Фармако-электроэнцефалография

Электроэнцефалография (ЭЭГ) — это наука о регистрации спонтанной ритмической электрической активности живого мозга с помощью электродов на коже головы. Ритмы мозга имеют происхождение, подобное электрической активности сердца. Ритмическая активность варьирует по частоте и амплитуде в зависимости от возраста, внимания, сна и химической концентрации кислорода, углекислого газа, глюкозы, аммиака и гормонов. Химические вещества, влияющие на функции мозга, изменяют ритмы мозга систематическим и легко идентифицируемым образом. Когда были открыты новые психоактивные препараты, которые изменили поведение, что стало основой науки психофармакологии , сопутствующие изменения ритмов оказались специфичными для каждого класса наркотиков. Измерение изменений ритмов стало основой науки фармако-ЭЭГ.

Разработаны определения изменений ритмов ЭЭГ, позволяющие идентифицировать и классифицировать психоактивные препараты, контролировать глубину наркоза, оценивать эффективность судорог, индуцированных при судорожной терапии (электрошоке).

История

Первые записи электрической активности мозга были зарегистрированы в открытых тканях мозга животных в 1870-х годах. В 1929 году Ганс Бергер, немецкий психиатр, сообщил о непрерывных электрических ритмах неповрежденной головы человека с помощью электродов на коже головы. Непрерывная электрическая активность менялась по частоте и амплитуде в зависимости от сонливости и сна, а также при решении умственных задач. У больных эпилепсией регистрировались эпизодические пробежки и всплески высоковольтных медленных частот.

В своем третьем отчете в 1931 году Бергер зафиксировал изменения ритмов под воздействием кокаина, морфина, скополамина и хлороформа. Каждое химическое вещество вызывало разные частотные и амплитудные характеристики и различное поведение.

Первые клинические применения заключались в выявлении внезапных всплесков медленной частоты высокого напряжения во время судорог, как спонтанных, так и вызванных химическим веществом пентилентетразол (Метразол), электричеством при электрошоке и при коме, вызванной инсулином. При изучении резерпина в 1953 г., хлорпромазина в 1954 г. и имипрамина в 1957 г. были описаны отдельные ритмические паттерны.

Паттерны ЭЭГ новых психоактивных препаратов предсказывали их клиническую активность. К 1960-м годам ЭЭГ-анализ психоактивных препаратов стал частью программы ранней клинической оценки лекарств NIMH (ECDEU), которая оценивала и определяла новые психиатрические методы лечения. Предлагаемые психоактивные препараты, разработанные в химических лабораториях, сначала были испытаны на животных, а затем на человеке. Изменения ЭЭГ стали основой для классификации новых лекарств.

Были разработаны методы оценки на людях-добровольцах, которые регистрировали изменения у отдыхающего субъекта при различных дозах, как при остром однократном введении, так и при многократном ежедневном приеме. Наблюдаемые изменения сравнивали с изменениями для известных лекарств и прогнозировали их поведенческие эффекты. Если не было зафиксировано никаких систематических изменений, считалось, что агенты не имеют клинического применения.

График дозирования был оптимизирован. У пациентов, которые не ответили на назначенное лечение, у тех, кого считали «резистентными к фармакотерапии», исследования ЭЭГ показали, что химические вещества не вызывали заметных изменений в мозге.

В доклинических исследованиях на животных записи ЭЭГ были связаны с изменениями бдительности и двигательными показателями, в результате чего был сделан вывод, что паттерны ЭЭГ были «диссоциированными», то есть не имели мало связи с изменениями в поведении. Однако в испытаниях на людях, когда измерения ЭЭГ могли быть связаны с бдительностью, настроением, памятью и психологическими тестами, теория «ассоциации ЭЭГ и поведения» разработала и поддержала фармако-ЭЭГ-исследования новых лекарств.

Технология применялась в анестезиологии, для выявления эффективности отдельных приступов в судорожной терапии, в исследованиях режима сна, связи вызванных потенциалов с речевыми и психологическими тестами.

Социальные изменения в отношении к этике тестирования лекарств и методов лечения на пациентах, заключенных, детях и добровольцах препятствовали дальнейшему развитию науки и ее отказу.

