Выбор места расположения регистрирующих электродов на голове произволен, хотя некоторые исследователи накладывают их в соответствии с международной системой 10—20, принятой в электроэнцефалографии.
Когда число накладываемых электродов невелико, их местоположение зависит от модальности стимула. Применяют два способа отведения: биполярный, когда оба электрода являются активными и последовательно связаны друг с другом, и монополярный, когда один из двух электродов - активный, а другой - индифферентный. С теоретической точки зрения предпочтительнее монополярный способ, но он связан, с определенными трудностями. Индифферентные электроды лучше всего помещать на мочке уха (на одной или на обеих), на сосцевидном отростке, спинке носа, подбородке и скуле [5].
В связи с необходимостью длительного контакта обычно используют дискообразные электроэнцефалографические электроды из серебра, покрытые слоем, хлорированного серебра, которые фиксируют на скальпе коллодием [10].
Соединительные провода должны осуществлять исключительно передаточную роль и не должны вносить каких-либо помех, что обеспечивается их надежной изоляцией, малым сопротивлением и хорошей экранировкой от электромагнитных и электростатических полей.
Коммутационное устройство служит для переключения электродов на разные каналы и входы усилителей. В современных многоканальных электроэнцефалографах коммутаторы входят в комплекс приборов, образующих такого рода установку, и либо монтируются на корпусе электроэнцефалографа, либо выносятся в виде специальной приставки. К коммутационному устройству относятся панель с гнездами для подключения электродов и многополюсные переключатели для коммутации. Главное требование здесь - это хорошие контакты и надежная изоляция всех линий [5].
Усилители обеспечивают усиление входного сигнала до нужной величины в заданном диапазоне частот и с достаточно низким уровнем шума. Для длиннолатентных ВП параметры усилителей аналогичны электроэнцефалографическим. Для коротколатентных, более высокочастотных и низкоамплитудных ВП, требуется гораздо больший коэффициент усиления и широкая полоса пропускания частот.
Чувствительность - это характеристика всего тракта усиления, включая собственно усилитель и регистратор сигнала. В современных усилителях ВП эта величина достигает 1 мкВ/мм и меньше, что связано с малыми величинами сигнала ВП. Чувствительность усилителя ограничена его собственными шумами. Существенной особенностью этого показателя является то, в какой полосе частот обеспечивается эта величина.
Полоса частот регулируется как снизу, так и сверху. Снизу полоса частот регулируется изменением постоянной времени усилителя. В стандартных ЭЭГ-усилителях используется постоянная времени со значениями 1; 0,3; 0,1 и 0,05с, что соответствует пропусканию низкочастотных сигналов: 0,16; 0,5; 1,5 и 2 Гц. В усилителях для регистрации ВП могут использоваться и меньшие постоянные времени, кривая калибровочного сигнала для которых носит более дифференцированный вид, что соответствует ограничению полосы частот снизу до 5, 10, 20 и даже 100 Гц.
Сверху полоса частот регулируется достаточно широко при выделении как длиннолатентных, так и коротколатентных сигналов ВП. Обычно ограничение частотной полосы составляет для длиннолатентных ВП 100 Гц, для коротколатентных ВП 1-3 КГц.
Для вырезания сетевой помехи частотой 50 Гц применяется специальный фильтр, называемый «фильтр-пробка». Количественной характеристикой фильтра является коэффициент режекции (отношение коэффициента передачи фильтра в полосе пропускания к коэффициенту передачи на частоте режекции), выражаемый в дБ. 100-кратнос подавление соответствует 40 дБ.
Перевод аналогового сигнала в цифровую форму производится с помощью АЦП, характеристики которого должны быть такими, чтобы максимально хорошо передать форму сигнала. На передачу сигнала и его отображение на дисплее влияют следующие факторы:
Временная дискретизация по одному каналудля длиннолатентных ВП с максимальной частотой до 100 Гц интервал дискретизации равен 1/2F= 1/200=5 мс, т.е. достаточная частота дискретизации – 200 Гц на канал, но это теоретически. Практически спектр сигнала не может быть ограничен строго 100 Гц.
Динамический диапазон АЦП определяется как отношение максимально возможного сигнала к минимальному сигналу, который может быть различим на уровне шума квантования. Эта величина приблизительно равна числу квантов АЦП. Устаревшие системы используют 8-разрядные АЦП, при этом число квантов 256 =28 . Современные системы используют 12-ти или даже 16-ти разрядные АЦП с количеством квантов 4096 и 65536 соответственно. Число каналов АЦП для ВП не превышает 2-4, в отдельных методиках применяют 16 и более.
