Зрительные вызванные потенциалы (ЗВП)

Классификации ВП.

В зависимости от принципов, положенных в основу классификаций вызванных ответов, существуют различные их варианты. ВП различают:

1. По модальности предъявляемых стимулов: зрительные, слуховые, соматосенсорные, обонятельные, вестибулярные, кинестетические и т.д.

2. По условиям выделения: длиннолатентные и коротколатентные.

3. В зависимости от источников генерации компонентов ответа: ВП ближнего и дальнего поля.

4. По характеру предъявляемых стимулов: эндогенные и экзогенные.

Данные классификации ВП в определенной степени являются условными. Ответы, регистрируемые макроэлектродами со скальпа, представляют собой продукт суммации элементарных электрических потенциалов от отростков нервных клеток - аксонов и дендритов, от тел нейронов, складываются из потенциалов нервных волокон и нервных центров.

Компоненты ВП по своему происхождению являются или потенциалами ближнего поля (регистрируются электродом, располагаемым вблизи области генерации), или потенциалами отдаленного поля, когда источник компонента располагается в глубине.

Таким образом, ВП отражают электрическую активность, которая генерируется как в области отведения, так и в значительно отдаленных участках нервной системы.

Следовательно, при регистрации и анализе ВП необходимо учитывать не только модальность подаваемого стимула, но также условия выделения вызванного ответа и источники его генерации.

Например, в ответ на звуковой стимул может быть зарегистрирован длиннолатентный слуховой ВП, выделяемый в частотном диапазоне регистрации ЭЭГ (0,5-100 Гц), с эпохой анализа 500-1000 мс, область генерации которого находится достаточно близко к отводящим скальповым электродам. В этом случае будет получен ВП, имеющий преимущественно корковое происхождение, который обычно определяется как потенциал ближнего поля. Если вызванный потенциал выделяется в диапазоне высоких частот (70-2000 Гц), с эпохой анализа 10-20 мс и область генерации его значительно удалена от места регистрации (уровень ствола мозга), то будет получен коротколатентный слуховой ответ, являющийся потенциалом дальнего поля, определяемый как акустический стволовой вызванный потенциал (АСВП).

Существуют международные стандарты регистрации ВП, схема их анализа и интерпретации в зависимости от характера выделяемых ответов, которые включают в себя такие понятия как условия стимуляции, регистрации, выделения ВП и идентификация их компонентов.

Условия стимуляции включают в себя параметры подаваемого стимула: его характер, частоту, интенсивность. Для более эффективного подавления шумов, имеющих периодический характер (сетевая наводка, альфа-ритм) полезно проводить рандомизированную стимуляцию, когда частота стимулов меняется в случайном порядке. Если это невозможно, то стимуляцию следует проводить с частотой, некратной частоте электрической сети (50 Гц). Например, при записи АСВП частота стимуляции должна быть не 10 импульсов в 1 с(10 кратно 50), а 11,1. Это важно для избегания случайной синхронизации периодического шума с ВП. Естественно, что обязательным условием является то, что межстимульный интервал должен быть больше эпохи анализа.

Условия регистрации определяются модальностью ВП и, следовательно, схемой наложения электродов, частотной полосой пропускаемых электрический колебаний, чувствительностью усилителя (в мкВ/дел на экране усреднителя).

Положение испытуемого. Испытуемый должен располагаться в свето-звукоизолированном помещении, лучше в положении лежа, что принципиально при записи коротколатентных ВП. Его необходимо проинструктировать - максимально расслабиться, не двигать глазами, не жевать, не глотать, не разговаривать.

Применяемые электроды и способы их крепления те же, что и для записи ЭЭГ. Места расположения активных и референтных электродов должны соответствовать максимальной близости генераторов ВП и наибольшей амплитуде этих ответов в норме. Нулевой электрод усилителя необходимо располагать на одинаковом расстоянии от активных и референтных электродов для максимального подавления наводок переменного тока.

Чувствительность усилителя важно устанавливать так, чтобы при записи ВП разных видов заполнить динамический диапазон АЦП на 70-80%.

