Нормы ЭЭГ у детей и взрослых

При соблюдении стандартных условий регистрации (закрытые глаза, состояние спокойного бодрствования, эмоциональный комфорт, отсутствие внешних раздражителей) у большинства (85-90%) взрослых здоровых людей в норме на ЭЭГ регистрируется альфа-паттерн, представляющий собой организованный альфа-ритм, четко модулированный в веретена амплитудой от 40 до 60— 80 мкВ (рис. 1).

Форма волн правильная синусоидальная: не «заострена», не искажена асимметрией восходящей и нисходящей фаз. На нормальной ЭЭГ альфа-ритм занимает до 80—90 % времени регистрации (индекс ритма), изредка прерываясь эпизодами быстроволновой активности, очевидно, в связи с собственной психической (мыслительной) деятельностью обследуемого.

Альфа-ритм максимально представлен в париетальных и затылочных отделах обоих полушарий. Выражена зональность распределения альфа-ритма: его амплитуда и частота постепенно убывают от затылка к центральным и лобным отделам мозга. В лобных отведениях регистрируется слабовыраженный низкоамплитудный немодулированный альфа-ритм, занимающий не более 50 % времени регистрации, чередуясь с периодами регистрации низкочастотной бета-активности, сравнимой с альфа-ритмом по амплитуде. В височных отведениях регистрируется не модулированный в веретена альфа-ритм, как правило, с меньшей амплитудой, чем в центральных отведениях. Медленные волны во всех отведениях практически не представлены.

Симметричность, пусть и относительная, настолько характерна для нормальной ЭЭГ, что является одним из критериев оценки функционального состояния мозга. В норме асимметрия по амплитуде не превышает 30 %. Частотная межполушарная асимметрия не должна быть более 1 Гц. Естественно, при этом должна быть полная уверенность в идентичности установки электродов над обоими полушариями. Следствием функциональной асимметрии мозга, связанной у большинства людей с преобладанием активности левого (доминантного) полушария, является некоторое преобладание по амплитуде альфа-ритма в правом (!) полушарии. Считается, что левое полушарие более тесно связано с активирующими мезэнцефальными структурами мозга, а правое — с синхронизирующими диэнцефальными структурами.

Механизмы формирования нормальной ЭЭГ

Нормальная ЭЭГ бодрствования зависит от механизмов, определяющих уровень функциональной активности всего мозга. Особенностями этих систем являются их срединное расположение в мозге, синхронизация активности в двух полушариях на всех подкорковых уровнях, а также диффузная и симметричная связь этих систем с корой (см. рис. 2). Вследствие этого ЭЭГ в существенной степени однородна для всего мозга и симметрична. Следует, однако, отметить, что, несмотря на диффузный характер влияний срединных структур мозга на вышележащие уровни, функциональная и морфологическая неоднородность коры приводит к определенным и существенным особенностям электрической активности различных областей мозга. Тем не менее, вследствие достаточно постепенного перехода одних функциональных зон коры в другие, смена типов ЭЭГ, присущих отдельным областям мозга, по протяженности коры происходит постепенно.

Симметричность настолько характерна для нормальной ЭЭГ, что является одним из существенных критериев диагностики. Практически вариантом нормы можно считать ЭЭГ, на которой значение асимметрии составляет не более 50% амплитуды сравниваемых записей. Естественно, при этом должна быть полная уверенность в идентичности установки и коммутации электродов в обоих полушариях.

Роль альфа-ритма в нормальной ЭЭГ

Альфа-ритм регистрируется на ЭЭГ в состоянии спокойного бодрствования, при закрытых глазах и отсутствии внешних сенсорных воздействий. Любая неспецифическая активация: открывание глаз, вспышка света, тональный щелчок, активная мыслительная деятельность, — вызывают блокаду альфа-ритма и реакцию десинхронизации на ЭЭГ. В норме блокада альфа-ритма должна быть полной, т. е. должна происходить полная редукция альфа-активности и «замена» ее на быстроволновые низкоамплитудные осцилляции, и одномоментной во всех отведениях, в которых регистрировался альфа-ритм. При повторном закрывании глаз исходный альфа-паттерн должен восстанавливаться в течение 0,3—1,0 с. Высокая реактивность является одним из существенных признаков нормального альфа-ритма.

