СЕНСОРНЫЕ СИСТЕМЫ, 2015, том 29, № 3, с. 265-272
_ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ _
ИССЛЕДОВАНИЯ
УДК 612,014.45
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ОТВЕТЫ МОЗГА И ГЛАЗНЫХ ЯБЛОК
НА СТИМУЛЫ ФОКУСИРОВАННОГО УЛЬТРАЗВУКА, ВЫЗЫВАЮЩЕГО ТАКТИЛЬНЫЕ ОЩУЩЕНИЯ, КОЖНУЮ И СУСТАВНУЮ БОЛЬ В НОРМЕ И ПРИ ЛЕЧЕНИИ
ГЕМОДИАЛИЗОМ
© 2015 г. Е. М. Цирульников, Е. С. Титков, Н. Н. Шестакова, Д. А Белинская, А. И. Смирнова, Г. А. Оганесян, Н. П. Ванчакова1, Е. А. Вацкель1
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт эволюционной физиологии и биохимии имени И.М. Сеченова РАН 194223 Санкт-Петербург, пр. Тореза, 44 E-mail: tsiruln@Iephb.ru 'Санкт-Петербургский государственный медицинский университет им. акад. И.П. Павлова 197022 Санкт-Петербург, ул. Льва Толстого 6/8
Поступила в редакцию 25.12.2014
Полученные в ответ на адекватные стимулы и фокусированный ультразвук электрические потенциалы, фиксируемые на электроэнцефалограмме (ЭЭГ) и при нистагмоидных движениях глазных яблок, являются вызванными к-комплексами. С такими потенциалами связаны околопороговые ощущения разных модальностей, включая боль. Эта связь отражает общие закономерности участия коры головного мозга в сенсорном восприятии. Латентность, амплитуда и продолжительность электрических потенциалов являются количественными показателями интенсивности, длительности стимуляции и продолжительности ощущения. У больных с патологией почек, находящихся на лечении гемодиализом, по сравнению со здоровыми людьми, электрические ответы, связанные с околопороговыми тактильными ощущениями и околопороговой болью, характеризуются повышением порогов и удлинением латентности ответов на ЭЭГ и латентности до вершин нистагмоидных движений глаз. Ответы на ЭЭГ и глазные ответы сходны по временным характеристикам и конфигурации. Электрические ответы могут быть использованы как объективные показатели ощущений независимо от их модальности. Роль движений глаз при разномодальных ощущениях нуждается в дальнейшем изучении.
Ключевые слова: вызванные к-комплексы, электроэнцефалограмма, движения глазных яблок, фокусированный ультразвук, гемодиализ, тактильные ощущения, боль.
ВВЕДЕНИЕ
Разномодальные сенсорные стимулы (зрительные, слуховые, тактильные, температурные, обонятельные), а также ультразвуковые воздействия, вызывающие кожную и суставную боль, приводят к появлению электрических ответов мозга и нистагмоидных движений глаз, совпадающих по форме и латентности с описанными в научной литературе вызванными к-комплексами (Дорохов, 2003; Цирульников, 2010; Цирульников и др., 2007; 2010; Rosh et al., 1956; Wright, Davies, 1989; Tsirulnikov et al., 2009; 2012; 2014). Проведенные ранее исследования показали, что при помощи
фокусированного ультразвука (ФУЗ) могут быть вызваны ощущения большинства модальностей, присущие человеку в естественных условиях: тактильные, температурные, слуховые, зрительные, боль разных видов. При воздействии ФУЗ на вкусовые рецепторы языка получены жгуче-кисловатые ощущения субъективно сходные с ощущениями, появляющимися в ответ на действие слабого постоянного электрического тока. Детальные характеристики и величины порогов вкусовых ощущений, вызываемых ФУЗ, пока не определены (Сенсорное восприятие, 1985; Гав-рилов, Цирульников, 1980; 2012). До настоящего времени не известно, можно ли вызвать обоня-
тельные ощущения при помощи ультразвука. Что касается соматических ощущений: тактильных, температурных и боли, инициируемых ФУЗ, полученные результаты позволили ввести в научный оборот и медицинскую практику количественные критерии оценки ощущений и приступить к изучению объективно регистрируемых реакций, сопряжённых с ощущениями как у здоровых людей, так и при различных заболеваниях (Цирульников и др., 2007; Tsirulnikov et al., 2009; 2012; 2014).
Настоящая статья представляет результаты исследований, выполненных с целью поиска объективных критериев оценки вызванных электрических реакций, которые возникают при околопороговых тактильных ощущениях и пост-стимульной боли в норме и при патологии, сопряжённой с нарушением функции почек.
МЕТОДИКА
Вызванные воздействием ФУЗ на подушечки пальцев рук электрические реакции мозга и реакции, сопровождающие нистагмоидные движения глазных яблок, были получены во время регистрации электроэнцефалограммы (ЭЭГ) при помощи полиграфического комплекса "Ней-ро-КМ" фирмы "Статокин" и комплекса фирмы "Grass Technologies". Одновременно с ЭЭГ регистрировали электрокардиограмму (ЭКГ), частоту сердечных сокращений (ЧСС), дыхания (ЧД) и уровень насыщения крови кислородом (НКК). Подробнее характеристика воздействия ФУЗ и регистрация электрических ответных реакций комплексом "Нейро-КМ" представлены ранее (Цирульников, 2010; Цирульников и др., 2007; Tsirulnikov et al., 2009; 2012; 2014). В отличие от "Нейро-КМ" c четырьмя электродами для ЭЭГ, при регистрации комплексом "Grass Technologies" использовали два электрода (Т3, Т4) в проекции стыка височной, лобной и теменной долей мозга на кожу головы.
