Анализ электроэнцефалограмм у больных эпилепсией в период ремиссии припадков Текст научной статьи по специальности «Медицинские технологии»

ф

КЛИНИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ПСИХИЧЕСКИХ ЗАБОЛЕВАНИИ

© Т.С. Мельникова, Т.А. Рогачева, 2015 УДК 616.853-072.8

Для корреспонденции

Мельникова Татьяна Сергеевна - доктор биологических наук,

руководитель отдела нейрофизиологии Московского

НИИ психиатрии - филиала ФГБУ «Федеральный медицинский

исследовательский центр психиатрии и наркологии

им. В.П. Сербского» Минздрава России

Адрес: 107076, г. Москва, ул. Потешная, д. 3

Телефон: (495) 963-76-22

E-mail: [email protected]

Т.С. Мельникова, Т.А. Рогачева

Анализ электроэнцефалограмм у больных эпилепсией в период ремиссии припадков

EEG study of patients with epilepsy experiencing seizure remission

T.S. Melnikova, T.A. Rogacheva

The paper presents findings from an EEG-study of 107 epileptic patients experiencing a long-term seizure remission. Based on general criteria for evaluating the intensity and topography of brain rhythms, patients were divided into three groups: "normal" type (group 1, n=37), "desynchronized" type (group 2, n=31), and "hypersynchonized" type (group 3, n=39). Detailed analysis of EEG coherence was conducted in patients with a "normal" EEG. It showed a substantial diffuse decrease in functional cortical activity in this group. It is suggested that interhemispheric imbalance is implicated in the genesis of psychopathological disorders in epilepsy patients who achieved seizure remission. Keywords: seizure remission in epilepsy patients, EEG coherence analysis

Московский НИИ психиатрии - филиал ФГБУ «Федеральный медицинский исследовательский центр психиатрии и наркологии им. В.П. Сербского» Минздрава России, Москва

Moscow Research Institute of Psychiatry - Branch of V. Serbsky Federal Medical Research Centre for Psychiatry and Narcology, Moscow

В статье представлены данные электроэнцефалограмм (ЭЭГ) исследований 107 больных эпилепсией на стадии длительной ремиссии припадков. По основным критериям оценки выраженности и топики ритмов выделены 3 группы: нормальный тип (1-я группа, п=37), десинхронизированный тип (2-я группа, п=31) и гиперсинхронизированный тип (3-я группа, п=39). Проведен детальный анализ когерентных характеристик электрической активности мозга больных с нормальным типом ЭЭГ, который позволил выявить у них значительное снижение функциональной активности корковых зон диффузного характера. Высказано предположение о значении нарушения межполушарного баланса в генезе психопатологических расстройств у больных эпилепсией, достигших ремиссии припадков.

Ключевые слова: ремиссия припадков у больных эпилепсией, когерентный анализ ЭЭГ

Вопрос о нормализации психоэмоционального состояния после купирования приступов у больных эпилепсией остается нерешенным. Клинические наблюдения свидетельствуют о том, что на фоне купирования приступов часто сохраняются или усиливаются аффективные расстройства (в частности депрессивные состояния). В современных моделях расстройств аффективного спектра в качестве ключевого механизма заболевания рассматривают функциональное разобщение мозговых структур [7, 10, 12, 16, 17]. Поэтому наиболее адекватным инструментом выявления психопатологических изменений при аффективных расстройствах могут считаться показатели когерентного анализа электроэнцефалограмм (ЭЭГ), отражающие взаимосвязи между определенными зонами коры в интегративной деятельности мозга. Когерентность (КОГ) электрических сигналов мозга представляет собой количественный показатель синхрон-

58

ности вовлечения различных корковых зон при их взаимодействии. Высокая КОГ означает, что в 2 точках регистрации электрических потенциалов имеет место активность, совпадающая по частоте и константная по соотношению фаз. Поскольку электрическая активность мозга тесно связана с его функциональной деятельностью, КОГ в определенной мере указывает на вовлеченность разных зон коры в обеспечение выполнения тех или иных функций мозга, т.е. является количественным выражением уровня интегративной деятельности мозговых структур. Для оптимального выполнения определенных функций уровень интеграции корковых областей должен быть адекватным задаче. Однако при изменении функциональной активности определенных зон коры он может оказаться сниженным или избыточным, что отражает измененный уровень взаимодействия мозговых структур, часто наблюдаемый при различных психических расстройствах [1-3, 5, 8, 9, 13-15, 18]. Значения КОГ варьируют от 0 до 1: чем выше значение КОГ, тем согласованнее активность данной области с другой, выбранной для оценки.

