Тета ритм мозга что это

Ритмы при ЭЭГ — обозначение и расшифровка

Ритмы ЭЭГ – это диагностируемые электрические колебания головного мозга. Различные степени бодрствования сопровождаются изменениями частотного спектра сигналов ЭЭГ.

В зависимости от амплитуды, формы волн, топографии, частотного диапазона и типа реакции различают ритмы электроэнцефалографии.

Тета ритм мозга что это. Тета ритм мозга что это фото. картинка Тета ритм мозга что это. смотреть фото Тета ритм мозга что это. смотреть картинку Тета ритм мозга что это.

Основные ритмы ЭЭГ обозначают греческими буквами:

Как работает электроэнцефалография?

Передача сигналов в нервной системе человека осуществляется как химическим (с помощью нейротрансмиттеров), так и электрическим (потенциалы действия) путем. Одиночный потенциал действия или мембранное напряжение одного нейрона являются слишком слабыми, чтобы их было возможно уловить не инвазивными методами диагностики. Однако электроды могут улавливать суммирование синхронно действующих потенциалов действия и сделать колебания электрической активности видимыми.

Существует определенная связь между психическим состоянием человека и волнами ЭЭГ. Отклонения или необычные мозговые волны могут указывать на патологию. Анализом и описанием таких волн занимается невролог.

Электроды измеряют активность тех частей коры головного мозга, которые имеют высокую плотность нервных клеток. Однако ЭЭГ измеряет не только электрический потенциал нервных клеток в головном мозге, но также мышцы головы и кожи. Соответственно, основные ритмы ЭЭГ не отражают точную активность нейронов. Ритмы ЭЭГ и их связь с функциональным состоянием мозга является предметом споров в научной среде.

Дельта-ритмы

Дельта-ритмы ЭЭГ имеют низкую частоту от 0,1 до

Источник

Ритмы головного мозга, что надо знать о них

Для поддержания функционирования головной мозг в течение всей жизни формируют электроимпульсы разной длины. Их активность и ритмы изучаются учеными, начиная с XX века. За создание импульсов отвечают нервные клетки. В зависимости от эмоционального и психофизического состояния человека, их колебания меняются.

Какие бывают ритмы

Генерируемые мозгом ритмы различаются на пять видов в зависимости от амплитуды и частоты колебаний:

Значение

Поскольку именно мозг является центральным регулятором работы всех систем и органов человеческого организма, он нуждается в стимуляции электрической активности. При помощи специальных технологий, человеку можно помочь расслабиться, избавиться от стресса или наоборот собраться, улучшить память и повысить обучаемость.

Терапевтическое влияние

Терапия при помощи волнового влияния на мозг продолжает изучаться. По уже имеющимся данным:

Стимуляция альфа-волнами

Стимулировать волновую деятельность организма можно несколькими способами:

Стимуляция бета-волнами

Воздействовать на мозг β –ритмами можно с помощью:

Стимуляция тета-волнами

Для такого воздействия подходит:

Патологические отклонения

Нарушения волновой активности мозга отмечается при:

Для оценки альфа-ритмов необходимо время от времени проходить ЭЭГ. Узнать адреса клиник, которые делают эту диагностическую процедуру можно на сайте https://mrt-mozga.ru.

Недостатки метода

Излишняя волновая стимуляция может вызывать негативные реакции организма. Так при переизбытке альфа-активности развивается снижение концентрации, формирование дефицита внимания, депрессии, снижение визуальной четкости. Человек начинает нуждаться в дневном сне, быстрее устает. Кроме того под воздействием альфа-волн увеличивается внушаемость.

Обратной стороной стимуляции бета-волнами становится усиление тревожности, перевозбуждения и развитие обсессивно-компульсивного расстройства. Отмечаются признаки стресса, паранойи. Также под воздействием такой стимуляции усиливается мышечное напряжение, возникает бессонница. Воздействие на мозжечковую миндалину и гипоталамус провоцирует повышение артериального давления.

При воздействии тета-волн можно заработать расстройства концентрации внимания, депрессивные состояния, гипереактивность или наоборот апатию. Под влиянием такой стимуляции возникает сонливость, равнодушие к жизни, повышение внушаемости.

Поэтому прежде чем прибегать к любым методикам стимуляции волновой активности мозга лучше проконсультироваться со специалистами.