Частотная полоса усилителя определяется спектральным составом ВП конкретных модальностей и установки фильтров верхних и нижних частот выбираются с определенным запасом для того, чтобы, удаляя шумы, не исказить форму ВП

Иногда, при сильно зашумленных ответах, частотную полосу усилителя сужают. Сужение частотной полосы снизу приводит к уменьшению амплитуды ВП, а также к изменению конфигурации ответа, что может затруднить идентификацию его компонентов. При сужении частотной полосы сверху происходит не столь значительное снижение амплитуды ВП, но существенно увеличивается латентность его пиков. Поэтому лучше применять имеющиеся в некоторых усреднителях цифровые фильтры. По сравнению с аналоговыми они имеют ряд преимуществ: значительно большая крутизна границ, гибкость в подборе граничной частоты, отсутствие фазовых искажений сигнала.

Условия выделения. Опуская требования к техническим параметрам аппаратуры, отметим некоторые общие условия регистрации ВП:

1. Для оценки воспроизводимости ВП необходимо проведение не менее 2-х серий независимых по времени усреднений и последующая их суперпозиция (наложение).

2. Для удаления артефактов должно проводиться исключение из усреднения эпох, содержащих сигнал, превышающий заданный уровень.

3. Необходима возможность воспроизведения на мониторе не только усредненной записи, но и отслеживание входного сигнала, в частности в целях контроля за артефактами.

4. Для адекватной регистрации ВП, в зависимости от задач исследования, необходимо иметь достаточное количество каналов (обычно до четырех), иногда желательно иметь возможность многоканальной регистрации.

5. Должна быть предусмотрена возможность большого числа усреднений (> 3000).

6. Для оценки амплитудно-временных параметров ответа на записи обязательно наличие шкалы времени и усиления.

7. Результаты исследования должны быть представлены в виде копии на бумаге.

В качестве комментария к этим условиям важно отметить следующее: лучшим способом проверки качества выделения ВП является независимое усреднение единичных ответов на четные и нечетные стимулы и последующая суперпозиция (наложение) этих двух полученных кривых. Это особенно важно для длиннолатентных ВП, так как в процессе стимуляции отмечается существенное уменьшение их по амплитуде, что является следствием такого явления как привыкание («habituation»).

Идентификация компонентов. Усредненный ВП представляет собой комплекс негативно-позитивных колебаний, которые определяют компонентный состав вызванного потенциала. Компоненты ВП характеризуются полярностью. По принятой международной конвенции по полярности отклонение потенциала вверх от нулевой линии обозначается как негативный пик, вниз - позитивный. Исключение составляют акустические стволовые вызванные потенциалы, где позитивными пиками считаются отклонения вверх. Основные параметры, по которым оценивают компоненты ВП, это пиковая латентность и амплитуда. Пиковая латентность (измеряется в мс) - время от момента подачи стимула до максимума компонента, амплитуда (измеряется в мкВ) - определяется либо от нулевой линии, либо от максимума предыдущего компонента, этот способ измерения так и называется «от пика до пика».

По времени возникновения компоненты ВП разделяют на ранние (специфические) и поздние (неспецифические). Физические параметры стимула, например, увеличение интенсивности световой вспышки, увеличение громкости звукового сигнала или силы тока при электростимуляции нервов, влияют на амплитудно-временные параметры преимущественно ранних компонентов. Физиологические параметры стимула, например, повышение субъективной значимости стимула, изменение эмоционального фона пациента, находят отражение в изменении амплитудно-временных параметров поздних компонентов ВП. Поздние компоненты вызванных ответов имеют меньшее значение в оценке сенсорных нарушений, но они чувствительны к состоянию сознания и уровню комы. Еще один параметр, который в повседневной практике не используется, но может вычисляться в специальных исследованиях, это «площадь ответа под кривой».

Используемые в настоящее время компьютерные методы анализа ЭЭГ (картирование и трехмерная локализация источников) вполне применимы и к анализу вызванной активности, позволяя оценивать пространственное распределение ВП по областям полушарий и решать проблему поиска генераторов (источников) этих ответов. Непременным условием применения этих методов является многоканальная регистрация ВП (> 16 каналов).

Для того чтобы анализировать компоненты ВП их надо обозначить. Применяется несколько способов обозначения:

1. Римскими цифрами в порядке возникновения I, II, III, IV, V и т.д.

2. Латинскими буквами с номерами в виде индексов N1, Р1, N2, Р2, N3, РЗ и т.д.

3. Латинскими буквами с индексами, которые обозначают латентность (время в мс) компонентов N75, Р100, N145, Р200 и т.д.

Наиболее часто в клинической практике используются ВП трех модальностей: зрительные (ЗВП), соматосенсорные (ССВП), длиннолатентные слуховые (ДСВП) и акустические стволовые (АСВП).