Стимулы ФУЗ частотой 2.5 МГц направляли фокусирующим излучателем ультразвука, располагая центр фокальной области в коже подушечек пальцев рук (Цирульников и др., 2007), а также в коже с проекцией центра фокальной области в межфаланговые суставы (с ладонной поверхности указательного пальца между основной и второй фалангами или между основной и концевой фалангами). Использовали одиночные импульсы (стимулы) ФУЗ длительностью 1 и 5 мс для инициации тактильных ощущений и 500 мс - для боли, а также последовательности 50 или 5 импульсов по 1 или 5 мс в секунду - для получения
боли. При возникновении боли подачу импульсов прекращали. За порог боли принимали время от начала предъявления импульсов до наступления боли или количество импульсов, поданных за это время.
В исследованиях участвовали 22 здоровых испытуемых в возрасте от 21 до 76 лет (тринадцать женщин, девять мужчин) и семь человек в возрасте от 20 до 71 года (четверо женщин, трое мужчин) с патологией почек, лечащихся гемодиализом в сроки от двух лет до двадцати одного года. Исследование проводили в положении испытуемых лёжа на спине и при закрытых глазах, руководствуясь положениями Российского национального комитета биоэтики РАН.
РЕЗУЛЬТАТЫ
Электрический ответ мозга при появлении боли в подушечке пальца или в межфаланговом суставе, по сравнению с ответом при тактильном ощущении, характеризовался увеличением амплитуды колебаний изоэлектрической линии ЭЭГ и возрастанием пиковой латентности - от момента прекращения стимуляции до появления боли с одновременной регистрацией ответа на ЭЭГ (рис. 1-4) и пика максимального отклонения глазных яблок (рис. 3 и 4). Продолжительность боли на околопороговом уровне стимуляции коррелировала со временем возвращения к изоэлек-трическому уровню колебаний ЭЭГ и электрических колебаний при движении глаз. Одиночные импульсы вызывали тактильные ощущения в подушечках пальцев (рис. 2 и 4) или в коже, покрывающей межфаланговые суставы (рис. 2). Последовательности импульсов, направляемые в подушечки пальцев и межфаланговые суставы, вызывали боль соответственно в кончиках пальцев и в межфаланговых суставах (рис. 2 и 3). Суставная боль по субъективному описанию, даваемому здоровыми испытуемыми, и по форме вызванных электрических ответов точно соответствовала ранее описанным данным (Wright, Davies, 1989; Wright et al., 1993).
У всех больных, лечащихся гемодиализом, пороги тактильных ощущений и боли, вызванные стимулами ФУЗ, были выше, чем у здоровых людей, а латентность (от окончания стимуляции до максимального отклонения изоэлектрической линии ЭЭГ и глаза) - длительнее. Не отмечено связи величины порогов и латентности тактильных ощущений и боли с продолжительностью лечения гемодиализом, с полом и возрастом обсле-
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ОТВЕТЫ МОЗГА И ГЛАЗНЫХ ЯБЛОК НА СТИМУЛЫ
267
дованных больных. Во время полиграфической регистрации околопороговых ответов у всех обследованных (в норме и при патологии) не отмечено связанных с ощущениями или графическими ответами изменений ЭКГ, частоты сердечных сокращений (ЧСС), дыхания (ЧД), насыщения крови кислородом (НКК). Вместе с тем как в норме, так и при патологии, наблюдали вызванные ФУЗ, совпадающие между собой по латентности пиковые изменения амплитуды вызванных к-ком-плексов ЭЭГ и нистагмоидных движений глаз. Совпадения были настолько очевидны, что фиксировались часто, как говорится, невооруженным глазом (рис. 3 и 4).
ОБСУЖДЕНИЕ
Ранее были рассмотрены электрические потенциалы мозга и движения глаз, полученные при использовании ФУЗ и адекватных стимулов, вызывавших тактильные, слуховые ощущения и боль (Цирульников и др., 2007). Подобные потенциалы описаны также в ответ на адекватную зрительную стимуляцию и воздействия ФУЗ, вызывающие околопороговую суставную боль (Корепина, 1999; Wright, Davies, 1989; Saito et al., 1998). Характерными особенностями вызванных потенциалов были чаще всего три колебания изоэлектрической линии ЭЭГ с более медленным и высокоамплитудным вторым колебанием. Латентность, определяемая на ЭЭГ от конца стимуляции до вершины второго пика, составляет приблизительно 500 мс для порогового уровня тактильных ощущений и боли, получаемой в ответ на одиночные стимулы ФУЗ, но отличается значительной вариабельностью для боли, вызываемой серией импульсов ФУЗ. Отличие связано с методическими особенностями инициации боли последовательностью импульсов, когда испытуемый может сигнализировать о боли опережающе, более или менее одновременно или запаздывающе. Появление надпороговой боли, кожной или суставной, характеризуется уменьшением латент-ности, увеличением амплитуды и длительности третьего колебания (рис. 3). Продолжительность боли коррелирует со временем возвращения к изоэлектрическому уровню электрических колебаний на ЭЭГ и при движениях глаз. При усилении тактильной стимуляции с приближением её к порогу боли увеличивается амплитуда второго колебания вызванного потенциала при уменьшении его латентности. Ранее было показано и настоящими исследованиями подтверждено, что потенциалы, регистрируемые при появлении
Время, с
Рис. 1. Электрические ответы мозга при
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.