Методология

Полипрагмазия и широкое использование активных психиатрических препаратов затруднили изучение отдельных соединений у психиатрических больных. Затем наука успешно сосредоточилась на бдительных добровольцах-мужчинах (поскольку ЭЭГ у женщин менялась в зависимости от менструального цикла).

Бдительность. ЭЭГ, записанная скальпом, чувствительна к изменениям бдительности. Для поддержания контролируемого уровня активности были разработаны различные методы с использованием ручных зуммеров, которые раздавались, когда субъект расслаблялся и дремал.

Базовое обучение волонтеров и плацебо. Поскольку ЭЭГ чувствительна к тревоге, начальная тренировка стала стандартной процедурой. Базовая запись выявила субъектов, записи которых были уникальными.

Запись ЭЭГ. Были протестированы различные варианты размещения электродов. Обычно записи производились с использованием лобно-затылочных или бифронтальных отведений. Использовались стандартные усилители ЭЭГ.

Количественное определение и анализ. Вначале записи ЭЭГ делались на бумаге, а изменения измерялись визуально, оценивались с помощью линейки и штангенциркуля. К 1960-м годам электронные анализаторы 10-секундных эпох измеряли изменения «мощности». Затем последовали цифровые компьютерные методы с использованием периодического анализа, спектральной плотности мощности и амплитудного анализа.

Количественные изменения средней частоты, средних амплитуд, процентной дельты времени (1–3 Гц), теты (3,5–7,5 Гц), альфа (8–12,5 Гц), бета1 (13–21 Гц) и бета2 (>21 Гц). ), а наличие всплесков в 10-секундные периоды обычно использовалось для выявления закономерностей.

Прогнозирующие закономерности. Измерения связывали изменения ЭЭГ с общими классами психоактивных препаратов — антидепрессантами, анксиолитиками , антипсихотиками , галлюциногенами, делириантами , эйфориантами и стабилизаторами настроения, являющимися наиболее частыми. Какое-то время фармако-ЭЭГ-профили различных классов препаратов активно использовались для идентификации активных психотропных средств.

Приложения

Психофармакология. Фармако-ЭЭГ-исследования оказались экономически полезными для клинической классификации новых агентов, диапазонов дозировок и продолжительности действия, а также для отделения активных веществ от неактивных. Список успешных приложений обширен; некоторыми конкретными примерами являются идентификация миансерина (GB-94) и доксепина как антидепрессантов класса имипраминов; о неактивности флутролина в качестве предлагаемого антипсихотика у человека, несмотря на активность у собак; и эквивалентной ЭЭГ-активности лево- и право-энантиомеров 6-азамиансерина (миртазапина), несмотря на различия в доклинических исследованиях.

Исследования различных составов каннабиса (гашиш, марихуана, экстракт тетрагидроканнабинола-∆-9) показали одинаковые закономерности в ЭЭГ, сердечно-сосудистых и клинических профилях. Развитие толерантности было отмечено при остром применении каннабиса у хронических потребителей гашиша.

При апробации антагонистов наркотических средств ( налоксон , циклазоцин ) и опиоидных заменителей ( метадон , левометадил ) в лечении опиоидной зависимости количественные ЭЭГ-эксперименты показали эффективность антагонистического и заместительного действия различных режимов дозирования. Испытания по подбору дозы налоксона не выявили специфического воздействия на ЦНС при монотерапии, но показали очень эффективное антагонистическое действие при дозе опиоидов и передозировке.

Судорожная терапия. Большой припадок является центральным явлением при электрошоке (электросудорожной терапии, ЭСТ) и инсулиновой коме. Он был представлен в 1934 году, а к 1940-м годам записи ЭЭГ во время лечения показали классическую последовательность эпилептических припадков, известную как «большой припадок». В 1950-х годах записи между приступами через несколько дней после индуцированного приступа показали прогрессивное замедление средних частот и увеличение амплитуд во время курса лечения. Эти изменения были необходимым дополнением эффективных курсов лечения — пациенты без прогрессирующего замедления не смогли выздороветь.

В начале 1980-х годов коммерческие устройства ЭСТ были оснащены двухканальным регистратором ЭЭГ, который измерял характеристики и продолжительность ЭЭГ. Качество записи ЭЭГ стало стандартом «эффективного» лечения. Те же количественные меры, которые используются в психофармакологии, были установлены и в клинической ЭСТ.