Последовательное усреднение с синхронизацией по предъявляемому стимулу проводится по формуле 1. Каждое усреднение воспроизводится на экране компьютера, на котором можно наблюдать улучшение отношения сигнал/шум по мере выделения ответов. После окончательного выделения результаты усреднения сбрасываются в дополнительную буферную память. Данные из буферной памяти можно использовать для дальнейшего исследования [1].
Раздражающие устройства (стимулятор) служат для включения и выключения раздражителей, действующих на объект исследования. Они состоят из источников раздражения (звукогенератора, питания электрической лампы, импульсного генератора для раздражения током и т. п.), прерывателя (автоматического или с ручным управлением) и датчика раздражения. Кроме того, сюда часто вводятся различные приспособления для ликвидации электрических помех (наводок), возникающих при включении раздражителя (особенно при раздражении электрическим током). Без этих приспособлений помехи будут поступать на входы усилителей и далее на осциллограф, искажая или делая полностью невозможной запись ЭЭГ.
Звукоизолирующая экранированная камера служит для устранения всех посторонних влияний на объект в виде переменных и не поддающихся учету в эксперименте внешних раздражителей (света, шумов, звуков, вибрации, запахов и др.), а также для ограждения от электромагнитных помех, главным образом от электрической сети в лабораторном помещении, создающих наводку в цепи отведения биопотенциалов.
Оборудованное место для размещения объекта исследования может быть самой различной конструкции в зависимости от рода объекта. Может быть кресло или кушетка со специальным подголовником.
Анализирующая аппаратура служит для выделения автоматическим путем определенных параметров ЭЭГ (частот, амплитуд, фазных соотношений и др.) из общей картины колебаний электрических потенциалов мозга и записи их в виде отдельных кривых либо на той же самой ленте осциллографа вместе с ЭЭГ, либо на ленте соответствующего прибора.
Полиграфические приставки позволяют записывать одновременно с ЭЭГ различные другие показатели деятельности организма (электрокардиограмму, дыхание, кровяное давление, кожно-гальванический рефлекс и т. п.). В простейшем случае для этого используется часть каналов электроэнцефалографической установки. Гораздо лучше, однако, если в одном блоке с электроэнцефалографом вмонтированы специальные дополнительные каналы и запись производится на той же ленте. В других случаях - это самостоятельная установка, синхронно работающая с электроэнцефалографом. В полиграфическую установку входит регистрирующая аппаратура с усилителями, а также датчики, преобразующие механические, химические, тепловые и другие процессы, совершающиеся в организме, в соответствующие электрические колебания, которые могут быть записаны наряду с ЭЭГ. Все эти процессы должны регистрироваться по возможности в моментих свершения, чтобы соответствующие кривые могли быть сопоставлены с ЭЭГ. Датчики необходимо применять такие, которые не стесняли бы человека или животное и не создавали бы электрических помех.
Помещение для электроэнцефалографии следует выбирать в наиболее тихой части здания, подальше от проезжих улиц и - что особенно важно вдали от всяких устройств, являющихся источниками электрических помех. Для уменьшения уровня помех необходимо обеспечить хорошую электрическую проводку и заземление (в большинстве случаев бывает достаточно заземлить установку на водопроводные трубы). Осветительная сеть должна быть отделена от технической. Последняя монтируется четырехжильным кабелем достаточно большого сечения, которое выбирается в зависимости от максимально возможной потребляемой мощности. Кабель лучше заделать в стене. Он должен быть в металлической защитной оболочке, которая будет играть и роль экрана [5].
На регистрацию ВП-сигнала оказывает влияние артефакты. Под артефактом понимается запись всякого постороннего процесса, не являющегося непосредственным выражением электрической активности мозга; запись этого процесса накладывается на ЭЭГ и искажает ее. Умение отличать артефакты и устранять их причины - необходимое условие для получения истинной картины колебаний электрических потенциалов мозга.
Артефакты могут быть физического и биологического происхождения. Артефакты физического происхождения чаще всего вызываются наводкой переменного тока. При записи ЭЭГ она выражается в появлении частоты 50 или, реже, 100 гц и может полностью замаскировать запись потенциалов мозга. При малой амплитуде наводки линия записи становится нечеткой. Причины наводки переменного тока могут быть весьма разнообразными:
1) поломка отводящих проводников, причем часто сказывается даже разрыв одной или нескольких жил, если провод многожильный;
2) значительное сопротивление электродов при плохом контакте их с мозгом; при подсыхании, при окислении, при слишком малом диаметре кончика, если усилители специально не рассчитаны на большое входное сопротивление, и т. п.;
3) наличие плохих сглаживающих фильтров в выпрямителях, питающих усилители;
4) влияние электромагнитных полей выпрямителя;
5) влияние мощных электромагнитных полей, создаваемых электрическими приборами, расположенными по соседству, рентгеновскими установками, установками высокой частоты и т. п.;
6) нарушения в схемах усилителей, приводящие к повышению чувствительности к помехам;
7) плохая экранировка соединительных проводов и камеры;
8) слишком близкое расположение сетевых проводов к входным коммутациям усилителей и отводящим электродам;
9) плохие контакты в коммутационном устройстве;
10) действие переменного тока, поступающего по цепи подачи раздражителей (особенно при электрическом раздражении).
