Соматосенсорный вызванный потенциал

Соматосенсорный вызванный потенциал ( СВП или ССВП ) — это электрическая активность мозга, возникающая в результате стимуляции прикосновения. СЭП-тесты измеряют эту активность и являются полезным неинвазивным средством оценки функционирования соматосенсорной системы . Комбинируя записи СВП на разных уровнях соматосенсорных путей, можно оценить передачу афферентного залпа от периферии до коры. Компоненты СЭП включают серию положительных и отрицательных отклонений, которые могут быть вызваны практически любыми сенсорными стимулами. Например, СЭП можно получить в ответ на кратковременное механическое воздействие на кончик пальца или на дуновение воздуха. ^[1] Однако СВП чаще всего вызываются биполярной чрескожной электростимуляцией, прикладываемой к коже по траектории прохождения периферических нервов верхней конечности (например, срединного нерва) или нижней конечности (например, заднего большеберцового нерва), а затем регистрируются с помощью скальп. ^[2] В целом соматосенсорные стимулы вызывают ранние корковые компоненты (N25, P60, N80), генерируемые в контрлатеральной первичной соматосенсорной коре (S1), связанные с обработкой атрибутов физического стимула. Примерно через 100 мс после применения стимула активируются дополнительные области коры, такие как вторичная соматосенсорная кора (S2), а также задняя теменная и лобная кора , отмеченные теменным P100 и двусторонним лобным N140. Сегодня SEP обычно используются в неврологии для подтверждения и локализации сенсорных нарушений, выявления скрытых поражений и мониторинга изменений во время хирургических процедур. ^[3]

История

Современная история СЭП началась с записей Джорджа Доусона в 1947 году соматосенсорных корковых реакций у пациентов с миоклонусом , неврологическим состоянием, характеризующимся резкими, непроизвольными, судорожными сокращениями мышцы или группы мышц. Из-за своей относительно большой амплитуды и низкой частоты, совместимой с низкой частотой дискретизации аналого-цифрового преобразования, кортикальные СВП были первыми изучены у нормальных субъектов и пациентов. ^[2] В 1970-х и начале 1980-х годов были идентифицированы спинальные и подкорковые (дальнепольные) потенциалы. Хотя происхождение и механизмы СВП в дальней зоне все еще обсуждаются в литературе, корреляции между аномальными формами волн, местом поражения и клиническими наблюдениями достаточно хорошо установлены. Однако самые последние достижения были достигнуты благодаря многоканальной записи вызванных потенциалов в сочетании с моделированием источника и локализацией источника на трехмерных изображениях объема мозга, полученных с помощью магнитно-резонансной томографии (МРТ).

Теория/источник

Моделирование источников по распределению поля приводит к созданию моделей активации мозга, которые могут существенно отличаться от наблюдений клинических корреляций между аномальной формой волны и местом поражения. Подход, основанный на клинических корреляциях, поддерживает идею единого генератора для каждого компонента СЭП, что подходит для ответов, отражающих последовательные активационные волокна и синаптические реле соматосенсорных путей. И наоборот, моделирование источников предполагает, что распределение вызванного поля в данный момент может быть результатом деятельности нескольких распределенных источников, которые перекрываются во времени. Эта модель лучше сочетается с параллельной активацией и контролем обратной связи, которые характеризуют обработку соматосенсорных входных сигналов на корковом уровне. ^[2]

Характеристики компонента

При записи СВП обычно стремятся изучить периферические, спинальные, стволовые и ранние кортикальные СВП во время одного и того же сеанса. Электроды, помещенные на кожу головы, улавливают как СВП, генерируемые в коре головного мозга и таламокортикальных волокнах (которые улавливаются как реакции ближнего поля, расположенные в ограниченных областях), так и положительные сигналы дальнего поля, отражающие вызванную активность, генерируемую в периферических, спинальных и стволовых соматосенсорных волокнах.

В литературе полно дискуссий о наиболее подходящем месте электрода сравнения для регистрации каждого из компонентов. Учитывая распределение поля, теоретически оптимальным условием записи является такое, при котором на опорное значение не влияет исследуемая деятельность. Большая часть потенциалов дальнего поля широко распределена по коже головы. Следовательно, они достигают максимальной амплитуды, когда референтный электрод находится нецефалически. Нецефалический эталон, общий для всех каналов, достаточен для всех записей ближнего поля. Одной из актуальных проблем является то, что уровень электрофизиологических (электрокардиограмма, электромиограмма и т. д.) шумов увеличивается с увеличением расстояния между активным и референтным электродами в нецефальных референтных монтажах. Рутинные четырехканальные монтажи, предложенные в рекомендациях Международной федерации клинической нейрофизиологии (IFCN), исследуют афферентный периферический залп, сегментарные спинальные реакции на уровне шеи и поясничного отдела позвоночника, а также подкорковые дальние и ранние кортикальные СВП, используя скальповые электроды, расположенные в теменной и лобной областях для СВП верхних конечностей и в макушке для СВП нижних конечностей. ^[2]

