Электрическая активность мозга (электроэнцефалография)

Мозг состоит из более чем 10 млрд клеток и каждая из них представляет собой миниатюрную станцию, способную в возбужденном состоянии создавать электрический потенциал. Впервые эта электрическая активность была зареги­стрирована в 1875 г. английским хирургом Ричардом Ксйтоном. Он впервые показал, что у животного можно зарегистрировать электрическую активность мозга. В своих экспериментах этот исследователь регистрировал фоновую активность с поверхности сенсорной коры мозга кролика.

Приблизительно через 50 лет (1924) сходные наблюдения были сделаны на человеке австрийским психиатром Хансом Бергером. Запись мозговых волн осуществлялась с помощью специального прибора, способного регистрировать и усиливать потенциалы, создаваемые нервными клетками. Это делалось с помощью электродов, прикрепленных к коже черепа испытуемого. Регистрируемые слабые потенциалы усиливались и отображались графически в виде волн, которые Бергер назвал "мозговые волны". В ходе своих исследований он установил, что часть этих потенциалов принадлежит мозгу, а не обусловлена активностью мышц головы; что электрические характеристики этих сигнапов зависят от состояния испытуемых; он выделил основные виды электрической активности мозга: апьфа-волны и бета-волны; показал что электрическая активность мозга может рассматриваться в качестве ин­дикатора общей активности мозга. Метод регистрации электрической активности мозга получил название электроэнцефалографии (ЭЭГ).

Последующие исследования показали, что показатели ЭЭГ качественно отличаются от открытых ранее более простых показателей активности вегетативной нервной системы. Периодические волны электрической активности, возникающие при сокращении сердца, - это сама простота по сравнению с ужасающей сложностью ЭЭГ. Сложность формы волн ЭЭГ как будто бросает вызов исследователям, пытающимся найти в них хоть какой-нибудь смысл.

Современники Бергера отнеслись к его сообщениям скептически и "мозговые воины" стали общепризнанным фактом только после того, как Эндриан и Мэттьюз осуществили наглядную демонстрацию записи ЭЭГ на заседании английского фи­зиологического общества в 1935 г.

Последующие годы были волнующими для исследователей, которые с энту­зиазмом проникали в тайны глубин мозга. Многочисленные работы позволили устан­овить:

т.тектро энцефалографические корреляты эпилепсии:

записи с разных участков черепа региетрирх ют колебания разной формы:

- при опухолях мозга в окружающей их ткани обычно появляются аномальные медленные волны и ЭЭГ можно использовать для уточнения локализации таких опу­холей:

- ЭЭГ позволяет судии, о функциональном состоянии коры, например, о глубине наркоза, о наличии и определенных зонах патологических процессов.

Было проведено бесчисленное количество исследований, направленных на поиски ЭЭГ-коррелятов интеллекта, особенностей личности, поведения. Результаты в большинстве случаев оказались разочаровывающими. В мозгу человека более 10 млрд нервных клеток, сплетенных в плотную есть взаимными связями. Даже в самых гонких записях ЭЭГ неизбежно выявляется лишь слитная трескотня сотен тысяч клеток, приглушенная и искаженная черепом. По мнению одного из исследователей: "Мы подобны слепым, пытающимся понять работу фабрики, прислушиваясь снаружи к се шуму" (Margcrison ct al., 1967).

Изучение изменений ЭЭГ начинается с анализа частот и амплитуд мозговых волн.

- альфа-ритм: при низкой активности мозга большие группы нервных клеток разряжаются одновременно. Эта синхронность отображается на ЭЭГ в виде последовательности медленных волн с частотой от 8-13 гц, имеющих большую амплитуду. Альфа-ритм наиболее четко регистрируется главным образом в затылочных отведениях, когда человек находится в расслабленном состоянии, с закрытыми глазами.

- бета-ритм: во время активной работы мозга каждая участвующая в ней нервная клетка разряжается в соответствии со своей специфической функцией в своем со­бственном ритме. В результате активность становится абсолютно асинхронной и регистрируется в виде быстрых волн высокой частоты (выше 13 Гц) и малой амплитуды. Амплитуда бета-волн уменьшается по мере увеличения активности мо­зга. Ранние наблюдения о связи этих волн с состоянием относительной активности были в общем подтверждены.

- тета-ритм: колебания от 4 до 8 гц. Они появляются на первой стадии сна, а также у некоторых опытных мастеров медитации или во время пребывания исп­ытуемых в изолированной камере в условиях сенсорной депривации.