Кроме перечисленных, могут быть и другие причины наводки.
Источником артефактов может быть также влияние механических смещений электродов. Оно регистрируется в виде больших нерегулярных потенциалов или плавных смещений средней линии записи, нередко в ритме дыхания. Их причина - проявление электродвижущей силы поляризации электродов, которая при неподвижных электродах не сказывается на обычной записи ЭЭГ.
Сходная картина получается при поломке, даже неполной, нескольких жил многожильного провода. В этом случае устранение причины затрудняется тем, что измеренное сопротивление может оказаться достаточно низким и создается впечатление целости проводов.
Артефакты биологического происхождения. Наиболее частой помехой могут служить мышечные потенциалы, которые очень трудно отличить от быстрых потенциалов, записываемых от мозга. Затем следует назвать наложение электрокардиограммы, что обнаруживается по регулярному появлению в ЭЭГ острых пиков в такт сердцебиениям, а также наложение кожно-гальванического рефлекса в виде плавного смещения средней линии записи (обычно электроэнцефалографические усилители не пропускают таких медленных потенциалов, но в некоторых случаях это бывает). Особо следует отметить влияния движений глаз в миганий, которые выражаются в виде появления характерных плавных или остроконечных колебаний на фоне ЭЭГ. При небольшой амплитуде эти колебания можно спутать с так называемыми вторичными ответами в ЭЭГ человека [5].
Визуальный анализ ВП, полученных в разных экспериментальных условиях, редко является достаточным для проверки научных гипотез. Необходима количественная оценка полученных данных, особенно при исследовании психических заболеваний. Более того, учитывая, что каждая кривая ВП состоит из множества точек, отражающих значения напряжения в различные моменты вре мени, необходимо уменьшить их число, отобрав важнейшие из этих данных, которые можно затем сопоставить. Методы отбора важнейших данных тесно связаны с имеющейся в распоряжении исследователя аппаратурой, а также зависят от научных гипотез и концепций, которые, по мнению исследователей, объясняют механизмы ВП и которые подлежат проверке [11].
5. МАТЕМАТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ВП
Математический анализ биопотенциалов с помощью ЭВМ находит все большее практическое применение. Считается, что без использования ЭВМ нельзя решать сложные задачи, касающиеся расшифровки механизмов кодирования и декодирования информации в головном мозге.
Общепризнанно, что ЭВМ незаменимы тогда, когда требуется сопоставить по времени и по активности значительное количество одновременно протекающих процессов.
Математические методы анализа ЭЭГ являются наиболее результативными и объективными. Их значение особенно возрастает в связи с возможностью использования электронных вычислительных машин, способных быстро выполнять множество громоздких и трудоемких вычислений, что ранее было препятствием широкому применению методов математики для анализа физиологических кривых. Ритмический характер многих процессов, протекающих в живом организме, в определенной степени оправдывает гипотезу о том, что ЭЭГ является результатом алгебраического сложения многих регулярных (например, периодических, синусоидальных и т. п.) колебаний на фоне случайных помех.
В разное время с различным успехом в основном применялись три математических метода для анализа энцефалограмм:
1) гармонический (с помощью рядов Фурье);
2) периодограммный;
3) корреляционный (авто- и кросскорреляционный).
Анализ ЭЭГ с помощью рядов Фурье дает возможность выявить суммарную активность до или после какого-либо раздражения, так как ряд Фурье выделяет гармонические составляющие ЭЭГ с дискретным спектром частот различной амплитуды.
Периодограммный анализ позволяет выявлять скрытые периодичности, т. е. распознавать спектральную структуру естественных процессов по результатам их регистрации. В отличие от других методов анализа ЭЭГ периодограммный метод свободен от таких недостатков, как невозможность учета фаз колебаний, ограничения при анализе быстропротекающих изменений ЭЭГ, наличие артефактов на низких частотах и др. Периодограммный анализ может быть использован также для оценки изменений ЭЭГ под действием различных афферентных раздражителей, а также при фармакологических пробах и др.