СЭП срединного нерва начинается с подачи электрического стимула на нерв запястья. Электрический импульс прямоугольной формы длительностью 100–300 микросекунд подается с интенсивностьюдостаточно сильный, чтобы вызвать подергивание большого пальца на 1–2 см. При подаче такого стимула импульсы нервного воздействия поднимаются вверх по сенсорным волокнам и двигательным волокнам к плечу, образуя пик при входе. Этот пик формально известен как N9. В ходе проведения чувствительные волокна пересекают шейные корешки и входят в шейный канатик. Затем срединный нервный путь соединяется с задними столбами, направляя коллатеральные ветви к синапсу в среднешейном канатике. Эта активность среднешейного отдела спинного мозга приводит к пику, известному как N13. N13 лучше всего измерять над пятым шейным отделом позвоночника. Далее проводимость в задних столбах проходит через синапс в шейно-медуллярном соединении и попадает в лемнискальный перекрест. На этом уровне формируется пик P14 кожи головы. По мере того как проводимость продолжается вверх по медиальной петле к верхним отделам среднего мозга и в таламус, на скальпе обнаруживается отрицательный пик N18. После синапса в таламуса и пересекая внутреннюю капсулу , N20 регистрируется над соматосенсорной корой, контрлатеральной стимулируемому запястью, что соответствует поступлению нервных импульсов в первичную соматосенсорную область. ^[3]

Стимуляция заднего большеберцового нерва в области лодыжки приводит к аналогичной серии последующих пиков. Потенциал N8 можно обнаружить на заднем большеберцовом нерве в колене. Потенциал N22 может быть обнаружен в верхнем поясничном отделе позвоночника , что соответствует побочной активности синапсов сенсорных волокон в поясничном отделе спинного мозга. На более ростральном уровне иногда можно обнаружить шейный потенциал в среднем или верхнем шейном отделе позвоночника . Наконец, потенциал скальпа P37 виден над средней линией скальпа латеральнее среднесагиттальной плоскости, но ипсилатерально по отношению к стимулируемой ноге. ^[3]

Функциональная чувствительность

Непатологические факторы

Влияние возраста на латентность СЭП в основном отражает замедление проводимости периферических нервов, о чем свидетельствует увеличение компонента N9 после стимуляции срединного нерва. Сообщалось также о более коротком времени центральной проводимости (CCT, времени прохождения восходящего залпа в центральных сегментах соматосенсорных путей) у женщин по сравнению с мужчинами, а также известно, что на скорость проводимости влияют изменения температуры конечностей. Всегда предполагалось, что кортикальные СВП, достигающие пика менее чем через 50 мс после стимуляции верхней конечности, не оказывают существенного влияния на когнитивные процессы. Однако Десмедт и др. (1983) ^[4] выявили потенциал P40 в ответ на целевые стимулы в необычной задаче , предполагая, что процессы, связанные с вниманием, могут влиять на ранние корковые СВП. Наконец, сообщалось о некоторых изменениях в амплитуде, форме волны и латентности теменного N20 во время естественного сна у нормальных людей. ^[2]

Патологические факторы

Срединные и задние СВП большеберцовой кости используются в различных клинических условиях. Они могут обнаруживать, локализовать и количественно оценивать очаговые нарушения соматосенсорных путей, которые могут быть вызваны любым количеством очаговых неврологических проблем, включая травму, компрессию, рассеянный склероз , опухоль или другие очаговые поражения. СЭП также чувствительны к кортикальному ослаблению из-за диффузных нарушений центральной нервной системы (ЦНС). Это наблюдается при различных нейродегенеративных заболеваниях и метаболических проблемах, таких как витамина B12 дефицит . Когда пациент страдает сенсорными нарушениями и когда клиническая локализация сенсорных нарушений неясна, СЭП могут помочь определить, вызваны ли сенсорные нарушения проблемами ЦНС, а не проблемами периферической нервной системы. СЭП срединного нерва также помогает прогнозировать неврологические последствия после остановки сердца : если кортикальный N20 и последующие компоненты полностью отсутствуют через 24 часа или более после остановки сердца, практически все пациенты умирают или имеют вегетативные неврологические последствия. ^[3]