Условия стимуляции. ЗВП могут быть зарегистрированы при бинокулярном и монокулярном засвете глаз. Как правило, при исследовании ЗВП применяют монокулярную стимуляцию глаз с использованием очков со светодиодной матрицей. Интенсивность вспышки 100-600 мкДж, длина волны обычно 640 нм (красный свет). Иногда в качестве стимула используется вспышка от газоразрядной лампы (0,5-5 Дж - интенсивность выбирается в зависимости от ее расстояния до глаз и уровня фоновой освещенности). Возможна также регистрация ЗВП на реверсивный (обращающийся) шахматный паттерн (узор, рисунок), когда стимулом является быстрая смена черных клеток на белые и белых на черные на экране монитора. Такая стимуляция имеет ряд преимуществ: ответы, выделяемые на резкое изменение зрительного паттерна, значительно стабильнее по конфигурации и в большей степени отражают такие функции зрительной системы, как остроту зрения и рефрактерность, по сравнению с ВП на вспышку света. Для уменьшения выраженности остаточного альфа-ритма в конфигурации ЗВП (ритмичного послеразряда) применяют стимуляцию со случайными временными интервалами от 1 до 2 с.

Условия регистрации. Активные электроды размещают в точках 01, 02, СЗ, С4 согласно международной схеме 10-20. В качестве референтных используются либо ушные (A1, А2), либо мастоидальные (Ml, М2) электроды. В отведениях 01, 02 лучше выделяются ранние компоненты, отражающие состояние специфической афферентации, в отведениях СЗ, С4 - поздние компоненты, отражающие состояние неспецифической афферентации. Для контроля за артефактами моргания и электроретинограммой полезно использовать отведение от инфраорбитального электрода (IO) относительно ушного. Нулевой электрод - Fpz. Частотная полоса - 0,5-100 Гц, чувствительность усилителя - 20 мкВ/дел, чувствительность для усредненного сигнала - 2-5 мкВ/дел.

Условия выделения.

Эпоха анализа (Т) = 500-1000 мс,

число усреднений (N) = 50 - 100,

уровень режекции (УР) = ± 100 мкВ.

Рис. 2. ЗВП здорового человека в ответ на вспышку света при бинокулярной стимуляции. Отведения монополярные от затылочных (0 2 и 0 1) и центральных (С 4 и С З) областей полушарий, четные отведения - от правого полушария, нечетные - от левого. Компоненты ЗВП: Р1, N1,P2, N2, РЗ.

Идентификация компонентов. В конфигурации ЗВП на вспышку выделяют первичные (ранние) компоненты ответа с латентностью до 100 мс (Р1, N1) и вторичные (поздние) с латентность больше 100 мс (Р2, N2, РЗ). На рис. 2. представлены типичные ЗВП здорового человека на вспышку света, зарегистрированные от разных областей мозга, и обозначены основные его компоненты. Регистрация ЗВП на реверсивный шахматный паттерн имеет определенные преимущества. Сопоставление вызванных потенциалов при этих двух видах стимуляции показало, что ЗВП на вспышку отличаются вариабельностью, сложностью формы, в них значительно выражены поздние составляющие ответа (неспецифические компоненты), имеющие широкую топографию с максимумом в центральных областях. Напротив, при регистрации ЗВП на шахматный паттерн отмечена большая стабильность и воспроизводимость ответов, полученные ВП просты по форме с максимумом амплитуды в затылочно-теменных областях (рис. 3).

Рис. 3. ЗВП здорового человека на реверсивный шахматный паттерн при стимуляции правого глаза. Отведения монополярные от затылочных (02 и 01) и центральных (С4 и СЗ) областей полушарий. Компоненты ЗВП: N75, Р100, N145, Р200.

Средние значения и сигма амплитудно-временных параметров компонентов ЗВП, зарегистрированных у здоровых людей на шахматный паттерн, представлены в таблице 2.1-2.

ВП на вспышку света и на шахматный паттерн имеют сходный, но не идентичный компонентный состав. Амплитудно-временные параметры компонентов также несколько различаются, что можно видеть при сопоставлении таблиц 2.1-1 и 2.1-2.

