Методы неврологического обследования: основные понятия и клиническое применение

Доктор клинической психологии здоровья María J. García-Rubio вместе со специалистом по клинической нейропсихологии и большому когнитивному расстройству Nancy Navarro объясняют в этой статье, что такое неврологическое обследование, а также рассматривают его методы и клиническое применение.

Введение

Изучение структуры и функции нервной системы (НС) требует объединения таких дисциплин, как физиология, медицина, психология и биология, а также других. Поэтому многие из них формируют нейронауку и сопровождающие её достижения как отдельную область изучения НС в норме и при патологии.

Для проведения научных исследований, собирающих информацию о развитии НС, её отделах и принципах функционирования, необходима общая для этих дисциплин методология, объединяющая их вокруг неврологического обследования. Так появились методы неврологического обследования.

Что такое неврологическое обследование?

Неврологическое обследование — это процедура, позволяющая сделать точные выводы о структуре и функции различных аспектов нервной системы (González y López, 2013); при этом ключевое значение имеют тип метода неврологического обследования и лежащий в его основе механизм.

Методы неврологического обследования

Развитие методов неврологического обследования восходит к эволюции представлений о мозге, которая совпала с появлением некоторых хорошо известных философских теорий, например теории Гиппократа (ок. 460–370 гг. до н. э.), описывавшего мозг как вместилище опыта и интеллекта.

Andrés Vesalio (1514–1564) первым описал анатомию мозга с помощью иллюстраций, вошедших в его труд “De humani corporis”; René Descartes (1596–1650) также описывал мозг как сложную машину, подобную сердцу, которая управляет сложными действиями человека.

Пневмоэнцефалография

В 1919 году Walter Dandy (1886–1946) разработал пневмоэнцефалографию — метод, заключавшийся в рентгенографии мозга после замещения цереброспинальной жидкости воздухом, кислородом или гелием.

Электроэнцефалограмма

После появления этого первого метода неврологического обследования немец Hans Berger (1873–1941) разработал электроэнцефалограмму — метод, способный совершить революцию в неврологическом обследовании, известном с того времени. С помощью ЭЭГ исследователь не получает рентгеновское изображение мозга, но может определить время и области мозга, в которых возникает мозговая активность, основываясь на постсинаптических потенциалах, зарегистрированных на коже головы человека.

Другие методы неврологического обследования и их варианты

Позднее к методам неврологического обследования относилась ангиография, возникшая на основе лоботомии XX. Однако в конце 1960-х годов появились функциональные методы неврологического обследования, такие как магнитоэнцефалография (МЭГ), предложенная Cohen (1968), компьютерная томография (КТ) и магнитно-резонансная томография (МРТ), а также позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ) (Posner y Raichle, 1994).

Наконец, в 1980-е годы и позднее создавались новые варианты этих же методов неврологического обследования, с помощью которых исследователи могут получать всё более точные и информативные данные о мозге.

Примерами являются транскраниальная магнитная стимуляция (ТМС), функциональная магнитно-резонансная томография (фМРТ) и её различные применения, среди которых выделяются сигналы BOLD, T1 и T2. Кроме того, с 1994 года неврологическое обследование стало возможным на основе данных визуализации, получаемых с помощью более современных методов, таких как диффузионный тензор, позволяющий визуализировать ход нервных волокон, и других (Fuller, 2020).

Методы неврологического обследования

В этой статье мы кратко рассмотрим существующие методы неврологического обследования и сосредоточимся прежде всего на функциональных методах, которые сегодня применяются чаще всего благодаря их значительному вкладу в исследования когнитивной нейронауки с участием людей.

Лезионные методы

Лезионные методы — это методы неврологического обследования, которые используют повреждения мозга как гипотезу для изучения работы мозга, связанной с определённым поведением; иными словами, они анализируют повреждённые структуры мозга и их влияние на поведение.

