Нейрологические исследовательские техники: основные понятия и клиническая применимость

Доктор клинической психологии здоровья Мария Х. Гарсия-Рубио вместе со специалистом по клинической нейропсихологии и старческому когнитивному расстройству Нэнси Наварро в этой статье объясняют, что такое неврологическое обследование, а также его методы и клиническую применимость.

Введение

Для понимания структуры и функций нервной системы (НС) требуется сочетание различных дисциплин, таких как физиология, медицина, психология и биология, среди прочих. Именно поэтому многие из них формируют нейронауку и её вехи как отдельную ветвь изучения НС в здоровом и патологическом состояниях.

Для проведения научных исследований, собирающих информацию о развитии НС, её частях и принципах функционирования, необходима общая методология для этих дисциплин, объединяющихся вокруг неврологического обследования. Именно из этого возникают методы неврологического обследования.

Что такое неврологическое обследование?

Неврологическое обследование — это действие, с помощью которого можно сделать точные выводы о структуре и функциях различных аспектов нервной системы (Гонсалес и Лопес, 2013), ключевым фактором при этом является тип метода неврологического обследования и механизм, лежащий в его основе.

Техники неврологического обследования

Развитие техник неврологического обследования восходит к эволюции понятия мозга, что совпадает со временем некоторых известных философских теорий, таких как теория Гиппократа (ок. 460–370 гг. до н.э.), который описал мозг как центр опыта и интеллекта.

Андреас Везалий (1514–1564) был первым, кто описал анатомию мозга с помощью иллюстраций, опубликованных в его труде “De humani corporis”; а также Рене Декарт (1596–1650) описывал мозг как сложный механизм, подобный сердцу, управляющий сложными действиями человека.

Неймоэнцефалография

В 1919 году Уолтер Дэнди (1886–1946) разработал метод неймоэнцефалографии, который заключался в выполнении рентгенографии мозга после замены церебральной жидкости на воздух, кислород или гелий.

Электроэнцефалограмма

После этой первой техники неврологического обследования появилась электроэнцефалограмма, предложенная немцем Хансом Бергером (1873–1941) как метод, способный революционизировать неврологическое обследование. С помощью ЭЭГ исследователь не получает рентгеновский снимок мозга, но может определить время и участки мозговой активности, основанные на постсинаптических потенциалах, регистрируемых на коже головы пациента.

Другие техники неврологического обследования и их варианты

Впоследствии к другим техникам неврологического обследования относилась ангиография, первоначально связанная с лоботомией XX века. Однако только в конце 1960-х годов появились функциональные методы неврологического обследования, такие как магнитоэнцефалография (МЭГ) по методике Коэна (1968), компьютерная томография (КТ) и магнитно-резонансная томография (МРТ), а также развитие позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ) (Познер и Райхл, 1994).

Наконец, в 1980-х и последующие годы начали появляться новые варианты тех же техник неврологического обследования, позволяющих исследователям получать всё более точные и интересные данные о мозге.

В качестве примеров можно привести технику транскраниальной магнитной стимуляции (ТМС), функциональную магнитно-резонансную томографию (фМРТ) и её различные приложения, среди которых выделяются сигналы BOLD, T1 и T2. Кроме того, с 1994 года доступно неврологическое обследование на основе визуализационных данных, получаемых с помощью более современных методик, таких как диффузионный тензор, позволяющий визуализировать траекторию нервных волокон, и другие (Фуллер, 2020).

Методы неврологического обследования

В ходе этой статьи мы сделаем краткий обзор существующих методов неврологического обследования и сосредоточимся особенно на функциональных методах, которые в настоящее время наиболее широко применяются благодаря своему значительному вкладу в исследования когнитивной нейронауки на людях.

Лезионные методы

Лезионные методы — это техники неврологического обследования, которые используют мозговые повреждения как гипотезу для изучения работы мозга в связи с поведением, то есть анализируют повреждённые структуры мозга и их влияние на поведение.

Их методология широка и применяется для исследования различных случаев, как спонтанно возникших вследствие приобретённого повреждения мозга, так и повреждений, возникших в результате хирургического вмешательства (Хамфрис и др., 2021).

Среди этих методов выделяются макроскопический и микроскопический анализ, цель которых — предоставить информацию о морфологическом и архитектурном составе нервной ткани после смерти. Это осуществляется посредством процедур, таких как фиксация, окрашивание или срезы, чтобы узнать химическую и молекулярную природу ткани на макро- и микроскопическом уровне.