Источник

В поисках биомаркера аутизма

Тета ритм мозга что это. Тета ритм мозга что это фото. картинка Тета ритм мозга что это. смотреть фото Тета ритм мозга что это. смотреть картинку Тета ритм мозга что это.

Мы с Татьяной договорились встретиться на даче. Дача, и это, конечно же, не случайно, соседствует со Звенигородской биостанцией и заказником биологического факультета МГУ, располагаясь на краю академического посёлка. Веранда и большой овальный стол, за которым умещается много гостей. Мы сидим за ним вдвоём и беседуем о том, как складывался её путь в нейрофизиологии — самой, пожалуй, загадочной науке, исследующей глубинные механизмы работы нашего мозга.

Тета ритм мозга что это. Тета ритм мозга что это фото. картинка Тета ритм мозга что это. смотреть фото Тета ритм мозга что это. смотреть картинку Тета ритм мозга что это.

Татьяна Строганова

Профессор, доктор биологических наук, руководитель Центра нейрокогнитивных исследований (МЭГ-центра) Московского городского психолого-педагогического университета (МГППУ). Сама она называет себя нейрофизиологом, исследующим человеческий мозг. Сначала — с помощью электроэнцефалографа, а в последние годы — используя высокоточный магнитоэнцефалограф (МЭГ). Главный научный интерес нейрофизиолога Татьяны Строгановой — измерения и анализ ритмов коры головного мозга. В последнее время она занимается поисками биомаркера аутизма, объединив свои усилия с генетиками и нейрофизиологами, экспериментирующими с животными. Если учёные добьются успеха, диагностировать аутизм можно будет уже в младенческом возрасте.

Ирина Федотова: У тебя в роду четыре поколения биологов — непрерывная традиция. Наверное, это повлияло на твой выбор? — Пойти на биофак МГУ и стать нейрофизиологом.

Татьяна Строганова: Нейрофизиологом — это, естественно, на биофак. Этому просто нигде не учили и не учат, кроме как на кафедре высшей нервной деятельности биофака. Это — уникальное место, потому что там соединяются клеточные нейрофизиологи и нейрохимики с теми, кто занимается мозговыми структурами и с теми, кто изучает мозг человека. Обычно те люди, которые занимаются клеточной или животной нейрофизиологией, с людской нейрофизиологией не очень-то соприкасаются. Но ведь если ты не понимаешь базовые процессы, бесполезно двигаться дальше.

И.Ф.: То есть если ты не понимаешь, что происходит у крыс.

Т.С.: Да, абсолютно точно — наверху то же самое, что и внизу. И именно эта кафедра давала возможность выстроить эту последовательность — от крысы к человеку. Более того — от нейрона к человеку, от одного нейрона к ткани, и потом к крысе, потому что крыса — это уже сложнейшее существо, с мозговыми структурами.

Этим, вообще-то, и отличается настоящая наука, которая идет от простого к сложному. В ней все логично. И та закалка, которую я получила на факультете и на кафедре, осталась со мной всегда. Прививка против «натурфилософии».

И.Ф.: А ты знала, куда идешь, когда поступала на биофак?

Т.С.: Конечно не знала. Все просто удачно получилось. В 15-летнем возрасте невозможно сделать разумный выбор профессии — ты, в первую очередь, не знаешь саму себя.

И то, что я занялась мозгом после университета — тоже была в значительной мере случайность. У меня была мачеха — человек весьма харизматичный, и она как раз занималась энцефалограммами (ЭЭГ). Так часто бывает, когда человек, с которым ты общаешься, влияет на твой выбор. Биология — это точно была биология, а вот что в биологии. А мозг — это, во-первых, потому что было «модно» и, во-вторых, — потому что была мачеха.

А дальше уже началось взаимодействие этого случайного выбора под влиянием конкретного человека и моей собственной натуры, которая хочет изначальной простоты. Мне казалось, что нужно идти или в Институт нейрохирургии имени Бурденко, и тогда это вживлённые в мозг человека электроды. Другой вариант — если уж мы изучаем мозг с помощью ЭЭГ, то надо спускаться к новорожденным и младенцам.

И тут повлияла очень смешная вещь, потому что мне тогда казалось, что я ничего не умею и не знаю. И что я сама по себе, такая какая есть, не представляю собой никакого интереса. И как это я приду в институт и скажу «возьмите меня в лабораторию»? Что я могу им предъявить? И я побоялась идти в Институт Бурденко.