Целью исследования явился анализ характеристик электрической активности мозга у больных эпилепсией в период ремиссии припадков.

Т.С. Мельникова, Т.А. Рогачева

(О1, 02), передневисочных ^7, F8), средневисочных (Т3, Т4) и задневисочных (Т5, Т6) корковых зон (схема 10-20%, четные каналы - отведения от корковых зон правого полушария, нечетные - левого). Референтным электродом служили объединенные ушные клипсы. Использовали как визуальный, так и математический анализ биоэлектрической активности мозга. Визуальный анализ выполняли на основе классификации Е.А. Жирмунской [4] доминирующих паттернов ЭЭГ. Характеристики и топографическое распределение ритмов ЭЭГ определяли с помощью спектрального анализа ЭЭГ методом быстрого преобразования Фурье с усреднением не менее 30 эпох по 2 с с последующим картированием по системе «BRAINSYS» (Россия).

Значение КОГ вычисляли между всеми 14 отведениями корковых областей. Кроме того, определяли значение средней КОГ (СрКОГ) каждой области со всеми остальными корковыми зонами - показателя активности выбранной зоны в интегративной деятельности мозга. Для сравнения параметров отдельных групп использовали приведенные к нор-мализованномутипу значения когерентности через логарифмические показатели (нормализованная КОГ = Ln (КОГ2/(1 - КОГ2), где КОГ2 - квадрат модуля КОГ).

Материал и методы

Проведено ЭЭГ-исследование 107 больным эпилепсией на стадии ремиссии припадков. Средний возраст обследуемых составил 29,5±3,1 года. В соответствии с современными диагностическими критериями эпилепсии и эпилептических припадков, в обследуемую группу вошли пациенты с симптоматической и условно-симптоматической парциальной эпилепсией (п=60) и идиопатической генерализованной эпилепсией (п=47). Диагноз симптоматической эпилепсии был верифицирован данными компьютерной (КТ) и магнитно-резонансной томограммы (МРТ). Средняя длительность заболевания до наступления ремиссии припадков составила 7,5±3,6 года. На момент исследования продолжительность ремиссии в среднем составляла 4,8±1,7 года. Из 107 обследованных 66 человек принимали антиконвульсивную терапию, остальным пациентам терапия была завершена. Длительность ремиссии на фоне отсутствия лечения варьировала от 6 мес до 5 лет. В контрольную группу вошли 50 здоровых испытуемых. По опроснику латеральных признаков [11] в группу испытуемых отбирались правши.

ЭЭГ регистрировали с помощью аппаратно-программного комплекса для топографического картирования электрической активности мозга «НЕЙРО-КМ» (Россия) с полосой пропускания от 0,5 до 45 Гц и постоянной времени 0,3 с. Запись ЭЭГ осуществляли монополярно от симметричных лобных (F3, F4), центральных (C3, C4), теменных (P3, P4), затылочных

Результаты и обсуждение

ЭЭГ обследованных больных были различны по основным критериям оценки выраженности и топики ритмов и позволили выделить 3 группы. Первая группа - нормальный тип (п=37) характеризовалась доминированием а-ритма с выраженными зональными различиями. У больных 2-й группы -десинхронизированный тип (п=31) - ЭЭГ были преимущественно дизритмичного типа с низкоамплитудной р- и 9-активностью при нивелировании регионарных различий по а-индексу. Отмечалась в разной степени выраженности редукция а-ритма, на фоне которой более четко обозначалась диффузная медленноволновая активность. ЭЭГ больных 3-й группы относились к гиперсинхронизирован-ному типу (п=39) и характеризовались усилением ритмики в а-диапазоне при нечетко представленных регионарных различиях, а также наличием генерализованной залповой активности преимущественно а- и 9-ритмов.

Для того чтобы определить, соответствует ли ЭЭГ больных с нормальным типом контрольной группе по КОГ-характеристикам, провели соответствующий анализ.