- дельта-ритм: колебания с частотой менее 4 гц. Регистрируется но время глубокого сна, а также при некоторых патологических состояниях (опухоли мозга) или у больных незадолго до смерти.

Следует подчеркнуть, что разбиение на группы по частоте более или менее прои­звольно - оно не соответствует каким-то физиологическим категориям. И связь со степенью "психической активации" представляется довольно слабой, так как есть много исключений. Напимер, у взрослых людей при эмоциональных переживаниях обнаруживаются колебания гста-частоты. Кроме того, эта классификация не под­ходит для всех возрастов: альфа-ритм появляется только в раннем подростковом возрасте.

При первых попытках более систематического анализа изменений ЭЭГ обычно измеряли и частоту, амплитуду. Одна из наиболее часто используемых зависимых переменных - это "время альфа-ритма", т.е. процент времени, занимаемый альфа-ритмом.

Еще один традиционный показатель ЭЭГ - это "блокада альфа-ритма", т.е. вне­запное очень резкое уменьшение амплитуды альфа-волн, которое обычно происходит при предъявлении раздражителей. Например, если на глаза испытуемого падает свет, то в затылочных отделах мозга у него обычно происходит блокада альфа-ритма.

Появление компьютерной техники способствовало появлению новых методов вычисления различных показателей ЭЭГ. В частности, многие исследователи стали проводить частотно-амплитудный анализ регистрируемых волн электрической активности мозга. По мере развития компьютерных способов математической обработки ЭЭГ появлялись вес новые возможности для изучения механизмов работы мозга.

Так, электроэнцефалографические исследования Л.П. Павловой (1988) обнаружили для разных видов деятельности человека универсальное правило "смещения фокуса максимальной активации (ФМА). Например, при выполнении со­знательных целенаправленных действий ФМА устойчиво регистрируется в речевых зонах левого полушария. Затем возникает генерализация возбуждения и распространение ФМА на ряд других корковых зон. Другими словами, наблюдается смена доминантно-субдомннантных отношений между полушариями и лобными и теменн­ыми ассоциативными областями коры. Завершающаяся перестройка активности коры сводится к устойчивому смещению ФМА в правое полушарие, а затем в задние отделы коры. В лобных долях на этой стадии ФМА наблюдается в течение коротких промежутков времени. Наиболее выраженное смещение ФМА обнаружено в проц­ессе предметной (внешнеразвернутой) деятельности и в процессе мыслительной (свернутой) деятельности. Интеллектуальные психические процессы всегда во­влекают в активацию лобные доли, но не обязательно левого полушария. При автома­тизации интеллектуального навыка наблюдается значительное усиление альфа-ритма в левой речевой зоне Брока, а ФМА смещается в правые лобные области. Такая активность мозга соответствует оперативному наглядно-действенному мышлению. Динамика перестройки корковой активности оказалась принципиально схожей при изучении разных видов деятельности: перцептивной (задачи на опознание), познават­ельной, (мышление), коммуникативной (речевое общение), преобразовательной (предметно-развернутые виды деятельности).

Кроме того, обнаруживаются индивидуально-устойчивые, привычные (в покос и при работе) типы корковой активации. А.А. Ухтомский подчеркивал важность изучения индивидуально-личностных особенностей "мозгового хронотопа", свойств интроверсии (аутизма), способностей к дифференциальной срочности реакций, разных способов оценки ситуаций: либо по пути длительного логического сукцессивного анализа, либо путем "внезапной рецепции зорким глазом специалиста" сразу всей обстановки, то сеть симультанном охватывании существенных сторон ситуации. Он говорил об индивидуально выраженных способностях к различению существенн­ого от несущественного в потоке ближайших конкретных ощущений с адекватными рефлексами на них, указывал изучать тс пути и средства, которые приводят к развитию таких способностей в масштабах истории.

Была заложена, таким образом, основа для индивидуального различия когнитивных (познавательных) стилей. Совокупность индивидуальных особенностей психики и поведения человека составляет тип высшей нервной деятельности, или темперамент человека. Он складывается из общих свойств нервной системы, которые характеризуются: 1) экстра-интроверсией; 2) -эмоциональной стабильностью-невротизмом и 3) подвижностью или инертностью нервных процессов. Проблема психофизиологических основ индивидуально-типологических различий людей стано­вится наиболее актуальной научно-практической задачей.