Анестезия. В современных хирургических отделениях широко распространено специализированное оборудование для мониторинга текущей идентификации стадий анестезии.

Ссылки

История.

Финк М. Фармакоэлектроэнефалография: заметка об истории. Нейропсихобиология 1984; 12:173-178

Финк М. Врач-исследователь и ECDEU: 1959-1980. В: Т. Бан, Д. Хили, Э. Шортер (ред.): Триумф психофармакологии и история CINP. Будапешт, Анимула, 82–96, 2000 г.

Финк М. Фармако-электроэнцефалография: выборочная история изучения реакций мозга на психоактивные препараты. В: Т. Бан, Э. Шортер, Д. Хили (ред.): История CINP, IV: 661-672, 2004.

Галдериси С., Саннита В.Г. Фармако-ЭЭГ: история прогресса и упущенных возможностей. Клиническая ЭЭГ и нейронаука 37:61-65, 2006;

Финк М. Вспоминая утраченную науку фармако-ЭЭГ. Acta Psychiatr Scand., 121:161-173. 2010 год

Методология

Бразьер MAB (ред): Компьютерные методы анализа ЭЭГ. Журнал ЭЭГ, Приложение 20, 1-98, 1961.

Стилле Г., Херрманн В., Бенте Д., Финк М., Итил Т., Коэлла В.П., Кубицки С., Кюнкель Х., Куглер Дж., Матейчек М., Петше Х. Рекомендации по фармако-ЭЭГ-исследованиям у человека. Фармакопсихиатрия 15:107-108;1982.

Херрманн В.М., Абт К., Коппола Р. и др. Международная Фармако-ЭЭГ Группа (IPEG). Рекомендации по ЭЭГ и картированию вызванных потенциалов. Нейропсихобиология 22:170-176. 1989 год

Ассоциация или диссоциация?

Виклер А. Фармакологическая диссоциация поведения и «паттерны сна» ЭЭГ у собак: морфин, н-аллинорморфин и атропин. Proc Soc exp Biol 79:261-264, 1952;

Виклер А. Клинические и электроэнцефалографические исследования влияния мескалина, н-аллиноморфина и морфина на человека. J nerv ment Dis 120:157-175, 1954.

Финк М. ЭЭГ-классификация психоактивных соединений у человека: обзор и теория поведенческих ассоциаций. Пришли: Эфрон Д., Коул Дж.О., Левин Дж., Виттенборн Дж.Р. (Редакторы): Психофармакология: обзор прогресса 1957-1967 гг. USGPO, Вашингтон, округ Колумбия, 497-507, 1968;

Финк М., Итил Т. Нейрофизиология фантазии: ЭЭГ и поведенческие отношения у человека. Пришли: Эфрон Д., Коул Дж.О., Левин Дж., Виттенборн Дж.Р. (Ред.): Психофармакология: обзор прогресса 1957-1967 гг. USGPO, Вашингтон, округ Колумбия, 1231–1239, 1968 г.;

Финк М. Итил Т. ЭЭГ и психофармакология человека: IV: Клинические антидепрессанты. Пришли: Эфрон Д., Коул Дж.О., Левин Дж., Виттенборн Дж.Р. (Ред.): Психофармакология: обзор прогресса 1957-1967 гг. USGPO, Вашингтон, округ Колумбия, 671–682, 1968;

Финк М. ЭЭГ и психофармакология человека. Annu Rev Pharmacol 9:241-258, 1969;

Брэдли П. и Финк М. (редакторы): Антихолинергические препараты и функции мозга у животных и человека. Prog Brain Res 28, 184 стр., 1968.

Финк М. ЭЭГ и поведение: ассоциация или диссоциация у человека? Интегративная психиатрия 9:108-123, 1993.

Примеры исследований на людях.

Финк М., Кан Р.Л. Связь дельта-активности ЭЭГ с поведенческой реакцией на электрошок: количественные серийные исследования. Arch Neurol и психиатрия 78: 516-525, 1957.

