Психофизиология как наука

(мембрана клетки, находящейся после синаптической щели) клеток.

     Молекулы медиатора находятся в везикулах - особых пузырьках, расположенных в аксонной  терминали  (окончании  аксона). Потенциал действия  достигая  аксонной  терминали,  становится сигналом открытия кальциевых каналов,  которые вызывают  синхронный эндоцитоз - координированное выделение медиатора из везикул и поступление их в синаптическую щель. Медиатор связывается с  рецептором,находящемся  на постсинаптической мембране, который инициирует в постсинаптической клетке те или иные  изменения в зависимости от вида рецептора.

    Медиатор, взаимодействуя с рецептором,  может  способствовать открытию  ионных каналов (натрий-калиевых или кальциевых) или через аденилатциклазный механизм  активировать  внутриклеточного посредника - цАМФ и цГМФ. При открытии натрий-калиевого канала натрий поступает внутрь клетки, что приводит к деполяризации участка мембраны постсинаптического нейрона.  Каждый синапс дает лишь незначительный эффект в этом процессе. Однако каждый  нейрон  непрерывно  интегрирует  до 1000 синаптических входов, которые     суммируются      нелинейно  и могут при достижении порогового потенциала вызвать потенциал действия,  то есть распространяющийся  вдоль

аксона потенциал.

          Функции нейрона

     В настоящее  время можно говорить о наличии трех основных функций нейрона.  Наиболее распространенной является  суммация возбуждающих  и тормозных синаптических потенциалов и передача возбуждения следующему нейрону.

     Описаны нейроны (прежде всего нейроны гипоталамуса) обладающие секреторной функцией.  Эти нейроны синтезируют биологически активные  вещества - статины  и либерины,  и выделяют их в кровеносные сосуды воротной системы гипоталамуса. С током крови эти  вещества  попадают в переднюю долю гипофиза и способствуют реализации его гормонов.

     Наконец, существуют нейроны,  обладающие спонтанной ауторитмической активностью. Их называют пейсмекерами, или водителями  ритма.  Эндогенные процессы подобных нейронов приводят к периодическому изменению ионной проницаемости мембраны и генерированию потенциала действия.  Взаимодействуя с другими клетками, они синхронизируют их активность. 

Методы получения психофизиологической информации

     Многие физиологические процессы являются  по  сути  своей электрохимическими,  поэтому их можно зафиксировать,  приложив электроды непосредственно на изучаемый  участок  тела.

     Обычно, величина регистрируемых физиологических реакция в норме очень невелика, поэтому их усиливают и затем передают на записывающее устройство. Физиологические процессы, имеющие отличную от электрической природу,  предварительно преобразуют в

электрический сигнал,  а  затем  передают на записывающее устройство.

        Регистрация психофизиологических  параметров

  Основным записывающим устройством,  использующимся в психофизиологических  исследованиях,  является  полиграф - прибор, позволяющий одновременно записывать  изменения  электрического потенциала по  нескольким  каналам  (2,4,6,8,16 и более).

     Если электроды накладывают на поверхность головы,  то получающаяся запись называется электроэнцефалограммой (ЭЭГ), если они размещаются на двух руках или руке и ноге, или в области сердца, то запись носит название электрокардиограммы (ЭКГ),

если  они  будут расположены на тыльной и ладонной поверхности руки,  то можно записать кожно-гальваническую реакцию  (КГР), при расположении электродов вдоль мышцы, можно получить электрическую активность  мышц,  то  есть  электромиограмму  (ЭМГ), электроды  расположенные  по обе стороны глаз могут зафиксировать электроокулограмму.

     В зависимости  от  способа наложения электродов и от типа самих электродов,  при регистрации ЭЭГ кроме самой  ЭЭГ  можно записать также ЭМГ,  (если человек в процессе обследования будет  напрягать лоб или говорить),  ЭОГ,  если он будет двигать

глазами и даже ЭКГ,  если электроды  будут,  например,  сильно прижаты к поверхности кожи и пережмут сосуд, расположенный под ним. Эти ненужные в данный момент для исследователя записи являются помехами и называются артефактами. Электрические сигналы могут генерироваться в некоторых случаях и самим оборудованием, что приводит к появлению наводки.

     Полиграф  сопрягается с компьютером, оснащенным соответствующим программным обеспечением.

     При наложении двух электродов на исследуемый участок ткани,  можно оценить изменение разности потенциала  между  этими двумя точками. Такую запись называют биполярной. В том случае, когда один из электродов расположен на активной ткани,  а другой (называемый  в  этом случае референтным) - на относительно неактивной ткани, запись будет называться монополярной.

     Электроэнцефалограмма и методы ее регистрации

     В 1929г.  австрийский  психиатр  Ганс   Бергер  обнаружил,  что с помощью игольчатых платиновых электродов,  помещенных на различные точки поверхности головы человека, можно зарегистрировать электрическую активность мозга. Эти записи он назвал электроэнцефалограммой (ЭЭГ). Наиболее важными параметрами ЭЭГ являются амплитуда волн, ее составляющих и частота.  Амплитуда измеряется как расстояние от базовой линии до пика волны. Однако, существуют значительные трудности в определении базовой линии,  поэтому на практике, обычно, используют измерение от пика до пика. Под частотой понимается число полных циклов,  совершаемых волной,  за 1 секунду. Этот показатель измеряется в герцах. Величина, обратная частоте, называется периодом волны. Известно, что амплитуда  волн  ЭЭГ находится в обратно пропорциональной зависимости от их частоты.