Их методология применяется для изучения различных ситуаций, включая как повреждения, возникшие спонтанно вследствие приобретённого повреждения мозга, так и повреждения, вызванные хирургическим вмешательством (Humphreys et al., 2021).

Среди этих методов выделяются макроскопический и микроскопический анализ, цель которых — предоставить информацию о морфологическом составе и архитектуре нервной ткани посмертно. Это осуществляется с помощью таких процедур, как фиксация, окрашивание или срезы, позволяющих изучать её химическую и молекулярную природу на макро- и микроскопическом уровне.

Инструментальные методы

Эти методы позволяют проводить неврологическое обследование на основе регистрации и наблюдения за работой мозга при выполнении различных задач с помощью инструментов, специально адаптированных для контроля переменных, косвенно влияющих на функционирование мозга (Marinescu et al., 2018).

К этой категории относятся некоторые сенсорные методы неврологического обследования, основанные на парадигме сенсорного разделения: согласно ей, различная входящая информация манипулируется таким образом, чтобы несколько контролируемых стимулов одновременно поступали в оба полушария мозга и конкурировали за доступ. Среди них выделяются дихотическое прослушивание, раздельные поля зрения и дигаптическая пальпация (Maes et al., 2017; Vendetti et al., 2015).

К инструментальным методам неврологического обследования относятся также двигательные методы, например двигательная интерференция, при которой участник должен одновременно выполнять две двигательные задачи, в частности с использованием теста на постукивание.

Функциональные методы

Функциональные методы регистрируют изменения мозговой активности посредством манипулирования поведенческими переменными. К этой категории относятся электромагнитные и метаболические методы неврологического обследования.

Электромагнитные методы: к ним относятся электроэнцефалография, вызванные потенциалы и магнитоэнцефалография.

— Электроэнцефалограмма

Это неинвазивный метод, позволяющий изучать центральную нервную систему. С его помощью можно исследовать мозг во время выполнения различных задач при предъявлении разных стимулов.

Метод позволяет усиливать биоэлектрическую активность мозга, выявляя активность электрических полей, создаваемых постсинаптическими потенциалами пирамидных нейронов коры. Паттерны гамма-, бета-, тета- и дельта-волн, возникающие в ходе этого процесса, связаны с поведением и сознанием и оцениваются по их частоте и амплитуде.

К основным клиническим состояниям, выявляемым с помощью этого метода, относятся диагностика эпилептических расстройств, классификация нарушений сна и расстройства сознания (Keren et al., 2018).

— Вызванные потенциалы (ВП)

Они измеряют изменения электрической активности мозга в ответ на внешний сенсорный стимул. Активность регистрируется электродами, расположенными на коже головы, и предоставляет информацию, служащую показателем нейронной активности (Bestmann y Krakauer, 2015).

Эти потенциалы используются для оценки слухового пути и при обследовании новорождённых с вероятной потерей слуха, а также при дегенеративных и демиелинизирующих заболеваниях (Norcia et al., 2015).

— Магнитоэнцефалография

Это исследование измеряет магнитные поля, создаваемые электрическими токами мозга, и выявляет изменения в определённых областях. Процедура заключается в размещении одного или нескольких датчиков, перемещающихся по поверхности черепа; они создают карту изолиний, отражающих различную интенсивность магнитного поля.

В клинической практике этот метод неврологического обследования используется для локализации очага эпилептических приступов (Förster et al., 2020).

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

— Позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ)

Она используется для изучения метаболической активности нейронов с помощью радиомаркеров, позволяющих измерять кровоток, работу дофаминовых транспортных механизмов или обратный захват серотонина.

Эта процедура не представляет риска для пациента: радиоактивные молекулы испускают частицы, называемые позитронами, чтобы определить исследуемую область мозга и создать цветное изображение головного мозга (O’Neill et al., 2015). Этот метод широко используется для выявления нейродегенеративных заболеваний.