Описанный альфа-паттерн представляет собой так называемую «идеальную норму» на ЭЭГ. Такой хрестоматийный вариант регистрируется не всегда. Варианты альфа-паттерна могут характеризоваться сглаженным зональным распределением альфа-ритма, когда градиент амплитуды не столь выражен, и альфа-активность остается достаточно выраженной в передних отделах мозга. Возможно снижение модуляции альфа-веретен. При снижении индекса альфа-ритма могут регистрироваться либо медленноволновая активность,  либо активность бета-1 диапазона. При этом индекс альфа-ритма остается достаточно высоким (больше 60—70 %), а амплитуда других компонентов не превышает половины амплитуды альфа-волн. Все перечисленные изменения ЭЭГ трактуются как варианты нормы.

Таким образом, у подавляющего большинства взрослых здоровых обследуемых в стандартных условиях при закрытых глазах на ЭЭГ регистрируется организованный альфа-паттерн, отражающий сбалансированное состояние синхронизирующих и десинхронизирующих систем генерации биоэлектрической активности. Представленность этого типа активности в популяции по результатам различных исследований оценивается на уровне от 60 до 80—90 %.

«Плоская» ЭЭГ

У 10—20 % здоровых обследуемых не удается зарегистрировать альфа-паттерн. Регулярный организованный альфа-ритм на ЭЭГ практически отсутствует. Около 10—20 % времени регистрируется нерегулярная альфа-активность, не превышающая по амплитуде 10 мкВ. На ЭЭГ доминирует бета-активность, как правило, частотой до 20—25 Гц, амплитудой до 10—15 мкВ. Характерный вид такой активности позволил обозначить паттерн как «плоская» ЭЭГ, а тип ЭЭГ называют низкоамплитудными (рис. 3).

«Плоская» ЭЭГ является вариантом нормального состояния биоэлектрической активности. Тем не менее дифференцировать такой паттерн от патологических типов, например от диффузной тахиаритмии при выраженном атеросклеротическом поражении сосудов головного мозга, конечно же, непростая задача. «Плоская» ЭЭГ оценивается как вариант нормы при условии исключения патологических процессов в ЦНС.

Низкоамплитудные ЭЭГ

Низкоамплитудные ЭЭГ, по современным данным, указывают на преобладание в мозге десинхронизирующих влияний. Этот тип ЭЭГ связан с аутосомно-доминантным геном и формируется постепенно в процессе созревания. До 20 лет он наблюдается чрезвычайно редко¹. Представление о том, что этот вариант ЭЭГ связан с десинхронизацией и, соответственно, с преобладанием активирующих восходящих неспецифических систем, согласуется с некоторыми данными психологических исследований. Показано, что низкоамплитудные ЭЭГ коррелируют с повышенной поведенческой активностью, тенденцией к независимости, с агрессивностью, повышенной психической возбудимостью, в то время как высокоамплитудные ЭЭГ характерны для лиц пассивного, зависимого, рецептивного, спокойного типа²³. Таким образом, низкоамплитудные ЭЭГ являются вариантом нормы. Следует, однако, отметить, что при некоторых типах нарушений в области нижнего и среднего ствола мозга также возникает уплощение ЭЭГ, внося определенные трудности в клиническую оценку этих кривых.

Изменения ЭЭГ в цикле «бодрствование — сон»

➥ Основная статья: Сон: ЭЭГ диагностика нарушений сна

Поскольку ЭЭГ связана с системами, определяющими уровень функциональной активности мозга, можно установить определенное соответствие между характером ЭЭГ и функциональным состоянием мозга. У большинства здоровых людей обнаруживается четкая корреляция между уровнем функциональной активности мозга в цикле «бодрствование — сон» и амплитудно-частотными характеристиками ЭЭГ. Снижение уровня бодрствования (переход от функционального покоя ко сну) сопровождается замедлением частоты и увеличением амплитуды волн ЭЭГ, а повышение уровня активности (переход от состояния покоя к психоэмоциональному напряжению) коррелирует с увеличением частоты активности (рис. 4).

Фазы сна

Сон здорового человека представляет собой циклическое повторение последовательно сменяющих друг друга фаз. Выделяют фазу медленного (ортодоксального) сна и фазу быстрого (парадоксального) сна. Медленный сон наступает сразу же после того, как человек заснул. Его продолжительность составляет 80—90 мин. Формирование и развитие медленного сна обеспечивается передними отделами гипоталамуса, ядрами шва, неспецифическими ядрами таламуса и средней частью моста (так называемым тормозным центром Моруцци). В структуре медленного сна выделяют три стадии. Стадии сна различаются по глубине сна, которую можно условно измерить по интенсивности внешнего стимула, способного вызвать пробуждение (рис. 5).