КОГ-характеристики у больных 1-й группы выявили наиболее высокую функциональную активность (по данным СрКОГ) теменных и центральных областей коры (рис. 1). В этих зонах СрКОГ колебалась в диапазоне 0,39-0,41. Эти области имеют наиболее тесные связи с подкорковыми структу-

Ф

59

КЛИНИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ПСИХИЧЕСКИХ ЗАБОЛЕВАНИЙ

0,45

0,40

1—

К е 0,35

и н

е ч а 0,30

Зн

0,25

0,20

F3 F4 С3 С4 Р3 Р4 01 02 F7 F8 Т3 Т4 Т5 Т6 Корковые зоны

Рис. 1. Значения когерентности электроэнцефалограмм у больных 1-й группы

о у 0,00

и м -1,00 -

м о -2,00

ак н 3,00

о с 4 00-

й и р -5,00

те и р 6,00

-7,00-1-

F3 F4 С3 С4 Р3 Р4 01 02 F7 F8 Т3 Т4 Т5 Т6 Корковые зоны

Рис. 2. Сравнительный анализ нормализованной когерентности электроэнцефалограмм у больных 1-й группы - норма (р<0,05 при модуле 2,1)

1,00 0,90 0,80 о 0,70

0 0,60

1 0,50 I 0,40

« 0,30 0,20 0,10 0,00

п ■ ■ г 1 1 г

. 1 1 1 1 1 г 1 Г 1 г

F3 F4 С3 С4 Р3 Р4 01 02 F7 F8 Т3 Т4 Т5 Т6 Корковые зоны

□ Т3

] Т4

Рис. 3. Значения когерентности височных зон у больных 1-й группы

0,60 0,50 0,40 0,30 0,20 0,10 0,00

✓ V \ ▲ \

■••■■■■•. у*— V ♦ . N

X ''

♦

F3 F4 С3 С4 Р3 Р4 01 02 F7 F8 Т3 Т4 Т5 Т6 Корковые зоны ♦ 8-ритм -■- 9-ритм а-ритм х р,-ритм ж р2-ритм ••••• у-ритм

Рис. 4. Значения когерентности различных ритмов электроэнцефалограммы у больных 1-й группы

рами мезодиэнцефального уровня. Вероятно, повышенная активность верхнестволовых структур определяла наиболее высокий тонус теменно-цен-тральных областей по сравнению с остальными зонами коры. СрКОГ фронтальных зон была значительно ниже (0,28-0,29). Самый низкий показатель выявлен в задневисочных отведениях - 0,260,24. СрКОГ остальных областей колебалась от 0,38 до 0,29. Сравнение значений СрКОГ ЭЭГ больных и контрольной группы здоровых испытуемых (рис. 2) показало, что у больных величина параметра достоверно ниже во всех отведениях (р<0,05). Особенно значительно величина СрКОГ снижена во фронтальных и передневисочных зонах. Анализ параметров СрКОГ симметричных областей правого и левого полушарий выявил самые низкие показатели в височных зонах (0,06-0,09). Функциональная активность фронтальных зон обеспечивалась за счет межполушарных связей этих областей, а также связей с центральными корковыми зонами, т.е. за счет коротких связей. Длинные связи фронтальных зон с затылочными (КОГ 0,01-0,03) и задневисочными (КОГ 0,06-0,07) областями сла-

60

бые. Наиболее высокие значения КОГ коротких связей прослеживаются и при анализе активности центральных и теменных зон преимущественно между собой, а также центральных областей с фронтальными зонами, а теменных - с затылочными. Кроме того, затылочные области помимо высокой КОГ между собой (0,67) имели высокие значения КОГ с ипсилатеральными задневисочными зонами (0,48 слева и 0,5 справа). КОГ височных зон Т3 и Т4 показана на рис. 3. Значения СрКОГ этих зон почти одинаковы (Т3 - 0,31, Т4 - 0,32), но по а-диапазону эти различия значительны (Т3 - 0,29, Т4 - 0,32) -активность правой височной области выше. Также выявлена общая закономерность - связи с ипсилатеральными зонами значительно больше, чем с зонами контрлатерального полушария. Наиболее высокие значения КОГ Т3 и Т4 отмечены с рядом расположенными передне- и задневисочными областями, а также с теменно-центральными зонами.

Для того чтобы ответить на вопрос о роли отдельных ритмов ЭЭГ в обеспечении связей между корковыми зонами у больных, провели анализ участия отдельных частотных полос в СрКОГ в диапазоне

0,5-45 Гц. Результаты этого анализа представлены на рис. 4. Ведущей в интегративной деятельности мозговых структур у больных является медленно-волновая активность. Диапазон вариабельности СрКОГ 5-ритма составляет от 0,44 до 0,19, 9-ритма -от 0,51 до 0,29, а-ритма - от 0,39 до 0,27. Быстро-волновая активность играет второстепенную роль. СрКОГ р1 полосы колеблется от 0,39 до 0,21, р2 -от 0,38 до 0,20, у - от 0,34 до 0,23. Доминирующая роль 9-полосы выявлена между всеми корковыми областями, в то время как у контрольной группы испытуемых эту роль выполнял а-ритм.