Инструментальные методы

Эти методы позволяют проводить неврологическое обследование на основе регистрации и наблюдения за работой мозга в различных задачах с помощью инструментов, специально предназначенных для контроля переменных, которые косвенно влияют на функционирование мозга (Маринеску и др., 2018).

К этой категории относятся некоторые сенсорные техники, основанные на парадигме сенсорного разделения, согласно которой различная входная информация обрабатывается так, что несколько контролируемых стимулов одновременно поступают в оба полушария мозга и конкурируют за восприятие. Среди них особое место занимают дихотическая слуховая стимуляция, раздельные зрительные поля и дигаптическая пальпация (Мес и др., 2017; Вендетти и др., 2015).

Инструментальными методами неврологического обследования также являются моторные техники, такие как моторная интерференция, требующая от участника выполнения двух моторных задач одновременно, например, теста постукивания.

Функциональные методы

Функциональные методы — это те, которые регистрируют изменения в активности мозга посредством манипуляции поведенческими переменными. В этой категории выделяются электромагнитные и метаболические техники неврологического обследования.

Электромагнитные техники: среди них выделяются электроэнцефалография, вызванные потенциалы и магнитоэнцефалография.

— Электроэнцефалограмма

Это неинвазивная техника, позволяющая изучать центральную нервную систему. С её помощью производится обследование мозга во время выполнения различных задач при разных стимулах.

Метод позволяет усиливать биоэлектрическую активность мозга за счёт регистрации электрических полей, создаваемых постсинаптическими потенциалами пирамидальных нейронов коры. Паттерны гамма-, бета-, тэта- и дельта-ритмов, возникающие в процессе, связывают с поведением и сознанием, измеряя их по частоте и амплитуде.

Основные клинические состояния, которые можно выявить с помощью этой техники, включают: диагностику эпилептических расстройств, классификацию нарушений сна и расстройств уровня сознания (Керен и др., 2018).

— Вызванные потенциалы (ВП)

Они измеряют изменения электрической активности мозга при помощи внешнего сенсорного стимула. Активность регистрируется электродами, расположенными на коже головы, что предоставляет информацию в качестве индикатора мозговой активности (Бестман и Кракауэр, 2015).

Эти потенциалы используются для оценки слухового пути и исследований у: новорожденных с риском тугоухости, при дегенеративных и демиелинизирующих заболеваниях (Норча и др., 2015).

— Магнитоэнцефалография

Это исследование, измеряющее магнитные поля, возникающие от электрических токов мозга, и фиксирующее изменения в определённых областях. Процедура заключается в перемещении одного или нескольких датчиков по поверхности черепа, что позволяет создать карту изоконтуров, отражающую различные интенсивности магнитного поля.

В клинической практике эта техника неврологического обследования используется для локализации эпилептического очага (Фёрстер и др., 2020).

Метаболические техники: это инструменты неврологического обследования, позволяющие определять уровень метаболической активности мозга. Для этого используются следующие методы: позитронно-эмиссионная томография, однофотонная эмиссионная компьютерная томография и функциональная магнитно-резонансная томография.

— Позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ)

Она используется для исследования метаболической активности нейронов с помощью радиомаркеров, позволяющих измерять кровоток, транспортные механизмы дофамина или захват серотонина.

Этот процесс не представляет риска для пациента; наоборот, радиоактивные молекулы испускают частицы, называемые позитронами, для определения области мозга, которую необходимо обследовать, и создания цветного изображения мозга (О’Нил и др., 2015). Этот метод широко используется для выявления нейродегенеративных заболеваний.

— Однофотонная эмиссионная компьютерная томография (ОФЭКТ)

Это техника, используемая в области ядерной медицины. Она объединяет двумерные изображения, которые при комбинировании формируют единое трёхмерное изображение.

Эта техника неврологического обследования широко используется при оценке цереброваскулярных заболеваний, а также у пациентов с подозрением на деменцию и/или черепно-мозговую травму (Пелегри Мартинес и др., 2017).

— Функциональная магнитно-резонансная томография (фМРТ)

Она позволяет измерять региональный метаболизм, определяя содержание кислорода в кровеносных сосудах мозга. С физиологической точки зрения, по мере увеличения активности нейронов возрастает потребление кислорода, что приводит к снижению его уровня в крови (Керен и др., 2018).

Нейроны посылают сигналы кровеносным сосудам, вызывая вазодилатацию и транспорт кислорода. ФМРТ сочетает этот процесс с высокой точностью локализации в структурах мозга.

Использование этой техники неврологического обследования разнообразно; в настоящее время она применяется в области когнитивной и аффективной нейронауки как на здоровых людях, так и на пациентах с нейропатологическими диагнозами (Атенас и др., 2018).