Относительно генеза компонентов паттернреверсивных ЗВП в литературе имеются следующие данные: N75 - является результатом стимуляции желтого пятна (фовии), потенциал ближнего поля (17 поле), генерируется первичной проекционной зрительной зоной коры. Р100 - генерируется в коре стриатума (17-18 поле), N145 - предполагают, что этот компонент генерируется ассоциативной областью зрительного анализатора (18-19 поле). Мнения о возможных генераторах Р200 и более поздних компонентов противоречивы, полагают, что они генерируются неспецифическими системами таламуса и стволовых структур мозга.

Часто при регистрации ЗВП во временном интервале 0,3-1,0 с возникает альфа-послеразряд в виде синусоиды - ритмические колебания потенциала с частотой 8-12/с, обычно хорошо выраженный, если в ЭЭГ пациента регистрируется регулярный альфа-ритм. По данным экспериментальных исследований послеразряд связан с активностью специфических и неспецифических таламических ядер. Полагают, что важную роль в его генерации играет вентро-постеро-латеральное релейное ядро, после разрушения которого он исчезает.

При анализе ЗВП оценивают прежде всего:

1. Пиковые латентности компонентов N75 и Р100 во всех отведениях.

2. Амплитуда компонента Р100 относительно пиков N75 и N145.

3. Межокулярная разница латентностей при стимуляции правого и левого глаза.

4. Межокулярные амплитудные соотношения при стимуляции правого и левого глаза.

5. Межполушарная асимметрия амплитуд компонента Р100.

На параметры ЗВП оказывают влияние различные факторы: возраст, пол, фиксация взора обследуемым, параметры стимуляции - размер ячейки, яркость, контраст, расположение электродов.

Показано, что все отмеченные факторы влияют на параметры латентности в меньшей степени, чем на амплитудные показатели. Например, при уменьшении контраста и яркости стимула отмечается увеличение пиковых латентностей и снижение амплитуды компонентов N75 и Р100, также выявляется тенденция к удлинение пиковой латентности компонента Р100 с увеличением возраста обследуемого.

Слуховые вызванные потенциалы (СВП).

В ответ на звуковую стимуляцию регистрируют СВП длиннолатентные и коротколатентные, для выделения каждого их них также необходимы строго определенные условия стимуляции и регистрации.

Длиннолатентные слуховые вызванные потенциалы (ДСВП).

Условия стимуляции. ДСВП могут быть зарегистрированы при бинауральном и монауральном предъявлении стимулов. Подаются щелчки (длительность 0,1 мс) или тоновые посылки (длительность <50мс), частота подачи стимула 1/с, интенсивность 60-80 Дб над пороговым уровнем слуха (нПС).

Условия регистрации. Активный электрод располагается на вертексе (отведение Cz). Референтные электроды - А1 и А2 или Ml и М2, может применяться объединенный ушной (при таком отведении амплитуда ДСВП несколько больше). Нулевой электрод - Fpz. Частотная полоса 0,5-100 Гц, в некоторых случаях верхняя частота может быть ограничена 35 Гц, чувствительность усилителя 20 мкВ/дел, чувствительность после усреднения 2-5 мкВ/дел.

Условия выделения. Т = 500 мс, N = 100-200. Если четкий ответ выделяется при меньшем числе усреднений, можно ограничиться 30-40 стимулами, т.к. при дальнейшем накоплении ответов амплитуда ДСВП может снижаться вследствие привыкания, УР = ± 100мкВ.

Идентификация компонентов ДСВП. При регистрации длиннолатентного слухового ВП выделяется характерный негативно-позитивный комплекс, напоминающий по форме букву V (в литературе используется термин "V-волна" или "вертекс-потенциал", т.к. максимальная амплитуда ответа обнаруживается в области вертекса) (рис. 4.). В ДСВП выделяется последовательность негативно-позитивных колебаний; средние значения пиковых латентностей основных компонентов располагаются в следующих временных интервалах (мс): Р1 - 50-60, N1 - 90-115, Р2 - 150-250, N2 - 250-350.

Рис. 4. ДСВП в норме. Отведения монополярные от Cz. Компоненты ДСВП: P1, N1, P2, N2.

Имеются указания на то, что амплитудно-временные параметры компонентов ДСВП чувствительны к изменениям состояния внимания, уровня бодрствования, эмоциональному состоянию человека, в связи с этим предполагают, что их генез связан с активностью ретикулярной формации среднего мозга, таламических ядер, лимбических структур мозга. V-волна (компонент Р2) имеет корковое происхождение, и отражает активацию лобно-центральных отделов коры.