Исследование биоэлектрической активности мозга

Методика анализа биопотенциалов мозга предусматривает регистрацию электрической активности различных его участков. Частотный диапазон процессов протекающих в мозгу лежит в пределах от 0 до 10 кГц, а амплитудный от десятков микровольт до сотен милливольт. В связи с этим требования предъявляемые к аппаратуре достаточно высокие.

Для уменьшения синфазных наводок, и улучшения условий регистрации ЭЭГ рекомендуется использование малогабаритного сигнального повторителя на полевых транзисторах. Полевые транзисторы расположенные непосредственно возле электродов соединяются с остальной частью схемы четырехжильным кабелем. Повторитель обеспечивает передачу входного сигнала в соотношении 1:1. Батарея питания устройства и резисторы (сопротивлением по 20К) могут быть смонтированы в отдельном корпусе. Ввиду наличия значительной постоянной составляющей на выходе устройства соединение его со входом ЭЭГ осуществляется через разделительные конденсаторы.

Обычно для регистрации биоэлектрической активности мозга используются электроэнцефалографы (ЭЭГ), позволяющие регистрировать процессы в диапазоне частот от 0.03 до 500 Гц. Порог чувствительности подобных приборов ограничен уровнем шумов входного усилителя, достигающих порядка 25 мкВ.

Первые попытки установить связь между активностью ЭЭГ и поведением относятся к 30-м годам. Установление этой связи (1935); Moruzzi, Magoun (1949) явилось отправной точкой электрофизиологического исследования цикла сон – бодрствование Jouvet (1967).

В исследовании биоэлектрической активности мозга выделяют следующие частотные диапазоны:

1. сигнал от 200 до 10000 Гц вызванный активностью отдельных нейронов.

2. сигнал от 0.03 до 500 Гц (практически от 2 до 35 Гц), который в зависимости от отведения называют электросубкортикограммой или электрокортикограммой.

3. сигналы от 0 до 0.5 Гц, преимущественно биохимического происхождения.

Диапазон в окрестностях 1 Гц остается малоизученным из за пульсовых колебаний. Ввиду сложности идентифицировать высокочастотный сигнал, перекрываемый шумами, малоизученным остается также диапазон выше 1 кГц.

Характерные паттерны ЭЭГ, обнаруженные в коре больших полушарий, гиппокампе, миндалине, обонятельных луковицах и других можно проанализировать используя компьютерные методики (корреляции, спектральный анализ мощности и другие),однако их описание выходит за рамки данной книги.