Финк М. Электроэнцефалографические и поведенческие эффекты тофранила. Канадский психиатрический доцент J, 4 (приложение) 166–71, 1959.

Итил Т.М., Полван Н., Сюй В. Клинические и ЭЭГ-эффекты тетрациклического антидепрессанта GB-94: модель ЭЭГ при открытии нового психотропного препарата. Курр Тер Рес 14:395–413, 1972.

Волавка Дж., Левин Р., Фельдштейн С., Финк М. Краткосрочные эффекты героина на человека. Arch Gen Psychiatry 30: 677-684, 1974.

Итил Т.М., Кора Р., Акпинар С., Херрманн В.Х., Паттерсон С.Дж. «Психотропное» действие половых гормонов: компьютерная ЭЭГ для установления немедленного воздействия стероидных гормонов на ЦНС. Curr Therapeutic Res 16:1147-1170, 1974.

Финк М., Кети С., Макго Дж. (Ред.): Психобиология судорожной терапии. Вашингтон, округ Колумбия: VH Winston & Sons, 1974.

Волавка Дж., Финк М., Панайотопулос К.П. Острые ЭЭГ-эффекты препаратов каннабиса у длительных потребителей. В: К. Стефанис, Р. Дорнбуш, М. Финк (редакторы): Гашиш - исследование долгосрочного использования. Нью-Йорк: Рэйвен Пресс, 1977.

Американская психиатрическая ассоциация. Электросудорожная терапия. Отчет целевой группы № 14. Вашингтон, округ Колумбия: Американская психиатрическая ассоциация. (1978). (200 стр.).

Финк М., Ирвин П., Саннита В., Папакостас Ю., Грин М.А. Фенитоин: эффекты ЭЭГ и уровни в плазме у добровольцев. Мониторинг терапевтических препаратов 1:93-104;

Финк М. и Ирвин П. ЭЭГ и поведенческий профиль флутролина (CP-36,584), нового антипсихотического препарата. Психофармакология 72: 67-71, 1981.

Финк М. и Ирвин П. Фармако-ЭЭГ исследование 6-азамиансерина (ORG-3770): Диссоциация ЭЭГ и фармакологические предикторы антидепрессивной активности. Психофармакология 78: 44–48, 1982.

Финк М., Ирвин П. Эффекты ацетилсалициловой кислоты (аспирина) на ЦНС. Clin Pharm Therap 32:362-365, 1982.

Дополнительные примечания.

• Встречи заинтересованных учёных начались на Всемирном конгрессе психиатров в Монреале в 1961 году и на заседании CINP в Вашингтоне, округ Колумбия, в 1966 году. < http://www.ipeg-society.org/ >. Материалы были опубликованы в томах под разными редакторами, цитируемых в Fink (1984).
• ACNP записал интервью с ведущими учёными. Стенограммы опубликованы в Ban T, Fink M. (ред.): Устная история нейропсихофармакологии: первые пятьдесят лет: нейрофизиология. Брентвуд, Теннесси: ACNP. Том 2: 319 стр.
• Видеозаписи интервью с Енохом Каллауэем, Максом Финком, Тураном М. Итилем и А. Артуром Шугарманом доступны в Интернете по адресу < https://web.archive.org/web/20140507040813/http://www.acnp.org/programs /history.aspx >.
• Финк М. дал интервью Коулу Дж. О. в книге «Устная история нейропсихофармакологии - первые пятьдесят лет: интервью с коллегами» (Томас А. Бан, редактор), том 2 - «Нейрофизиология» (Макс Финк, редактор тома). Брентвуд: Американский колледж нейропсихофармакологии; 2011. с. 7 - 20.
• Финк М. дал интервью Хили Д. в книге «Устная история нейропсихофармакологии - первые пятьдесят лет: интервью с коллегами» (Томас А. Бан, редактор), том 9 - «Обновление» (Барри Блэквелл, редактор тома). Брентвуд: Американский колледж нейропсихофармакологии; 2011. с. 73 – 104.
• Библиотека СБУ. Архивы Макса Финка с 1950-х годов по настоящее время находятся в Специальных коллекциях Мемориальной библиотеки Фрэнка Мелвилла Университета Стоуни-Брук, Стоуни-Брук, Нью-Йорк [1] ​​.