Стадии сна

В первую стадию медленного сна человек пребывает в состоянии дремоты или полусна. Альфа-ритм замедляется, преобразуясь в низкоамплитудный тета-ритм. Активность мышц падает, частота пульса и дыхания снижается, обменные процессы замедляются, глазные яблоки совершают замедленное движение.

Во вторую стадию сна (легкий и неглубокий сон) на фоне преобладающей тета-активности появляются осцилляции низкоамплитудного сигма-ритма частотой 12—14—16 Гц, которые описываются как «сонные веретена». Вторая стадия сна по этой причине носит название «сон с веретенами». Вторая стадия — это примерно до 55 % от всего времени сна.

В третьей стадии медленного сна паттерн ЭЭГ представляет собой доминирование дельта-активности средней и высокой амплитуды. Третью стадию называют дельта-сном. Его глубина максимальна, разбудить человека в период дельта-сна крайне сложно. Третья стадия составляет около 10 % времени всего сна. Медленный сон обеспечивает полное восстановление затраченной за день энергии.

REM-sleep

В норме во время сна у человека эпизодически возникают периоды, во время которых наблюдается падение мышечного тонуса с одновременным появлением быстрых саккадических движений глазных яблок и иногда быстрых движений конечностей. В этот период спящего можно разбудить с помощью внешних стимулов интенсивностью не меньшей, чем в фазу глубокого сна. На ЭЭГ в течение этих периодов регистрируется полиморфная активность с преобладанием высоких частот. Исследования показали, что этим периодам соответствует субъективное переживание сновидения. Таким образом, эта стадия сна отличается рядом проявлений, которые противоречат друг другу: активация на ЭЭГ свидетельствует о переходе мозга на более высокий функциональный уровень, что противоречит большой глубине сна, измеряемой интенсивностью пробуждающего воздействия; высокий уровень субъективных эмоциональных и психических переживаний в сновидении противоречит мышечной релаксации. В связи с этим описанная фаза сна получила название парадоксальной, или «сон с быстрыми движениями глаз», сокращенно — БДГ-сон (англ. REM-sleep — rapid eye movement). Фазу парадоксального сна впервые выделил и подробно описал в 1953 г. Натаниел Клейтман совместно со своим учеником Юджином Асеринским.

Накопленная в электрофизиологии ЦНС фактология позволяет с достаточной надежностью связать каждый частотный диапазон ЭЭГ с определенным уровнем активности мозга в континууме «глубокий сон — психоэмоциональная напряженность». Альфа-ритм характерен для состояния функционального покоя. При переходе ко сну, что отражает развитие торможения, альфа-ритм заменяется на медленные ритмы, частота которых уменьшается пропорционально глубине сна, т. е. силе торможения. Повышение уровня бодрствования при умственной или физической деятельности сопровождается усилением возбудительного процесса, что сопровождается блокадой альфа-ритма и формированием высокочастотных ритмов, и чем выше уровень бодрствования, тем выше доминирующая частота на ЭЭГ.

Половые различия ЭЭГ

Существуют определенные половые различия ЭЭГ. Женщинам свойственны более высокие частоты a-ритма и большее количество β-активности. Эти данные определенным образом коррелируют с половыми различиями психологических характеристик, свидетельствуют о более высоком уровне активации у женщин, очевидно, имеют генетическую обусловленность и могут быть связаны с гормональными особенностями⁴. Показано, что в предменструальный период наблюдается увеличение частоты a-ритма, коррелирующее с повышением психометрических показателей. В этот же период увеличивается уровень прогестерона. У женщин, принимающих гормональные контрацептивы, не обнаруживают такой цикличности на ЭЭГ, они отличаются более низкими психометрическими показателями⁵.

Редкие типы ЭЭГ

С точки зрения диагностики, представляют интерес некоторые относительно редкие типы ЭЭГ. У части здоровых обследуемых отсутствует нормальный а-ритм, и вместо него регистрируется активность 14-18 Гц. Эта активность имеет максимальную амплитуду порядка 50 мкВ в затылочных отделах и, подобно нормальному а-ритму, ее амплитуда снижается по направлению кпереди. В ответ на афферентные стимулы при умственной нагрузке, эмоциональном напряжении этот ритм исчезает и возникает реакция активации. Все это позволяет рассматривать указанную активность как эквивалент a-ритма и расценивать такие ЭЭГ как вариант нормы (рис. 6).