— Однофотонная эмиссионная компьютерная томография (SPECT)

Это метод, используемый в области ядерной медицины. Он объединяет двумерные изображения, которые вместе формируют одно трёхмерное изображение.

Этот метод неврологического обследования широко применяется для оценки цереброваскулярных заболеваний, а также у пациентов с подозрением на деменцию и/или черепно-мозговой травмой (Pelegrí Martínez, et al., 2017).

— Магнитно-резонансная томография (фМРТ)

Она позволяет измерять региональный метаболизм, выявляя кислород в кровеносных сосудах мозга. Физиологическое объяснение заключается в том, что по мере повышения активности нейронов они используют больше кислорода, что приводит к его снижению в крови (Keren et al., 2018).

Нейроны посылают сигналы кровеносным сосудам, вызывая вазодилатацию и обеспечивая транспорт кислорода. фМРТ с высокой точностью отображает этот процесс и локализует его в структурах мозга.

Применение этого метода неврологического обследования разнообразно; в настоящее время он используется в области когнитивной и аффективной нейронауки у здоровых людей и пациентов с нейропатологическим диагнозом (Atenas et al., 2018).

Заключение

В этой статье представлен обзор развития и современного состояния методов неврологического обследования с особым акцентом на функциональные методы, с помощью которых получают данные визуализации, прежде всего о когнитивной функции человека в состоянии покоя и/или во время выполнения задачи с высокой или низкой нагрузкой.

Кроме того, эти методы позволяют проводить неврологическое обследование здорового, а также патологически изменённого мозга.

Таким образом, методы неврологического обследования являются одними из самых современных, инновационных и развивающихся методов нейронауки на национальном и международном уровне благодаря их применимости как процедур и качеству и адекватности получаемых результатов.

Библиография

Atenas, T. L., Díaz, E. C., Quiroga, J. C., Arancibia, S. U., & Rodríguez, C. C. (2018). Functional magnetic resonance imaging: Basic principles and application in the neurosciences. Radiología, 60(5), 368-377. https://doi.org/10.1016/j.rxeng.2018.04.001

Bestmann, S., & Krakauer, J. W. (2015). The uses and interpretations of the motor-evoked potential for understanding behaviour. Experimental brain research, 233, 679-689. https://doi.org/10.1007/s00221-014-4183-7

Förster, J., Koivisto, M., & Revonsuo, A. (2020). ERP and MEG correlates of visual consciousness: The second decade. Consciousness and cognition, 80, 102917. https://doi.org/10.1016/j.concog.2020.102917

Fuller, G. (2020). Exploración neurológica fácil. Elsevier Health Sciences.

González, N. C., & López, J. A. T. (2013). Manual para la exploración neurológica y las funciones cerebrales superiores. Manual Moderno.

Humphreys, C. A., Smith, C., & Wardlaw, J. M. (2021). Correlations in post‐mortem imaging‐histopathology studies of sporadic human cerebral small vessel disease: a systematic review. 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). Reward processing in depression: a conceptual and meta-analytic review across fMRI and EEG studies. 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). Two hands, one brain, and aging. 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). Quasi-experimental causality in neuroscience and behavioural research. 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). The steady-state visual evoked potential in vision research: A review. 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). Measuring electrophysiological connectivity by power envelope correlation: a technical review on MEG methods. 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). Optimización de los protocolos y del uso de contrastes en tomografía computarizada de los equipos de tomografía por emisión de positrones. Radiología, 64-74.

Posner, M.I., & Raichle, M.E. (1994). Images of Mind. Scientific American Library.

Vendetti, M. S., Johnson, E. L., Lemos, C. J., & Bunge, S. A. (2015). Hemispheric differences in relational reasoning: novel insights based on an old technique. Frontiers in human neuroscience, 9, 55. https://doi.org/10.3389/fnhum.2015.00055

Если вам понравилась эта статья о методах неврологического обследования, возможно, вас также заинтересуют следующие статьи: