Что такое биоэлектрическая активность

Все живые клетки на планете имеют свойство раздражимости – способность переходить из физиологического состояния покоя в состояние возбуждения под влиянием факторов внешней среды. То есть клетки «возбуждаются», обладают биоэлектрической активностью (БА). Для генерации электрических импульсов организм использует энергию, которая запасается внутри и снаружи клетки в виде ионов Na, K, Cl и Ca. Их обмен между собой происходит с помощью ионных насосов, который использует энергию аденозинтрифосфатной кислоты.

Что это такое

Когда рецептор нервной клетки раздражается, генерируется потенциал действия: изменяется баланс ионов внутри и снаружи клетки. Отрицательный заряд внутри клетки сменяется положительным и наоборот, положительный снаружи сменяется отрицательным внутри. Возникает деполяризация и клетка возбуждается, генерируя электрический ток. Распространение биоэлектрических импульсов передают информацию о раздражителе по всей нервной системе.

Потенциал действия, то есть генерация электрической активности, возникает в каждой нервной клетке. В коре больших полушарий их более 14 миллиардов. Все это количество нейронов возбуждается одновременно или поочередно, создавая электрическое поле. Это явление и называется биоэлектрической активность головного мозга.

Исследовать биоэлектрическую активность головного мозга можно на клеточном и органном уровнях. При первом способе используются внутриклеточные и внеклеточные электроды. При внеклеточном отведении электродами прикасаются к наружной мембране нейрона и регистрируют, что клетка на тысячную долю секунды изменяет свой заряд на противоположный относительно соседних клеток.

Внутриклеточное введение регистрирует изменение потенциала мембраны клетки во время фазы деполяризации (когда клетка возбуждается) и фазы реполяризации (когда потенциал возвращается к исходным показателям). Это более детализированный метод, чем внеклеточная регистрация активности.

На органном уровне биоэлектрическая активность мозга изучается с помощью электроэнцефалограммы. ЭЭГ – способ регистрации биоэлектрической активности клеточных потенциалов, которые снимаются с поверхности черепа. На электроэнцефалографии выделяют следующие измерения: альфа, бета, тета и дельта. Они обладают собственной частотой и амплитудой. В разных функциональных состояниях мозга, например, при сне или бодрствовании, на ЭЭГ регистрируются разные ритмы. Например, в глубоком сне регистрируется дельта-ритм, в бодрствовании – бета и альфа-ритмы.

С помощью ЭЭГ выявляются нарушения БЭА мозга: на электроэнцефалографии изменяются параметры ритма. Например, снижение амплитуды тета-ритма свидетельствует о возрастных изменениях и понижении активности подкорковых структур головного мозга. Но ЭЭГ фиксирует не только патологию. Например, увеличение выраженности альфа и бета-ритмов в подростковом возрасте говорит о созревании корковых отделов мозга.

Диффузные изменения биопотенциалов головного мозга – это собирательный термин, характеризующий количественные и качественные нарушения биоэлектрической активности больших полушарий. Это – не самостоятельное заболевание, а патологический процесс, отражающий болезни мозга. Поэтому любое заболевание, при котором нарушается органическое строение нервной ткани или ее функция, выражается диффузными изменениями.

 

Возможные нарушения и причины

Биоэлектрическая активность головного мозга дезорганизована при большинстве заболеваний нервной системы. Количественно нарушение биоэлектрических потенциалов можно разделить на две подгруппы:

  1. Повышенная биоэлектрическая активность. Она проявляется при эпилепсии и других заболеваниях, проявляющиеся повышенным мышечным тонусом.
  2. Пониженная активность. Сообщает о временных патологических состояниях нервной системы, например, при депрессии и неврозах, в особенности при астеническом синдроме, где в клинической картине преобладает апатия и усталость.

Качественные нарушения биоэлектрической активности сопровождают такие патологии:

  • Медленно прогрессирующие заболевания ЦНС: болезнь Альцгеймера, болезнь Пика, болезнь Паркинсона, боковой амиотрофический и рассеянный склероз, старческая деменция.
  • Психические расстройства: шизофрения, депрессия, биполярно-аффективное расстройство.
  • Органические патологии ЦНС: черепно-мозговые травмы, объемные процессы, например, опухоли, ишемический инсульт и субарахноидальное кровоизлияние, застойная энцефалопатия.

Дезорганизация биоэлектрической активности также наблюдается при всех видах аддиктивного поведения: интернет-зависимость, наркомания, алкоголизм и прочие формы социальной изоляции.

Симптомы и способы диагностики

Диффузные нарушения биопотенциалов не имеют симптомов, так как этот феномен не является болезнью, а отражает ее процесс. Например, БА нарушается при геморрагическом инсульте, который проявляется клинической картиной. При кровоизлиянии в мозговое вещество, если в этом время провести ЭЭГ, зафиксируются диффузные изменения средней выраженности на волнах.

Золотой стандарт при выявлении нарушения биоэлектрической активности мозга – электроэнцефалография. Изменение ее волн отражает вероятные патологии функций мозга.

Симптомы и способы

Активность альфа-ритма

Он возникает как в норме, так и при патологии. В первом варианте недостаток альфа-ритма фиксируется, когда человек исследуется с раскрытыми глазами и размышляет о своих проблемах. В общем, когда активируются зрительные образы.

Понижение альфа-ритма фиксируется при эмоциональных нарушениях: раздражение, гнев, тревога, депрессия. Также изменение альфа-волн возникает при чрезмерной активности мозга и вегетативного отдела: при сильном сердцебиении, страхе, потливости, дрожании рук, парестезиях.

При геморрагическом инсульте появляются признаки умеренно выраженной дезорганизации: альфа-волны пропадают или изменяются, что проявляется в скачках амплитуды ритма. При тромбозах, инфаркте мозга или размягчения белого вещества уменьшается частота альфа-волн.

Изменение бета-ритма

Фиксируется в состоянии бодрствования. Повышение амплитуды ритма возникает при активной включенности в задачу и эмоциональном возбуждении. Пиковое повышение амплитуды бета-ритма свидетельствует об острой реакции на стресс, например, при реактивной или тревожной депрессии. Когда предъявляют тактильную стимуляцию или просят подвигаться – волна угасает.

Гамма-ритм

В норме амплитуда повышается при повышении внимания в решении задачи. Изменение гамма-волн отражает диффузное аксональное повреждение головного мозга, при котором нарушается активность клеток-канделябров. Нарушение гамма-ритма также регистрируется у больных шизофренией.

Дельта-ритм

На ЭЭГ дельта-волны появляются, когда преобладают регенеративные и восстановительные процессы в организме, например, в фазе глубокого сна. Амплитуда дельта-волн повышается при неврологических изменениях. Чрезмерное повышение амплитуды отражает нарушение внимания и памяти. Кроме того, дельта-ритм регистрируется при объемных процессах в головном мозгу.

Сразу после кровоизлияния в мозг на ЭЭГ появляются дельта-волны. Они исчезают спустя 3 месяца после перенесенного заболевания.

Тета-ритм

В норме тета-ритм фиксируется в стадии дремоты – пограничное состояние между бодрствованием и поверхностным сном. В патологии эти волны регистрируются при нарушении сознания, например, при сумеречном помрачении сознания или онейроиде, когда больной не спит, но в то же время его сознание не включено. Диффузные легкие изменения тета-волн в виде повышения амплитуды говорят об эмоциональном напряжении, психотическом состоянии, сотрясении мозга, усталости, астении и хроническом стрессе.

Мю-ритм

Проявляется преимущественно в норме. Появление мю-волн на электроэнцефалографии свидетельствует о психическом напряжении.