Т.С.: После моего красного диплома на биофаке. И уже потом я узнала, что это черта многих женщин, которые на самом деле добиваются успеха.

Я не знаю, завышенная ли это требовательность или же просто неадекватность оценки. Для меня это и потом было всегда характерно. А дальше, опять же, по стечению обстоятельств, а точнее — благодаря связям моей бабушки, я попала в Институт мозга РАМН. В лабораторию, которая занималась ранним развитием мозга животных. И там была дама — Раиса Ивановна Поликанина, которая единственная в этой лаборатории, да и вообще в СССР, занималась ЭЭГ новорожденных. А у меня тогда было сложное положение, потому что в начале 5-го курса у нас родилась Аська. денег не было, и родители нам не помогали. И тут — бабушка подсобила.

И.Ф.: И ты получила то, что хотела, чем ты считала нужным заниматься в науке.

Т.С.: Да, получила ровно то. А дальше, буквально через три месяца после начала работы отправили на пенсию мою научную руководительницу. И я оказалась один на один с новорожденными. К счастью, у меня уже был опыт обращения с ними, поскольку я сама недавно родила ребенка.

Тета ритм мозга что это. Тета ритм мозга что это фото. картинка Тета ритм мозга что это. смотреть фото Тета ритм мозга что это. смотреть картинку Тета ритм мозга что это.

Мне был 21 год. И я оказалась без человека, который мог бы поставить мне задачу. Один на один с этой очень непростой областью, да и области по сути не было. И, как я теперь понимаю, это был полный караул.

Дальше начались хождения по мукам. Потом я задавала себе вопрос — а почему я все это не бросила? У меня ведь было неплохое образование, был красный диплом, и я могла приложить свои силы где-то еще. Почему я тупо билась в эту заколоченную гвоздями дверь? И только потом я осознала, что такова одна из образующих моей натуры. Не ищи лучшего места, не ищи лучшей жизни — я не знаю, почему. И это совсем не из-за недостатка у меня энергетики или желания сделать что-то хорошее. В итоге мне все же повезло, но года через четыре. Политика тогда в очередной раз изменилась, и я, наконец-то, обрела свою собственную базу для исследований.

Работа мозга на уровне нейронов. Что измеряет ЭЭГ

И.Ф.: Я помню, как очень давно, ты мне рассказывала о мозговых ритмах, которые ты тогда начинала измерять и анализировать. Это ведь такая интегральная штука?

Т.С.: Это как раз и плохо. Лучше бы чего попроще.

И.Ф.: Что же на самом деле измеряет ЭЭГ? И какое все это имеет отношение к тому, что происходит внутри?

Т.С.: Это, вообще-то, интересный вопрос — что же на самом деле все эти приборы (ЭЭГ и МЭГ) измеряют. Нейроны работают на электричестве, и существует два типа работы нейрона. Первый — это электрический разряд, когда в нейроне возникает достаточной быстрый ток, который бежит по нервному волокну и достигает нейрона-мишени. Второй тип связан с медленными изменениями внутренних «дендритных потенциалов». У нейрона есть множество отростков, на которые может приходить возбуждение. Нейрон разбрасывает свои «ветви» в разные стороны и принимает огромное количество приходящих импульсов от других нейронов и нейронных сетей. И у него есть только один выход — аксон.

Если суммарная сила внутренних дендритных токов недостаточна для прохождения нервного импульса, то передачи возбуждения другому нейрону не происходит. Следовательно, не возникает цепочки возбужденных нейронов, которые и являются той электрической схемой, на которой работает мозг. То есть дендритные потенциалы могут либо удалить нейрон от порога срабатывания либо, напротив, приблизить к нему.

И.Ф.: А может ли нейрон вступить во взаимодействие сразу с несколькими нейронами?

Т.С.: Конечно, потому что выход для электрического импульса один, и он либо сработал, либо нет. А дальше кончик аксона может ветвиться, так что один нейрон сможет возбудить несколько соседей.

В мозге есть масса механизмов, которые предотвращают срабатывание сразу многих нейронов — одновременной разрядке их потенциалов действия. Потому что в норме работа твоего мозга — это очень строго оркестрованное порционное возбуждение и торможение нейронных групп. Ну, и что же вы мерите, господа?