Заключение

В этой статье представлен обзор развития и текущего состояния методов неврологического обследования с особым акцентом на функциональных техниках, на основе которых получаются визуальные данные, особенно относящиеся к когнитивным функциям человека в состоянии покоя или во время выполнения задач с высокой или низкой нагрузкой.

Кроме того, эти методы позволяют проводить неврологическое обследование как здорового, так и патологического мозга.

В заключение, методы неврологического обследования являются одними из самых современных, инновационных и развивающихся подходов нейронауки как на национальном, так и на международном уровне благодаря своей применимости как процедуры и высокому качеству и обоснованности получаемых результатов.

Библиография

Atenas, T. L., Díaz, E. C., Quiroga, J. C., Arancibia, S. U., & Rodríguez, C. C. (2018). Магнитно-резонансная томография в функциональных исследованиях: основные принципы и применение в нейронауках. Radiología, 60(5), 368-377. https://doi.org/10.1016/j.rxeng.2018.04.001

Bestmann, S., & Krakauer, J. W. (2015). Использование и интерпретация моторно-вызванного потенциала для понимания поведения. Experimental Brain Research, 233, 679-689. https://doi.org/10.1007/s00221-014-4183-7

Förster, J., Koivisto, M., & Revonsuo, A. (2020). Корреляты ERP и MEG визуального сознания: второе десятилетие. Consciousness and Cognition, 80, 102917. https://doi.org/10.1016/j.concog.2020.102917

Fuller, G. (2020). Лёгкое неврологическое обследование. Elsevier Health Sciences.

González, N. C., & López, J. A. T. (2013). Руководство по неврологическому обследованию и высшим функциям мозга. Manual Moderno.

Humphreys, C. A., Smith, C., & Wardlaw, J. M. (2021). Корреляции в исследованиях посмертной визуализации и гистопатологии при спорадическом заболевании мелких сосудов головного мозга человека: систематический обзор. Neuropathology and Applied Neurobiology, 47(7), 910-930. https://doi.org/10.1111/nan.12737

Keren, H., O’Callaghan, G., Vidal-Ribas, P., Buzzell, G. A., Brotman, M. A., Leibenluft, E., … & Stringaris, A. (2018). Обработка вознаграждения при депрессии: концептуальный и метааналитический обзор исследований с использованием фМРТ и ЭЭГ. American Journal of Psychiatry, 175(11), 1111-1120. https://doi.org/10.1176/appi.ajp.2018.17101124

Maes, C., Gooijers, J., de Xivry, J. J. O., Swinnen, S. P., & Boisgontier, M. P. (2017). Две руки, один мозг и старение. Neuroscience & Biobehavioral Reviews, 75, 234-256. https://doi.org/10.1016/j.neubiorev.2017.01.052

Marinescu, I. E., Lawlor, P. N., & Kording, K. P. (2018). Квазиэкспериментальная причинность в нейронауках и поведенческих исследованиях. Nature Human Behaviour, 2(12), 891-898. https://doi.org/10.1038/s41562-018-0466-5

Norcia, A. M., Appelbaum, L. G., Ales, J. M., Cottereau, B. R., & Rossion, B. (2015). Стационарный вызванный визуальный потенциал в исследованиях зрения: обзор. Journal of Vision, 15(6), 4-4. https://doi.org/10.1167/15.6.4

O’Neill, G. C., Barratt, E. L., Hunt, B. A., Tewarie, P. K., & Brookes, M. J. (2015). Измерение электрофизиологической связанности с помощью корреляции огибающей мощности: технический обзор методов MEG. Physics in Medicine & Biology, 60(21), R271. 10.1088/0031-9155/60/21/R271

Pelegrí Martínez, L., Kohan, A. A., & Vercher Conejero, J. L. (2017). Оптимизация протоколов и использования контрастов в компьютерной томографии оборудования позитронно-эмиссионной томографии. Radiología, 64-74.

Posner, M.I., & Raichle, M.E. (1994). Образы разума. Scientific American Library.

Vendetti, M. S., Johnson, E. L., Lemos, C. J., & Bunge, S. A. (2015). Гемисферные различия в относительном мышлении: новые идеи на основе старой техники. Frontiers in Human Neuroscience, 9, 55. https://doi.org/10.3389/fnhum.2015.00055

Если вам понравилась эта статья о методах неврологического обследования, вам также могут быть интересны следующие материалы:

Эта статья была переведена, ссылка на оригинальную статью на испанском:
Técnicas de exploración neurológica: conceptos básicos y aplicabilidad clínica