Корреляционный анализ дает возможность судить о том процессы каких типов содержатся в данной ЭЭГ, оценит среднюю величину значений периода повторений процесса, степени устойчивости периодического процессах [4].
Метод спектрального сводится к вычислению авто- и кросскорреляционных функции двух ЭЭГ, одновременно отводимых от разных точек коры. Кросскорреляционная функция 
считается так:
(2)
В этой формуле 
- значения двух ЭЭГ в дискретные моменты времени, отстоящие на интервале 
и 
от начала исследуемого отрезка записи; N – число интервалов 
на исследуемом отрезке записи; - интервал квантования; Целочисленная величина 
может принимать положительные и отрицательные значения:
Автокорреляционные функции 
ЭЭГ получаются по формуле (2) подставив значение x и у соответственно; в этом случае принимает только положительные значения.
Расчет спектров мощности автокорреляционной функции 
(автоспектр) и кросскорреляционной 
(кросс-спектр), а также фазового спектра 
производится по следующим формулам:
где 
где 
- число интервалов в одной ветви кросскоррелограммы; а 
- сглаживающая функция Хемминга
в качестве сглаживающей функции можно использовать также функцию Парзена.
Автокорреляционная функция воспроизводит ритмы, возникающие в различных участках ЭЭГ, даже если их фазы в разных участках ЭЭГ произвольно сдвигаются друг относительно друга. Это позволяет их анализировать с помощью преобразования Фурье . Кросскорреляционная функция воспроизводит ритмы одинаковой частоты, появляющиеся в одних и тех же участках записи в обеих ЭЭГ, и относительная выраженность этой ритмики обуславливает кросс-спектр . Взаимные фазовые сдвиги этих ритмов в двух ЭЭГ могут быть определены по фазовому спектру [2].
В зависимости от вида кросскорреляционной функции можно выделить периодические ее оставляющие, общие для двух фиксированных ЭЭГ даже в том случае, если их амплитуды намного меньше амплитуд имеющихся непериодических элементов. Кроме того, можно определить степень связи между амплитудами различных процессов при данном сдвиге времен а также выделить из фоновой активности вызванные потенциалы.
Автокорреляционный анализ используется для изучения степени связи между амплитудами одного и того процесса при данном сдвиге времени.
Анализ спектра мощности методом преобразования Фурье позволяет не только быстро и объективно рассчитать индексы ритмов в выбранных участках записи, но и выявить не заметные на глаз изменения ЭЭГ активности [8].
Также проводят анализ разности двух ВП. Разность ВП позволяет выяснить меру изменения ВП во времени, что представляет интерес при тестировании влияния различных факторов на ВП (фармакологического воздействия, гипервентиляции и др.). Вычисление разности вызванных потенциалов позволяет получить количественную характеристику различий ВП разных отделов мозга, что важно, например, при выяснении локализации паралогического процесса или при оценке межполушарной функциональной специализации.Асимметрию ВП в гомологических точках разных полушарий легко оценить, используя визуализацию разностного сигнала ВП между какими-либо отведениями [3].
Для количественной оценке ВП вычисляют площади, ограниченной нулевой линии и кривой ВП в заданном произвольно интервале времени [9].
Использование методов топографического картирования и трехмерной локализации источников электрической активности позволяет проследить динамику генерации ЭЭГ активности и уточнить локализацию патологического процесса в структурах мозга.
Проследить динамику изменения ВП одного и того же испытуемого или сопоставить ВП разных испытуемых можно с помощью режима по парного сравнения. Такой анализ позволяет сопровождать реабилитационный период, оценить эффективность медикаментозного лечения, сравнить ВП данного пациента с заранее зафиксированной нормой [6].
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Гнездицкий В.В. Вызванные потенциалы мозга в клинической практике. Таганрог: ТРТУ, 1997.
2. Жадин М.Н. Биофизические механизмы формирования электроэнцефалограммы. Москва: Наука, 1984.
3. Зенков Л.Р., Ронкин М.А. Функциональная диагностика нервных заболеваний. Медицина, 1991.
4. Иванов-Муромский К.А., Заславский С.Я Применение ЭВМ для анализа электрограмм мозга. Киев: Наукова Думка, 1968.
5. Кратин Ю.Г., Гусельников В.И. Техника и методика электроэнцефалографии. Ленинград: Наука, 1971.
6. Кулаичев А.П. Компьютерная электрофизиология в клинической и исследовательской практике. CONAN-3.0 для Windows. Москва: Информатика и компьютеры, 1998.
7. Макс Ж. Методы
8-09-2015, 19:18