И.Ф.: Получается, что ЭЭГ не отражает деятельность мозга?

Т.С.: Она ее отражает, и вот в каком смысле. Электрод энцефалографа стоит на поверхности головы, и между генерирующей структурой (корой мозга) и электродом находится, на минуточку, кость, у которой с проводимостью совсем плохо. А еще — кожа, у которой с ней, напротив, хорошо, и все это влияет на измерения. И как мы знаем из физики, токи и диполи — это, вообще-то векторные величины, и для того, чтобы суммироваться, они должны располагаться параллельно, а не хаотично. А они располагаются по-разному. Кора мозга — это шестислойная структура. И в этих слоях нейроны организованы колонками. Представь себе, что эти слои сложены из столбиков монет разного цвета — нижний синий слой, потом идет желтый, красный. Цвет монет создает слой, а сами столбики создают нейронные колонки. Такова «колончато-слоистая» организация коры мозга. И, вот, в этих колонках есть, в том числе «пирамидальные нейроны» — большие нейроны, ориентированные ортогонально поверхности коры (в 3-м и 5-м слоях). И единственное, что мы на самом деле мерим — это активность пирамидальных нейронов.

И.Ф.: А давно это поняли?

Т.С.: Да, довольно давно. Однако из тех людей, которые занимаются ЭЭГ, мало кто это понимает. Они не понимают, что видят очень выделенную часть того, что происходит. Но я всегда считала, что «меньше — это лучше», потому что проще разобраться.

Итак, ты меришь довольно сильные, хорошо суммируемые дендритные потенциалы (суммация коротких импульсов — дело тяжелое, поскольку окно возможностей для этого очень маленькое). Именно на основании этих потенциалов нейроны принимают решение — разрядиться им или нет. И не так уж плохо это звучит.

Альфа-ритм, мю-ритм и другие

Исследования мозговых ритмов у человека начались с того, что в 1929 г. немецкий психиатр Ганс Бергер, приложив электрод к голове, обнаружил, что человеческий мозг генерирует электрическую активность. И что она имеет ритмическую природу — осциллирует. Это означает, что нейрон то приближается к порогу срабатывания возбуждения или торможения, то удаляется от него. И это почти синусоидальный процесс.

Бергер открыл с помощью ЭЭГ альфа-ритм, и до сих пор на альфа-ритме делается тысячи работ. Оказалось, что этот ритм очень чувствителен к разного рода нагрузкам. И основное, что он делает (и это довольно любопытно!), он — исчезает, когда кора мозга занята своей работой. Выяснили также, что этот ритм создается зрительной корой мозга, которая находится в затылочной доле. Это — зрительный ритм. Но, давай вернемся к началу моих собственных исследований — когда я, наконец-то, обрела свою собственную базу, и меня оттуда никто не гнал.

Первое, с чем я столкнулась, когда мы начали измерять ЭЭГ у младенцев, была очень любопытная вещь. Я начала записывать энцефалограмму, и обнаружила, что мне очень мешает детская моторная активность — она мешает что-либо зафиксировать, кроме артефактов мышц головы. А еще ребенок потеет, и это дает дополнительные артефакты. Слава богу, у меня был к тому моменту опыт матери — ну, игрушечку подвигать и т. д.

Мы начали с исследования зрительных альфа-ритмов — как этот ритм реагирует на что-то. Например, как он уходит. Это происходит как раз в тот момент, когда зрительные нейроны начинают заниматься своим делом. Когда им надо прицельно и точно обрабатывать зрительную информацию, они рассинхронизируются.

А когда они синхронно колеблются в альфа-ритме, они находятся в неактивном состоянии («инактивация»). И природа этой «инактивации» может быть двоякой. Первая «инактивация» связана с тем, что зрительная информация просто не поступает. Вторая, активная «инактивация», заставляет зрительную систему «заткнуться», поскольку обработка зрительной информации мешает в этот момент выполнить какую-то другую важную задачу.

Тета ритм мозга что это. Тета ритм мозга что это фото. картинка Тета ритм мозга что это. смотреть фото Тета ритм мозга что это. смотреть картинку Тета ритм мозга что это.

