Функциональная активность мозга

Восходящая ретикулокортикальная неспецифическая система регуляции уровня функциональной активности мозга.
Восходящая ретикулокортикальная неспецифическая система регуляции уровня функциональной активности мозга.

Д1 и Д2 — десинхронизующие активирующие системы среднего мозга и переднего мозга соответственно, С1 и С2 — синхронизующие тормозящие сомногенные системы продолговатого мозга и моста и неспецифических ядер промежуточного мозга соответственно.

На разных уровнях ствола и в передних отделах лимбической системы имеются ядра, активация которых приводит к глобальному изменению уровня функциональной активности практически всего мозга. Среди этих систем выделяют так называемые восходящие активирующие системы, расположенные на уровне ретикулярной формации среднего и в преоптических ядрах переднего мозга, и подавляющие или тормозящие, сомногенные системы, расположенные главным образом в неспецифических таламических ядрах, в нижних отделах моста и продолговатом мозге. Общими для обеих этих систем являются ретикулярная организация их подкорковых механизмов и диффузные, двусторонние корковые проекции. Такая общая организация способствует тому, что локальная активация части неспецифической подкорковой системы, благодаря ее сетевидному строению, приводит к вовлечению в процесс всей системы и к практически одновременному распространению ее влияний на весь мозг (рис).

Как явствует из названия, активирующая ретикулокортикальная и лимбикокортикальная системы вызывают повышение уровня функциональной активности мозга, и их электрическое раздражение приводит к реакции пробуждения (англ, arousal).

Обратные изменения наблюдаются при активации сомногенных ретикулокортикальных и таламокортикальных систем. Животное при этом переходит на более низкий уровень бодрствования, впадает в дремотное состояние или засыпает. Поскольку конечный эффект действия этих двух систем реализуется на одних и тех же мозговых корковых системах, уровень функциональной активности определяется удельным весом активности каждой из систем в данной ситуации. Связь этих изменений с ЭЭГ проявлениями настолько тесна, что в современных исследованиях показатели ЭЭГ являются одними из важнейших при оценке уровня функциональной активности в клинической нейрофизиологии и психофизиологии.

Многочисленными экспериментами на животных и исследованиями на человеке показано, что возбуждение активирующих ретикулокортикальных систем приводит к десинхронизации на ЭЭГ, выражающейся появлением высокочастотной, низкоамплитудной, нерегулярной по частоте электрической активности. Тесная связь повышения уровня функциональной активности с десинхронизацией на ЭЭГ привела к тому, что в литературе пробуждающие системы мозга часто обозначают синонимом «десинхронизирующие», что является в ограниченной степени справедливым. Судя по данным теоретических и экспериментальных исследований, связь повышения уровня функциональной активности с десинхронизацией на ЭЭГ не является случайной.

Высокий уровень функциональной активности мозга, соответствующий эмоциональному напряжению, направленному вниманию, выполнению новой задачи, требующей интеллектуальной мобилизации, характеризуется повышением объема воспринимаемой и перерабатываемой мозгом информации, требований к гибкости и мобильности мозговых систем. Для всего этого необходима большая автономия нейронов в осуществлении их функций, что соответствует большей информационной содержательности процессов, в них происходящих. Это повышение свободы и автономности активности отдельных нейронов во времени и проявляется десинхронизацией в суммарной электрической активности.

При снижении функциональной активности, нервная клетка теряет способность к возбуждению и формированию собственного ПД, но сохраняет способность к проведению электрического импульса, т.е. функционирует в т.н. «ведомом» режиме. Появление большого числа таких клеток приводит к возникновению единого общего возбуждения с медленно протекающими процессами поляризации и реполяризации, что в ЭЭГ записи будет характеризоваться появлением медленных волн или т.н., медленной активности.

Снижение уровня функциональной активности сопровождается сокращением афферентного притока и большей зависимостью организации нейронной активности мозга от эндогенных механизмов. В этих условиях отдельные нейроны, объединяясь в большие синхронизированные группы, оказываются в большей зависимости от деятельности связанных сними больших популяций нейронов. Мозговые системы работают в этих условиях как бы на резонансных режимах, в связи с чем ограничиваются возможности включения нейронов в новую активность и возможности их реагирования на поступающие извне стимулы. Такая синхронизированная активность, отражающаяся на ЭЭГ регулярными высокоамплитудными, но медленными колебаниями, соответствует меньшей информационной содержательности процессов мозга, характерной для сна без сновидений, наркоза или глубокой комы.

Непрерывные колебания уровня функциональной активности мозга, в зависимости от внутренних потребностей организма и от изменений окружающей среды, обусловливают и сложный спектральный состав ЭЭГ, и ее существенные изменения в зависимости от конкретных условий.

Изменения функциональной активности мозга на ЭЭГ

Поскольку ЭЭГ связана с системами, определяющими уровень функциональной активности мозга, можно установить определенное соответствие между характером ЭЭГ и функциональным состоянием мозга.

ЭЭГ в цикле бодрствование-сон

В норме уровень функциональной активности мозга определяется циклом бодрствование-сон, а в состоянии бодрствования дополнительные градации вносятся интенсивной психической активностью, напряженным вниманием. Изменения ЭЭГ в зависимости от уровней функциональной активности у человека подробно описаны: ЭЭГ во время сна.

Основная статья: Сон: ЭЭГ диагностика нарушений сна и ЭЭГ сна

ЭЭГ при наркозе

Усложнение современной анестезиологии с применением управляемой гипотензии, гипотермии, нейролептаналгезии и др. делает неоправданными попытки дать упрощенную схему соотношения уровней наркоза и характера ЭЭГ, поскольку комбинации перечисленных факторов заставляют в конкретных случаях применять индивидуально выработанные критерии оценки функционального состояния мозга анестезируемого.

Основная статья: ЭЭГ при наркозе

ЭЭГ при коматозном состоянии

Кома также относится к одному из видов изменения уровня функциональной активности мозга. В отличие от сна, когда изменения уровня функциональной активности обусловлены нормальными циклическими процессами в организме, и наркоза, когда эти изменения вызываются целенаправленными воздействиями врача, кома — это снижение уровня функциональной активности мозга, обусловленное патологическим процессом. Кома есть результат патологической дисфункции стволовых структур мозга, точнее — восходящей активирующей ретикулярной формации. Изменения уровня сознания, обусловленные комой, сопровождаются проявлениями на ЭЭГ, сопоставимыми с аналогичными изменениями, возникающими во время сна и наркоза.

Основная статья: Коматозные состояния