Клинические применения

В последнее десятилетие клиническая польза СЭП достигла операционной, позволяя осуществлять интраоперационный мониторинг ЦНС и, таким образом, защищать структуры ЦНС во время операций высокого риска. Непрерывный мониторинг СЭП может предупредить хирурга и ускорить вмешательство до того, как нарушение станет постоянным. ^[5] Тестирование с помощью SEP срединного нерва используется для идентификации сенсорной и моторной коры во время краниотомии и при мониторинге хирургических операций на среднешейном или верхнем шейном уровне. Мониторинг SEP заднего большеберцового нерва широко используется для мониторинга спинного мозга во время процедур сколиоза и других хирургических вмешательств, при которых существует риск повреждения спинного мозга. ^[3] Запись внутричерепных пиков в дальней зоне может облегчить мониторинг, даже если первичные кортикальные пики нарушены из-за анестезирующих средств. Со временем тестирование и мониторинг СЭП в хирургии стали стандартными методами, широко используемыми для снижения риска послеоперационных неврологических проблем у пациента. Непрерывный мониторинг СВП может предупредить хирурга о потенциальном повреждении спинного мозга, что может побудить к вмешательству до того, как повреждение станет постоянным. В целом, SEP могут решать множество конкретных клинических задач, в том числе:

установить объективные доказательства отклонения от нормы, когда признаки или симптомы сомнительны;
искать клинически бессимптомные поражения;
определить анатомический уровень нарушения пути;
предоставить данные об общей категории патологии;
отслеживать объективные изменения состояния пациента с течением времени.

Экспериментальные парадигмы

Помимо клинических условий, SEP оказались полезными в различных экспериментальных парадигмах. Шуберт и др. (2006) ^[6] использовали СЭП для исследования дифференциальной обработки сознательно воспринимаемых и невоспринимаемых соматосенсорных стимулов. Авторы использовали парадигму «угасания», чтобы изучить связь между активацией S1 и соматосенсорной осведомленностью, и заметили, что ранние SEP (P60, N80), генерируемые в контралатеральном S1, не зависели от восприятия стимула. Напротив, увеличение амплитуды наблюдалось для P100 и N140 для сознательно воспринимаемых стимулов. Авторы пришли к выводу, что ранней активации S1 недостаточно, чтобы гарантировать сознательное восприятие стимула. Сознательная обработка стимулов значительно отличается от бессознательной обработки, которая начинается примерно через 100 мс после предъявления стимула, когда сигнал обрабатывается в теменной и лобной коре — областях мозга, имеющих решающее значение для доступа стимула к сознательному восприятию. В другом исследовании Iwadate et al. (2005) посмотрел ^[7] о взаимосвязи между физическими упражнениями и соматосенсорной обработкой с использованием СЭП. В исследовании сравнивались СЭП у спортсменов (футболистов) и неспортсменов с использованием двух необычных задач после отдельной соматосенсорной стимуляции срединного нерва и большеберцового нерва. В группе спортсменов амплитуды N140 были больше при выполнении упражнений на верхние и нижние конечности по сравнению с неспортсменами. Авторы пришли к выводу, что пластические изменения в соматосенсорной обработке могут быть вызваны выполнением физических упражнений, требующих внимания и умелых движений.

См. также

Ссылки

^ Вибелл, Дж.; Гиллмейстер, Х.; Сел, А.; Хаггарти, CJ; Ван Вельзен, Дж.; Форстер, Б. «Электроэнцефалография прикосновения | Эксперименты Спрингера о природе» . Experiments.springernature.com . дои : 10.1007/978-1-0716-3068-6_19 . Проверено 26 июня 2024 г.
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и Могьер, Ф (1999). «Соматосенсорные вызванные потенциалы». В Э. Нидермейере и Ф. Лопесе да Силва (ред.). Электроэнцефалография: основные принципы, клиническое применение и смежные области . Уильямс и Уилкинс. ^{[ нужна страница ]}
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и Нувер, Марк Р. (февраль 1998 г.). «Основы вызванных потенциалов и их общие клинические применения сегодня». Электроэнцефалография и клиническая нейрофизиология . 106 (2): 142–148. дои : 10.1016/S0013-4694(97)00117-X .
^ Десмедт, Джон Э; Нгуен Чан Хай; Бурге, Марк (октябрь 1983 г.). «Когнитивные компоненты P40, N60 и P100 соматосенсорных вызванных потенциалов и самые ранние электрические признаки сенсорной обработки у человека». Электроэнцефалография и клиническая нейрофизиология . 56 (4): 272–282. дои : 10.1016/0013-4694(83)90252-3 .
^ Нувер, Марк Р. (май 1998 г.). «Мониторинг спинного мозга с помощью соматосенсорных методов». Журнал клинической нейрофизиологии . 15 (3): 183–193. дои : 10.1097/00004691-199805000-00002 . ПМИД 9681556 .
^ Шуберт, Рут; Бланкенбург, Феликс; Лемм, Стивен; Виллрингер, Арно; Курио, Габриэль (январь 2006 г.). «Теперь вы это чувствуете, а теперь нет: ERP коррелирует соматосенсорной осведомленности». Психофизиология . 43 (1): 31–40. дои : 10.1111/j.1469-8986.2006.00379.x . ПМИД 16629683 .
^ Ивадате, Масако; Мори, Акио; Асидзука, Томоко; Такаяосе, Масаки; Одзава, Тору (7 декабря 2004 г.). «Длительные физические упражнения и потенциалы, связанные с соматосенсорными событиями». Экспериментальное исследование мозга . 160 (4): 528–532. дои : 10.1007/s00221-004-2125-5 . ПМИД 15586274 .