Объясню на простом примере. Аналогичный ритм существует в сенсомоторной системе — это «мю-ритм». Когда ты движешься, он отсутствует. Но если замрешь, он начнется — в твоей сенсомоторной коре. Если кошка следит за мышью, которая должна появиться из норки, у нее регистрируется мю-ритм. Такой же ритм в слуховой системе — «тау-ритм». В каждой сенсорной системе существует свой ритм «инактивации». Когда кошка следит за норкой, у неё, конечно, есть приток сенсомоторной информации. Но его обработка давится, потому что основной приток, который ей надо обрабатывать — зрительный.

И.Ф.: Получается, что разные функции мозга как бы «уступают» друг другу активность.

Т.С.: Да. Эту, так называемую «регуляторную инактивацию», подробнейшим образом исследовали на животных. Именно она обеспечивает привилегированный канал поступления сенсорной информации. И когда я стала мерить ЭЭГ у грудных детей, первое, что я увидела, это был сенсомоторный мю-ритм, когда они чрезвычайно напряженно наблюдали за манипуляциями с игрушками. Это было совершенно потрясающе, потому что до этого его мало кто описывал. Более того, многие принимали его за альфа-ритм. Но ведь альфа-ритм как раз блокируется при активной обработке зрительной информации! Значит, они видели какой-то другой ритм и принимали его за альфа.

То, что я увидела, когда стала исследовать грудных детей, — это была полная сумятица и непонимание того, что же означают все эти ритмы. И я поняла, что надо навести порядок, и разобраться, наконец, какие виды ритмов существуют и с чем они функционально связаны. Это была моя первая настоящая научная работа. С неё начались мои зарубежные публикации, и это была первая часть моей научной биографии.

Тета-ритм и процесс обучения

Я очень люблю эти мои младенческие исследования — они были чрезвычайно интересны. Потому что еще есть ритм, который связан с памятью и эмоциями — «тета-ритм». В мозге взрослого человека он довольно слабый, потому что в экспериментальных условиях очень трудно вызвать те состояния, которые его обеспечивают. Это очень высокий уровень умственного напряжения, когда память переходит в режим извлечения информации «онлайн».

И.Ф.: Какая же функция оказывается тут незадействованной?

Т.С.: Правильный вопрос! Тета-ритм помогает сконцентрироваться только на обработке данной конкретной информации. Когда он возникает, это значит, что вся лишняя информация — отбрасывается. Мы показали, что если у взрослого человека на спектральном анализе ЭЭГ этот ритм почти не заметен, то у грудного ребенка наблюдаются мощные, почти синусоидальные тета-ритмы в течение 2–3 минут. Нам тогда говорили — «вы эпилептические судороги записываете у малыша, а не настоящий ритм — такой синхронизации просто быть не может».

И.Ф.: Младенцы пытаются так на чем-то концентрироваться.

Т.С.: Они не пытаются! Они ТАК на чем-то концентрированы, как тебе и не снилось. Потом эта способность теряется — природа от нас «отступает». Потом уже выяснилось, что это связано с нейрохимией мозга, которая фантастически меняется за период нашего развития. Они — те самые герои, которые в раннем возрасте сконцентрированы так, как способны во взрослом возрасте лишь немногие из нас. Например, когда сосут палец — у них тогда регистрируются бешеные тета-ритмы, и в это время никакая другая информация недоступна для обработки. Тета-ритм возникает и при кормлении.

Тета ритм мозга что это. Тета ритм мозга что это фото. картинка Тета ритм мозга что это. смотреть фото Тета ритм мозга что это. смотреть картинку Тета ритм мозга что это.

И.Ф.: А медитация у взрослых?

Т.С.: Да, есть особые типы медитации у взрослых, которые вызывают тета-ритмы. А знаешь, когда бывает самый крутой тета-ритм? — Когда ты с ребенком разговариваешь. Под влиянием речевого воздействия в лобной коре, начиная примерно с 4–5 месяцев жизни, регистрируется бешеный тета-ритм. И еще когда он манипулирует чем-то, например, игрушками (ориентировочно — исследовательская деятельность) — это вообще самый эффективный способ вызвать тета-ритм.