Заключение

Результаты проведенного исследования показали, что при визуальном анализе ЭЭГ нормальный тип выявляется в 40% случаев у больных, до-

Т.С. Мельникова, Т.А. Рогачева

стигших ремиссии припадков. Однако КОГ-анализ обнаружил у этих больных значительное снижение функциональной активности корковых зон диффузного характера. Наибольшее снижение синхронности генерации потенциалов выявлено во фронтальных и передневисочных корковых зонах, а наименьшее - в теменно-центральных областях, что отражает повышенное влияние подкорковых образований мезодиэнцефального уровня на корковые зоны. В височных корковых областях, проекционных зонах комплекса лимбических образований, выявлено нарушение межполушарного баланса с более высоким уровнем активности правой гемисферы. Этот факт, возможно, объясняет часто встречаемые у обследованных больных депрессивные расстройства, которые по глубине клинических проявлений соответствуют субдепрессивным расстройствам.

Сведения об авторах

Мельникова Татьяна Сергеевна - доктор биологических наук, руководитель отдела нейрофизиологии Московского НИИ психиатрии - филиала ФГБУ «Федеральный медицинский исследовательский центр психиатрии и наркологии им. В.П. Сербского» Минздрава России (Москва) Е-mail: TMEL777@ rambler.ru

Рогачева Татьяна Анатольевна - доктор медицинских наук, заведующая отделом экзогенно-органических расстройств и эпилепсии Московского НИИ психиатрии - филиала ФГБУ «Федеральный медицинский исследовательский центр психиатрии и наркологии им. В.П. Сербского» Минздрава России (Москва) Е-mail: 32316@ mail.ru

Литература

1. Болдырева Г.Н., Шарова Е.В., Жаворонкова Л.А. и др. Отражение разных уровней регуляции мозговой деятельности человека в спектрально-когерентных параметрах ЭЭГ // Журн. высш. нервн. деят. 1992. Т. 42, вып. 3. С. 439-449.

2. Гриндель О.М. Автоматический математический анализ ЭЭГ человека при очаговых поражениях головного мозга // Клиническая электроэнцефалография / Под ред. В.С. Русинова. М. : Медицина, 1973. С. 286-319.

3. Жаворонкова Л.А., Добронравова И.С. Специфика восстановительных процессов мозга у больных с диэнцефальным и полу-шарным поражением (когерентный анализ ЭЭГ) // Журн. высш. нервн. деят. 1993. Т. 43, вып. 4. С. 748-756.

4. Жирмунская Е.А. Функциональная взаимозависимость больших полушарий мозга человека. Л. : Наука, 1989. 136 с.

5. Иванов Л.Б. Прикладная компьютерная электроэнцефалография. М. : МБН, 2005. 352 с.

6. Ливанов М.Н. Пространственная организация процессов головного мозга. М. : Наука, 1972. 181 с.

7. Мельникова Т.С., Лапин И.А. Когерентный анализ ЭЭГ при депрессивных расстройствах различного генеза // Соц. и клин. психиатрия. 2008. № 3. С. 27-32.

8. Мельникова Т.С., Лапин И.А., Саркисян В.В. Обзор использования когерентного анализа ЭЭГ в психиатрии // Соц. и клин. психиатрия. 2009. № 1. С. 90-94.

Российский психиатрический журнал № 3, 2015

9. Русинов В.С., Гриндель О.М., Болдырева Г.Н., Вакар Е.М. Биопотенциалы мозга человека: математический анализ. М. : Медицина, 1987. 256 с.

10. Andreasen N.C. A unitary model of schizophrenia: Bleuler's «fragmented phrene» as schizencephaly // Arch. Gen. Psychiatry. 1999. Vol. 56. P. 781-787.

11. Annet M.A. A classification of hand preference by association analysis // Br. J. Psychol. 1970. Vol. 61. P. 303-323.

12. Braff D.L. Information processing and attention dysfunctions in schizophrenia // Schizophr. Bull. 1993. Vol. 19. Р. 233-259.

13. Chen A.C., Rappelsberger P. Brain and human pain: topographic EEG amplitude and coherence mapping // Brain Topogr. 1994. Vol. 7. P. 129-140.

14. Dunkin J.J., Leuchter A.F., Newton T.F. et al. Reduced EEG coherence in dementia: state or trait marker? // Biol. Psychiatry. 1994. Vol. 35. P. 870-879.

15. Ford M.R., Goethe J.W., Dekker D.K. EEG coherence and power in the discrimination of psychiatric disorders and medication effects // Biol. Psychiatry. 1986. Vol. 21. P. 1175-1188.