[1] Вибелл, Дж.; Гиллмейстер, Х.; Сел, А.; Хаггарти, CJ; Ван Вельзен, Дж.; Форстер, Б. «Электроэнцефалография прикосновения | Эксперименты Спрингера о природе» . Experiments.springernature.com . дои : 10.1007/978-1-0716-3068-6_19 . Проверено 26 июня 2024 г.

[MAUG1999-2] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и Могьер, Ф (1999). «Соматосенсорные вызванные потенциалы». В Э. Нидермейере и Ф. Лопесе да Силва (ред.). Электроэнцефалография: основные принципы, клиническое применение и смежные области . Уильямс и Уилкинс. ^{[ нужна страница ]}

[NUWER-A-3] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и Нувер, Марк Р. (февраль 1998 г.). «Основы вызванных потенциалов и их общие клинические применения сегодня». Электроэнцефалография и клиническая нейрофизиология . 106 (2): 142–148. дои : 10.1016/S0013-4694(97)00117-X .

[DES-4] Десмедт, Джон Э; Нгуен Чан Хай; Бурге, Марк (октябрь 1983 г.). «Когнитивные компоненты P40, N60 и P100 соматосенсорных вызванных потенциалов и самые ранние электрические признаки сенсорной обработки у человека». Электроэнцефалография и клиническая нейрофизиология . 56 (4): 272–282. дои : 10.1016/0013-4694(83)90252-3 .

[NUWER1998B-5] Нувер, Марк Р. (май 1998 г.). «Мониторинг спинного мозга с помощью соматосенсорных методов». Журнал клинической нейрофизиологии . 15 (3): 183–193. дои : 10.1097/00004691-199805000-00002 . ПМИД 9681556 .

[6] Шуберт, Рут; Бланкенбург, Феликс; Лемм, Стивен; Виллрингер, Арно; Курио, Габриэль (январь 2006 г.). «Теперь вы это чувствуете, а теперь нет: ERP коррелирует соматосенсорной осведомленности». Психофизиология . 43 (1): 31–40. дои : 10.1111/j.1469-8986.2006.00379.x . ПМИД 16629683 .

[IWAD2005-7] Ивадате, Масако; Мори, Акио; Асидзука, Томоко; Такаяосе, Масаки; Одзава, Тору (7 декабря 2004 г.). «Длительные физические упражнения и потенциалы, связанные с соматосенсорными событиями». Экспериментальное исследование мозга . 160 (4): 528–532. дои : 10.1007/s00221-004-2125-5 . ПМИД 15586274 .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

v т и Электроэнцефалография (ЭЭГ)
Связанные тесты	Амплитудная интегральная электроэнцефалография (аЭЭГ) Потенциал, связанный с событием Электрокортикография (ЭКоГ) Магнитоэнцефалография (МЭГ) Соматосенсорный вызванный потенциал Слуховой вызванный потенциал ствола мозга
Вызванные потенциалы	Негатив Потенциал готовности ОБЪЯВЛЕНИЕ Н100 Визуальный №1 N170 Н200 Н2пк Н400 Условное отрицательное изменение (CNV) Несоответствие негатива Позитивность С1 и П1 Р50 Р200 Р300 P3a P3b P600 (поздняя позитивность) Поздний положительный компонент
Нейронные колебания	Альфа-волна Бета-волна Гамма-волна Дельта-волна Тета-ритм К-комплекс Спящий шпиндель Сенсомоторный ритм Му волна
Темы	система 10-20 Разница из-за памяти (Дм) Странная парадигма ЭГЛАБ Набор инструментов нейрофизиологических биомаркеров (NBT)