Болезни, при которых изменения на ЭЭГ

Болезни, при которых изменения на ЭЭГ играет ключевую роль

Эпилепсия:

  • Большой судорожный припадок. На ленте ЭЭГ проявляются «спайки» – острые пиковые волны, которые идут одна за другой с частотой 5 Гц. Фоновый ритм обычный.
  • Эпилепсия у детей. Проявляются двойные спайковые волны, который имеют частоту 3 Гц, комбинирующиеся с ритмическими дельта-волнами.
  • Очаговые эпилептические приступы. На ЭЭГ фиксируются одиночные спайки, если регистрировать в височной коре.
  • Абсанс. Регистрируется гипсаритмия – временная хаотическая деятельность мозга, при котором исчезают нормальные волны.

Шизофрения. На ЭЭГ проявляются диффузные общемозговые изменения волн, при которых усиливается биоэлектрическая активность подкорковых отделов и снижается альфа-ритм. В лобных долях повышается амплитуда дельта-ритма, в лобных и височных – тета-ритм. При параноидной шизофрении наблюдается умеренно выраженная дезорганизация биоэлектрической активности.

При плюс-симптомах шизофрении (галлюцинации, бред) в лобных и височных отделах увеличивается амплитуда бета-волн, при минус-симптомах (апатоабулический синдром) наблюдается стойкая депрессия бета-волн.

Депрессия. Степень изменений электрической активности мозга зависит от выраженности заболевания. Так, при легкой депрессии, субдепрессии и дистимии на ЭЭГ наблюдаются признаки легкой дезорганизации биопотенциалов: повышается амплитуда альфа-волн. При дистимии регистрируется десинхронизация всех фоновых волн и изменение ритма.

Нейродегенеративные заболевания, в особенности старческая и сосудистая деменция. На картине ЭЭГ снижается выраженность альфа и бета-волн, появляются тета и дельта-ритмы. При звуковом и зрительном раздражении на ЭЭГ фиксируется снижение степени раздражимости мозга, то есть ирритативные изменения биоэлектрической активности.

Состояния, сопровождающиеся снижением кровообращения мозга. При закупорке сонной артерии нарушается динамика волн и их замедление. При крупной закупорке артерии на картине появляются тета-волны. Гематома мозга амплитуды волн снижаются на стороне кровоизлияния

Легкие диффузные изменения по типу дезорганизации отмечаются при аддиктивном поведении. Так, у зависимых людей на ЭЭГ регистрируется повышение активности дельта и тета-волн, и снижение альфа и бета-волн. Феномен ЭЭГ имеет объяснение: наркоманы и интернет-зависимые люди преимущественно находятся в «полусонном» и мечтательном состоянии, что отражается наличием дельта и тета-ритмов, в отличие от здоровых людей, у которых доминируют альфа-волны, отражающие «реалистичное» мышление.

Опухоли и кисты. Нарушение ритмов ЭЭГ регистрируются на стороне поражения – в зоне новообразования. В области проекции опухоли фиксируется депрессия альфа-волн и повышение амплитуды бета-волн. При опухоли в височной области на картине регистрируются бета-волны (90% всех волн), составляющие фоновую активность мозга.

Олигофрения. На электроэнцефалограмме отмечается незрелость альфа-ритма и внезапные приступы замедления ритмики фоновых волн.

Восстановление

Реабилитация и восстановление зависит от заболевания, которое привело к расстройству биоэлектрической активности. Так, при геморрагическом инсульте больному предстоит 2-3 месячная реабилитация по утраченным неврологическим функциям. После лечения основного заболевания электрическая активность больших полушарий восстанавливается сама по себе. Однако для ускорения регенерации мозгового вещества в рацион следует включить все витамины группы B, а в распорядок дня добавить прогулки по парку и утреннюю зарядку.

Последствия

Осложнения и последствия определяются ведущим заболеванием, что расстроило электрическую активность центральной нервной системы.