16. Inui K., Motomura E Okushima R., Kaige H. et al. Electroencephalographs findings in patients with DSM-IV mood disorder, schizophrenia and other psychotic disorders // Biol. Psychiatry. 1998. Vol. 43. Р. 69-75.

61

ф

КЛИНИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ПСИХИЧЕСКИХ ЗАБОЛЕВАНИИ

17. Sauseng P., Klimesch W. What does phase information of oscillatory 18. Wang G., Takigawa M. Directed coherence as a measure of inter-brain activity tell us about cognitive processes? // Neurosci. Biobehav. hemispheric correlation of EEG // Int. J. Psychophysiol. 1992. Vol. 13. Rev. 2008. Vol. 32. P. 1001-1013. P. 119-128.

References

Boldyreva G.N., Sharova E.V., Zhavoronkova L.A., Dobrokhotova T.A. The reflection of different levels of the regulation of human brain activity in spectrally coherent EEG parameters. Zhurnal vysshey nervnoy deyatelnosti imeni I.P. Pavlova [Journal of Higher Nervous Activity named after I.P. Pavlov]. 1992; Vol. 42 (3): 439-49. (in Russian)

Grindel O.M. Automated mathematical analysis of the human EEG in local brain lesions. Klinicheskaia elektroentsefalografiia [Clinical electroencephalography]. Ed. by V.S. Rusinov. Moscow: Meditsina, 1973: 286-319. (in Russian)

Zhavoronkova L.A., Dobronravova I.S. The specificity of the recovery processes in the brain of patients with diencephalic and hemispheric lesions (an EEG coherence analysis). Zhurnal vysshey nervnoy deyatelnosti imeni I.P. Pavlova [Journal of Higher Nervous Activity named after I.P. Pavlov]. 1993; Vol. 43 (4): 748-757. (in Russian)

Zhirmunskaya E.A. Functional interdependence of human brain hemispheres. Leningrad: Nauka, 1989: 136 p. (in Russian) Ivanov L.B. Applied computer electroencephalography. Moscow: MBN, 2005: 352 p. (in Russian)

Livanov M.N. Spatial organization of brain processes. Moscow: Nauka, 1972: 181 p. (in Russian)

Melnikova T.S., Lapin I.A. Coherence analysis of the EEG in depressive disorders of different genesis. Sotsial'naia i klinicheskaia psikhi-atriia [Social and Clinical Psychiatry]. 2008; Vol. 18 (3): 27-32. (in Russian)

Melnikova T.S., Lapin I.A., Sarkisyan V.V. Use of coherent EEG analysis in psychiatry. Sotsial'naia i klinicheskaia psikhiatriia [Social and Clinical Psychiatry]. 2009; Vol. 19 (1): 90-4. (in Russian)

9. Rusinov V.S., Grindel O.M., Boldyreva G.N., Vakar E.M. Biopotentials of human brain: a mathematical analysis. Moscow: Meditsina, 1987: 256 p. (in Russian)

10. Andreasen N.C. A unitary model of schizophrenia: Bleuler's «fragmented phrene» as schizencephaly. Arch Gen Psychiatry. 1999; Vol. 56: 781-7.

11. Annet M.A. A classification of hand preference by association analysis. Br J Psychol. 1970; Vol. 61: 303-23.

12. Braff D.L. Information processing and attention dysfunctions in schizophrenia. Schizophr Bull. 1993; Vol. 19: 233-59.

13. Chen A.C., Rappelsberger P. Brain and human pain: topographic EEG amplitude and coherence mapping. Brain Topogr. 1994; Vol. 7: 129-40.

14. Dunkin J.J., Leuchter A.F., Newton T.F. et al. Reduced EEG coherence in dementia: state or trait marker? Biol Psychiatry. 1994; Vol. 35: 870-9.

15. Ford M.R., Goethe J.W., Dekker D.K. EEG coherence and power in the discrimination of psychiatric disorders and medication effects. Biol Psychiatry. 1986; Vol. 21: 1175-88.

16. Inui K., Motomura E Okushima R., Kaige H. et al. Electroencepha-lographic findings in patients with DSM-IV mood disorder, schizophrenia and other psychotic disorders. Biol Psychiatry. 1998; Vol. 43: 69-75.

17. Sauseng P., Klimesch W. What does phase information of oscillatory brain activity tell us about cognitive processes? Neurosci Biobehav Rev. 2008; Vol. 32: 1001-13.

18. Wang G., Takigawa M. Directed coherence as a measure of inter-hemispheric correlation of EEG. Int J Psychophysiol. 1992; Vol. 13: 119-28.

62

2.

3.

5

6

7.

8