельствует о снижении уровня функциональной активности коры и всего мозга в целом

Ритмический характер биоэлектрической активности коры, обусловлен в основном влиянием подкорковых структур, в первую очередь таламуса (промежуточный мозг). Именно в таламусе находятся главные, но не единственные пейсмекеры или водители ритма. Одностороннее удаление таламуса или его хирургическая изоляция от неокортекса приводит к полному исчезновению альфа-ритма в зонах коры прооперированного полушария. При этом в ритмической активности самого таламуса ничто не меняется. Нейроны неспецифического таламуса обладают свойством авторитмичности. Эти нейроны через соответствующие возбуждающие и тормозные связи способны генерировать и поддерживать ритмическую активность в коре больших полушарий. Большую роль в динамике электрической активности таламуса и коры играет ретикулярная формация ствола мозга. Она может оказывать синхронизирующее влияние, т. е. способствующее генерации устойчивого ритмического паттерна, и дезинхронизирующее, нарушающее согласованную ритмическую активность.

Структура сна

Сон — особое состояние сознания человека и животных, включающее в себя ряд стадий, закономерно повторяющихся в течение ночи. Появление этих стадий обусловлено активностью различных структур мозга.

У здорового человека сон начинается с первой стадии медленного, которая длится 5−10 минут. Затем наступает 2-я стадия, которая продолжается около 20 минут. Ещё 30−45 минут приходится на период 3−4 стадий. После этого спящий снова возвращается во 2-ю стадию медленного сна, после которой возникает первый эпизод быстрого сна, который имеет короткую продолжительность — около 5 минут. Вся эта последовательность называется циклом. Первый цикл имеет длительность 90−100 минут. Затем циклы повторяются, при этом уменьшается доля медленного сна и постепенно нарастает доля быстрого сна, последний эпизод которого в отдельных случаях может достигать 1 часа. В среднем, при полноценном здоровом сне отмечается пять полных циклов.

Медленный сон

Медленный сон (син.: медленноволновой сон, ортодоксальный сон), длится 80−90 минут.

Первая стадия. Альфа-ритм уменьшается и появляются низкоамплитудные медленные тета-, по амплитуде равными или превышающими альфа-ритм. Поведение: дремота с полусонными мечтаниями, абсурдными или галлюциногенными мыслями и иногда с гипногогическими образами (сноподобными галлюцинациями). Мышечная активность снижается, глаза могут совершать медленные движения. В этой стадии могут интуитивно появляться идеи, способствующие успешному решению той или иной проблемы или иллюзия существования их. В ЭЭГ могут регистрироваться острые вертексные волны, POSTS, изредка наблюдается гипногогическая гиперсинхрония. В этой стадии могут отмечаться гипногогические подергивания.

Вторая стадия. (неглубокий или легкий сон). Дальнейшее снижение тонической мышечной активности. Сердечный ритм замедляется, температура тела снижается, глаза неподвижны. Занимает в целом около 45−55% общего времени сна. Первый эпизод второй стадии длится около 20 минут. В ЭЭГ доминируют тета волны, появляются так называемые «сонные веретёна» — сигма-ритм, который представляет собой учащённый альфа-ритм (12−14−20 Гц). С появлением «сонных веретён» происходит отключение сознания; в паузы между веретёнами (а они возникают примерно 2−5 раз в минуту) человека легко разбудить. Эпизодически сонные веретена могут включаться в структуру стадий 3−4 Повышаются пороги восприятия.

Третья стадия. медленный сон. Стадия классифицируется как 3-я, если дельта-колебания (2 Гц) занимают менее 50% и 4-я стадия — если дельта составляет более 50%.

4-я стадия медленного сна, глубокий сон.

Четвёртая стадия. Самый глубокий медленный дельта-сон. Преобладают дельта-колебания (2 Гц). Третью и четвёртую стадии часто объединяют под названием дельта-сна. В это время человека разбудить очень сложно; возникают 80% сновидений, и именно на этой стадии возможны приступы лунатизма, ночные ужасы, разговоры во сне и энурез у детей. Однако человек почти ничего из этого не помнит.