     Ритмичность электроэнцефалографическиго сигнала позволяет количественно описать записи ЭЭГ.  Первым из описанных  ритмов электрической активности мозга был альфа-ритм. Он представляет собой ритмические колебания электрической  активности 8-12 раз в секунду (т.е.  8-12 Гц) и амплитудой около 50 мкВ. Эта активность преобладает у здорового человека в состоянии спокойного бодрствования  с  закрытыми глазами преимущественно в затылочных областях. Ритмами той же частоты, но с иной формой волны  и  в  специфических  отведениях  являются мю-ритм,  регистрируемый в роландовой борозде,  каппа-ритм,  получаемый при наложении электродов в височном отведении.    Г. Бергер  же описал и другой тип волн - бета-ритм, обнаруживаемый у человека в состоянии активного бодрствования. Это колебания  с  частотой более 13 Гц и низкой (около 25 мкВ) амплитудой.

     Дальнейшие исследования  выявили  более медленные колебания,  которые были называны тета-и дельта-волнами, а также более быстрые - гамма-волны.  Тета-волны имеют частоту от 3,5 до 7,5 раз  в секунду и амплитуду от 5 до 100мкВ,  дельта-волны -

частоту 1-3,5 Гц и амплитуду от 20 до 200 мкВ.  Чем  медленнее волны, тем выше их амплитуда. Гамма-волны - колебания с частотой более 30 Гц и амплитудой около 2 мкВ.

     Каждый из ритмов имеет свою преимущественную локализацию: альфа-ритм регистрируется в затылочном и теменном  отведениях; тета-волны- в лобных и височных;  бета-ритм - в прецентральных и фронтальных; гамма-ритм - в прецентральных, фронтальных, височных,  теменных; дельта-ритм не имеет определенной локализации.

      При визуальном анализе ЭЭГ, обычно, определялись два показателя - длительность альфа-ритма и блокада альфа-ритма, которая обнаруживается  при  предъявлении  испытуемому  того или иного раздражителя.  Экспериментаторы также пытались обнаружить на ЭЭГ испытуемых особые волны, отличающиеся от фоновой регистрации.  Их название связано либо с их формой, либо с тем местом, где они выявляются. К ним относятся следующие.   К-комплекс -  это сочетание медленной волны с острой волной, вслед за которыми часто идут волны частотой около 14  Гц. К-комплекс возникает во время сна или спонтанно в бодрствующей ЭЭГ. Максимальная амплитуда отмечается в вертексе  и,  обычно, не превышает 200 мВ. Ламбда-волны - монофазные  положительные острые волны,  возникающие в окципитальной области,  связанные с  движением  глаз.  Их  амплитуда меньше 50 мВ,  частота  -12-14 Гц.  Мю-ритм - группа аркообразных  или  гребневидных  волн частотой  7-11 Гц амплитудой меньше 50 мВ,  регистрирующихся в

центральных областях головы, блокирующихся двигательной активностью или тактильной стимуляцией. Спайк - волна, четко отличающаяся от фоновой активности, с выраженным  пиком длительностью от 20 до 70 мс.  Первичный компонент, обычно,  является негативным.  Острая волна - ясно  различающаяся от фоновой активности волна с подчеркнутым пиком длительностью 70 - 200 мс.  Спайк-медленная волна - последовательность  поверхностоно негативных медленных волн (частотой 2,5-3,5 Гц), каждая из которых ассоциируется со спайком. Амплитуда  этого  комплекса  может достигать 1000 мВ.     Визуальный анализ не является точным, поэтому в современных  условиях  используются  машинные  методы  обработки   ЭЭГ.

      В настоящее  время разработан метод для регистрации медленных и сверхмедленных потенциалов,  имеющих длительность периода от секунд и более. Такие потенциалы ре-

гистрируются с   использованием  усилителей  постоянного  тока.

      Однако, спектральный  анализ ЭЭГ (то есть описание имеющихся в ней ритмов) имеет ограниченные возможности в  описании электрической активности  мозга.  В  настоящее время появилась возможность применять для анализа ЭЭГ нелинейную теорию систем.  Вводится новый показатель - комплексность ЭЭГ,  который описывает сложность возникающих  взаимосвязей в мозге.

       Международная федерация обществ ЭЭГ рекомендовала стандартный метод расположения электродов на поверхности скальпа:  систему "10-20".

      Регистрация импульсной активности нервных клеток

      Импульсная активность отдельных  нейронов  может  оцениваться лишь  у  животных и в отдельных случаях во время оперативного вмешательства на мозге у человека. 

     С 1964 г.  производят регистрацию  импульсной  активности нейронов  подкорковых  структур мозга.  В этом случае введение электродов  осуществляется  при  стереотаксических  операциях.