Наконец, очень редко (около 0,2% случаев, по данным I.Petersen, R.Sorbie, 1962) встречаются своеобразные ЭЭГ, на которых при закрытых глазах в затылочных отделах регистрируются регулярные, близкие к синусоидальным, медленные волны с частотой 2,5-4 Гц и амплитудой 50-80 мкВ. Этот ритм исчезает при афферентных стимулах с появлением типичной реакции, как и a-ритм. При открытых глазах на ЭЭГ регистрируется нормальная низкоамплитудная полиморфная активность в диапазоне а- и β-ритма. Клинически в этих случаях не удается выявить органической церебральной патологии, и жалобы носят невротический, функциональный характер. В нашем собственном наблюдении больная, помимо головных болей, расцененных в результате полного клинического обследования как психогенные, жаловалась на хроническую бессонницу (рис. 7). Не исключено поэтому, что подобного типа ЭЭГ могла служить проявлением нарушения нормальной функции регуляции сна и бодрствования. Такого рода ЭЭГ следует рассматривать как пограничные между нормой и патологией; по мнению I.Peterson, R.Sorbie⁶, они могут указывать на дисфункцию диэнцефальных неспецифических систем мозга.

Возрастные особенности «нормальной» ЭЭГ

➥ Читайте также: Возрастные изменения ЭЭГ

В процессах физиологического взросления и возрастной инволюции ЦНС претерпевает значимые изменения, отражающиеся на изменении ее функциональной активности. У детей раннего возраста, преобладают процессы общего возбуждения, обусловленные малой выраженностью специализации нервных центров коры, а так же неполной сформированностью путей нервной передачи в коре. На ЭЭГ это находит отражение в несформированности основного ЭЭГ ритма, сглаженностью зональных различий и градиентов, а так же большому количеству медленноволновых форм активности в записи. К 6-7 годам, ЦНС практически полностью формируется, и на ЭЭГ регистрируется устойчивый альфа-ритм в задних отведениях, преобладание бета-активности в передних и небольшое количество медленных волн тета-диапазона. С возрастом, инволюционные процессы приводят к снижению функциональной активности нейронов, и они постепенно теряют способность к формированию спонтанной биоэлектрической активности. Это находит отражение в появлении на ЭЭГ сглаженности зональных различий за счет распространения основного ритма с затылочных на центральные и лобные отведения, а так же нарастанию индекса медленноволновых форм активности, вплоть до появления медленных волн дельта диапазона.

Провоцирующие пробы (процедуры активации)

➥ Основная статья: Функциональные пробы ЭЭГ

Провоцирующие пробы (или процедуры активации) служат важным компонентом ЭЭГ в клинической практике и представляют собой различные типы раздражителей или воздействий, которые способны провоцировать нарушения на ЭЭГ. Традиционной практикой является проведение гипервентиляции и ритмической фотостимуляции (эти пробы провоцируют появление замедления и/или эпилептиформных нарушений, хотя возможно применение и других провоцирующих проб — депривация сна, фармакологические и другие методы.

Гипервентиляция обычно проводится в течение 3—5 мин в большинстве ЭЭГ-лабораторий. Цель — достижение церебральной вазоконстрикции с помощью глубокого дыхания, в результате развития системной гипокарбии. Гипервентиляция в норме вызывает билатеральное усиление активности θ- и δ-частот («накопление» — build-up⁷) с преобладанием в лобных отведениях, часто имеющей высокую амплитуду. Прекращение данного эффекта наблюдается в норме в течение 1 мин. У пациентов с локализационно-обусловленной эпилепсией активация или генерация эпилептиформных разрядов встречается не часто (< 10%); однако этот показатель может достигать 80% у пациентов с генерализованными эпилепсиями, включая абсансные приступы. Гипервентиляция может провоцировать фокальное замедление у пациентов с лежащим в основе структурным поражением. Гипервентиляцию не следует проводить у пациентов с тяжелыми сердечными или легочными заболеваниями, при остром или недавно перенесенном инсульте, серьезных сердечно-сосудистых заболеваниях с поражением крупных сосудов, при серповидноклеточной анемии или серповидноклеточной аномалии эритроцитов. Также эту пробу следует использовать с осторожностью во время беременности.