электроэнценфалография бодрствование медленный сон У здорового человека третья стадия занимает 5−8% и четвертая стадия еще около 10−15% общего времени сна. Первые четыре медленноволновые стадии сна в норме занимают 75−80% всего периода сна. Предполагают, что медленный сон связан с восстановлением энергозатрат.

Быстрый сон.

Быстрый сон (син.: быстроволновой сон, парадоксальный сон, стадия быстрых движений глаз, или сокращённо БДГ-сон, REM-сон). Это пятая стадия сна.

На ЭЭГ: быстрые колебания электрической активности, близкие по значению к бета-волнам пилообразной волны. Это напоминает состояние бодрствования. Вместе с тем в этой стадии человек находится в полной неподвижности, вследствие резкого падения мышечного тонуса. Однако глазные яблоки очень часто и периодически совершают быстрые движения под сомкнутыми веками. Существует отчётливая связь между БДГ и сновидениями. Если в это время разбудить спящего, то в 90% случаев можно услышать рассказ о ярком сновидении. Слепым от рождения снятся звуки и ощущения; БДГ у них нет.

В настоящее время для ЭЭГ применяется совершенная электронная аппаратура и используются различные методы анализа получаемых записей, начиная от наиболее простого визуального (определения на глаз) до специальных автоматических анализаторов-интеграторов, а также электронно-вычислительных машин.

Особое значение имеют применяемые в настоящее время так называемые функциональные нагрузки или пробы. Они дают возможность выявить до того замаскированные особенности ЭЭГ; это открывание и закрывание глаз, световые и звуковые раздражения, учащенное и углубленное дыхание (гипервентиляция) и некоторые другие.

Велика также роль вызванных потенциалов (ВП), т. е. биоэлектрической реакции мозга, обусловленной возбуждением определенных систем нейронов при восприятии ими раздражений. Применяются также слова-раздражители. При этом слова, имеющие для исследуемого важное значение, обычно вызывают и более выраженную реакцию.

Исходные данные

Анализ изменения биоэлектрической активности мозга, происходящих в цикле «бодрствование — сон», осуществляется по ЭЭГ, полученной на установке «Энцефалан — 131 — 03» .

Время записи фоновой ЭЭГ 1 минута.

Визуальный метод оценки ЭЭГ цикла «бодрствование — сон» .

Бодрствование характеризуется высокой частотой альфа — ритма. Амплитуда альфа — ритма снижается от затылка ко лбу. При переходе в дремоту, альфа — ритм постепенно исчезает, появляются вспышки тета — и дельта — колебаний. При переходе в сон выделяются тета — и дельта волны.

Спектральный анализ ЭЭГ цикла «бодрствование — сон» .

Для спектрального анализа данных используем алгоритм быстрого преобразования Фурье. Преобразование Фурье позволяет преобразовать волновой паттерн фоновой ЭЭГ в частотный и установить распределение мощности по каждой частотной составляющей. С помощью преобразования Фурье самые сложные по форме колебания ЭЭГ можно свести к ряду синусоидальных волн с разными амплитудами и частотами. На этой основе выделяются новые показатели, расширяющие содержательную интерпретацию ритмической организации биоэлектрических процессов.

Заключение

Спектральный анализ позволяет проанализировать распределение отдельных частотных диапазонов ЭЭГ и дать их количественную характеристику в виде спектральной мощности, которая определяется как мощность колебания в зависимости от заданного диапазона частоты волны в зоне мозга. Это дает возможность определить соотношение разных ритмов, составляющих ЭЭГ, и выявить те частоты, которые не определяются при визуальном анализе.

Наиболее информативным графиком является спектральная плотность отношения ритмов Sмв/Sб ЭЭГ. Коэффициент детерминации в этом случае равен 0,9996.

Для получения наиболее точных и информативных результатов необходимо большее число наблюдений и экспериментов.

Список использованных источников

1. Методические указания к курсовой работе по теме: «Исследование биоэлектрической активности мозга в цикле «бодрствование — сон» «

2. http://www.medchitalka.ru/obschaya_psiho-nevrologiya / metody_issledovaniya / 20 750. html