Вообще, это основной ритм мозга грудного ребенка, в отличие от взрослого человека. И мы показали, что эта концентрация внимания может иметь у малыша и когнитивную природу. И сделали это на очень простом эксперименте — на примере «игры в ку-ку»: один человек сидел за энцефалографом, а другой играл с ребенком. Он появлялся из-за экрана, говорил «привет, ты меня ждешь?» и опять исчезал. Если это повторить несколько раз, то появление становилось предсказуемым — ребенок уже знает, что ты появишься в следующий раз. И он концентрирует свое внимание на пустом пространстве. Это — фантастика! Тетеньки нет, но он извлекает ее образ из своей памяти, и именно ожидание ее появления управляет его вниманием, а не непосредственное сенсорное окружение.

И.Ф.: Иными словами, его предшествующий опыт?

Т.С.: Опыт и его желание развлечься. А вокруг при этом масса отвлекающих вещей, и ему нужно их блокировать, организуя свое поведение на основе цели и предшествующего опыта. Цель — развлечься и получить соответствие своего прогноза и реальности. И мощнейший тета-ритм при этом.

И.Ф.: Означает ли это, что тета-ритм всегда возникает при процессах обучения?

Т.С.: Точно. Там требуется концентрация, извлечение и погружение информации в память.

И.Ф.: Способность к концентрации у нас ведь генетическая?

Т.С.: А мы не знаем. но это любопытно. Мы показали, что есть сильная корреляция между мощностью этого ритма и способностью ребенка концентрировать внимание (один может 2 сек. ждать, а потом отворачивается, а другой — 10–15 сек.), но не на внешней информации, а на содержании своей памяти. Или же насколько ребенок мотивирован — разделить это трудно.

Интересно также, что при ожидании этот ритм возникает исключительно во фронтальной коре. Это наиболее эволюционно поздняя кора, и у нас, по сравнению с нашими ближайшими родственниками — приматами, ее объем резко увеличен. Её также называют «основным тормозящим центром мозга», поскольку она способна затормозить любое поведение, которое не соответствует цели. Тета-ритм означает, что фронтальная кора вступила во взаимодействие с резервуаром памяти «онлайн».

Почему мы всем этим занимались? — Потому что у нас не было в руках никаких более тонких и точных инструментов исследования человеческого мозга. И я до сих пор считаю, что применение ЭЭГ для исследования младенцев сильно недооценено. И что с ЭЭГ можно сделать массу суперинтересных вещей, несмотря на то, что это очень простой инструмент, и — дешевый. И сейчас, когда мы стали работать на МЭГе, я хочу опять вернуться к ЭЭГ младенцев, но уже на совершенно другом уровне.

А тогда нас интересовали тета-ритмы у здоровых детей, и мы их стали исследовать на парах годовалых близнецов. У нас были моно и дизиготные близнецы, то есть генетически идентичные (близнецы) и наполовину генетически схожие (двойняшки). Идея очень простая: если некое исследуемое свойство определяется чистой генетикой, то близнецы будут похожи на 100%, а двойняшки — на 50%. Если же оно зависит только от внешней среды, то у тебя и двойняшки, и близнецы будут одинаково похожи.

И выяснилась удивительная вещь: если мы говорим о мощности сенсорных ритмов — зрительных, слуховых моторных и пр., то там — 70% генетики. Что же касается тета-ритма, то обнаружился значительный вклад систематической среды. Всё это было опубликовано, но странным образом не привлекло внимания.

И.Ф.: То есть способность к обучению — это в значительной мере результат действия среды?

Т.С.: Да, и это очень странно. Генетический вклад там все равно больше, но вклад среды был достоверен. Но какая же это может быть систематическая среда? И мы тогда открыли «эффект бабушки». Понятно, что взаимодействие человека с человеком, коммуникация — это основной источник всего, в грудном возрасте. И мы получили, что в семьях с бабушкой дети показывали более сильный тета-ритм под нагрузкой. Никакой магии: возможности младенческой фронтальной коры невелики, но есть внешний «концентратор» — бабушка. Это эффект тренировки.

И.Ф.: Означает ли это, что тета-ритм можно тренировать?

Т.С.: На первом году жизни — да.

И.Ф.: А если тренироваться всю жизнь, ну, занимаясь наукой, например?

Т.С.: А этого никто никогда не проверял. Как правило, те, кто использует ЭЭГ для анализа активности мозга грудных детишек, не понимают, что, не уравняв их поведенческие состояния, они не имеют права анализировать, информацию о ритмах. Эти ритмы чрезвычайно тонко отражают изменения в состоянии мозга. Один ребенок пришел к вам в замечательном состоянии, и ему тетя понравилась. А другой ребенок, которого вы еле успокоили — он, конечно же, не сможет сконцентрироваться. Поэтому все измерения нужно проводить под нагрузкой — это была моя идея. И гарантировать, что вовлечение внимания одинаково у обоих детей, играющих в игрушки.