Ритмическая фотостимуляция в норме вызывает возникновение потенциалов, четко связанных со временем появления и частотой прерывистых световых вспышек, это явление обозначают как усвоение ритма. Ответ зависит от фонового освещения и расстояния от источника света до пациента. С целью оптимизации эффекта стимуляции выбирают расстояния <30 см от пациента. Вспышки света очень короткие, и световая стимуляция проводится последовательно на частотах от 1 до 30 Гц, действие каждого стимула продолжается приблизительно 10 с. Возможно определение субгармонических и гармонических частот колебаний при световой стимуляции. Усвоение ритма обычно наблюдается в затылочных отведениях, на частотах, приближающихся к частоте α-ритма, при закрытых глазах. Фотомиоклонический (или фотомиогенный) ответ представляет собой доминирующие в лобных отведениях мышечные артефакты, которые возникают, если вспышки света провоцируют повторяющиеся локальные сокращения лобных мышц (фотомиогенный ответ). Возможно также вовлечение периокулярных мышц с появлением одиночных вызванных световым мельканием молниеносных подергиваний головы (фотомиоклонический ответ). Миогенные спайки появляются через 50—60 мс после вспышки и увеличиваются по амплитуде по мере повышения частоты стимуляции. Данный ответ считается нормальным, хотя может наблюдаться при синдроме отмены (абстиненции) или при состояниях гипервозбудимости.

Читайте также

• Электроэнцефалография сна
• Диагностика заболеваний по ЭЭГ

Список дополнительной литературы

1. Александров М. В., Иванов Л. Б., Лытаев С. А. [и др.]. Электроэнцефалография : руководство / под ред. М. В. Александрова. — 3-е изд., перераб. и доп. — СПб.: СпецЛит, 2020. — 224 с.
2. Abou-Knalil В., Misulis К.Е. Atlas of EEG and Seizure Semiology. Butterworth Heinemann, Philadelphia, 2006: 1-213.
3. Benbadis S.R., Tatum W.O. Overinterpretation of EEGs and misdiagnosis of epilepsy. J. Clin. Neurophysiol. 2003; 20: 42-44.
4. Blume W.T., Masako K., Young G.B. Atlas of Adult Electroencephalography. 2nd ed. Lippincott Williams & Wilkins, Philadelphia, 2002: 1—531.
5. Kellaway Peter. Orderly approach to visual analysis: elements of the normal EEG and their characteristics in children and adults. In: Ebersole J.S., Pedley T.A., eds. Current Practice of Clinical Electroencephalography. 3rd ed. Lippincott Williams & Wilkins, Philadelphia, 2003: 100—159.
6. Markand, Omkar N. Pearls, perils, and pitfalls in the use of the electroencephalogram. Semin. Neurol. 2003; 23 (1): 7-46.
7. Olejniczak P. Neurophysiologic basis of EEG. J. Clin. Neurophysiol. 2006; 23 (3): 186-189.
8. Tatum W.O. IV, Husain A., Benbadis S.R., Kaplan P.W. Normal human adult EEG and normal variants. J. Clin. Neurophysiol. 2006; 23 (3): 194-207.
9. Westmoreland B.E Benign electroencephalographic variants and patterns of uncertain clinical significance. In: Ebersole J.S., Pedley T.A., eds. Current Practice of Clinical Electroencephalography. 3rd ed. Lippincott Williams & Wilkins, Philadelphia, 2003: 235—245.

1. Adams A.E. Frequenzanalyse des flachen EEG I Dtsch. Z. Nervenheilk., 1968, Bd. 193., s. 57-72.
2. Небылицын В.Д. Основные свойства нервной системы человека. — М.: Изд-во АПН РСФСР, 1966, 386 с.
3. Saul L.J. Davis H., Davis I’.A. Psychologic correlations with the electroencephalogram / Psychosom. med., 1949, v. 11, p. 361—376.
4. Friedl W., Vogel F. Geschlechtsunterschiede im normalen Ruhe-EEG bei jungen Erwachsenen / Z. EEG-EMG. 1979, Bd. 10, s. 70-79.
5. Creutzfeldt O.D., Arnold P.M., Becker D. et al. EEG changes during spontaneous and controlled menstrual cycles and their correlation with psychological performance I Electroenceph. clin Neurophysiol. 1976, v. 40, №2, p. 113—131.
6. Petersen I., Sorbie R. Slow posterior rhythm in adults / Electroenceph. clin. Neurophysiol., 1962, v. 14, p. 161 — 170.
7. Термин используется для описания нарастающего увеличения вольтажа ЭЭГ или появления волн с нарастающей амплитудой, во время гипервентиляции часто сопровождающейся снижением частоты колебаний. Иногда применяется в описании гипервентиляции или разрядов приступа. Использование термина не рекомендуется