И.Ф.: Удивительно, что раньше никому не приходило в голову обеспечить повторяемость условий эксперимента.

Т.С.: Это другая культура, понимаешь. Исследования мозга — да, простыми инструментами, но которые базируются на естественнонаучных подходах. И исследования, которые пришли совершенно с другой стороны — из психологии. Они принципиально разные.

И.Ф.: А психология — это вообще не естественно-научная область знания.

Т.С.: Но она сейчас очень быстро становится ею.

Гамма-ритм и поиски биомаркера аутизма

Может ли тета-ритм генерироваться, когда ребенок просто сидит, ничего не делая? Да, и такое происходит при различных генетических поломках. Кора вступает во взаимодействие с резервуаром памяти «ни для чего», просто так — и мы регистрируем спонтанный, «дармовой» тета-ритм. Возникает «эффект занятой линии», потому что ритмы — это всегда отфильтровывание ненужного. Таким детям ничего не нужно от внешней среды. И вот, когда я стала заниматься аутизмом.

И.Ф.: Аутизм — это ведь генетическое нарушение?

Т.С.: Это довольно любопытное нарушение, потому что это не болезнь в обычном смысле слова (когда известны её причины и механизмы) — такая как краснуха или панкреатит. Аутизм — это собрание болезней, врожденное нарушение развития, имеющее множество причин и множество форм. При этом каждая из этих форм характеризуется некоей общей чертой — нарушением социальной коммуникации. Всё.

Так вот, если ты честная женщина, то ты должна понять, что тебя привели в очень грязную кухню. И первым делом надо бы немного убраться — прежде чем готовить пирог. Но с какого конца приняться за уборку? Ведь за аутизм отвечает не один ген и не два, а сложное взаимодействие многих генов, и их при этом не менее тысячи.

Тета ритм мозга что это. Тета ритм мозга что это фото. картинка Тета ритм мозга что это. смотреть фото Тета ритм мозга что это. смотреть картинку Тета ритм мозга что это.

И.Ф.: А главный ген удалось найти?

Т.С.: Хороший вопрос. А тебе не с чего потянуть. Правда, в течение последних 15 лет активнейшего исследования аутизма, от него каждый год «отщепляли» какие-то болезни, возникающие из-за аномалии какого-то одного гена. Чаще всего им сопутствовали тяжелые умственные расстройства. Однако аутист может быть и чрезвычайно одаренным человеком — тем не менее, ему все равно трудно жить в социуме.

Итак, с генетики «уборку» не начнешь. С поведения? — Прекрасно, но ведь к этому поведению могут привести абсолютно разные пути!

И.Ф.: Но тогда получается, что приведенное вначале определение аутизма вовсе не является определением.

Т.С.: Да, не является. Но нам нужно с чего-то начинать уборку. Генетики говорят — мы тут у вас делаем, что можем, извините. Например, им удалось показать, что какая-то группа генов, ассоциированная с аутизмом, экспрессируется в одно и то же время постнатального развития во фронтальной коре мозга. «Экспрессия» означает не что иное, как то, что ген заработал, т. е. на нём, как на матрице, начали синтезироваться белки

Мои исследования аутизма началось с совместной работы, которую мы сделали в 2006 г. — в Москве и в Гетеборге. Мы тогда неожиданно обнаружили, что у аутистов, в отличие от здоровых детей, были заметно увеличены очень высокочастотные ритмы ЭЭГ — так называемые «гамма-ритмы». Проблема в том, что гамма-ритмы очень трудно фиксировать, поскольку черепные мышцы генерируют свою собственную электрическую активность, но нам удалось обойти эти трудности. И наша работа вызвала огромный интерес у животных физиологов. А где-то через год то же самое было показано на животных моделях аутизма.

И.Ф.: А с чем вообще связан этот ритм?

Т.С.: Гамма-ритм — это чрезвычайно интересное свойство любой нервной ткани. Например, если ты возьмешь нервную ткань, не повредив ее внутреннюю структуру, и поместишь в чашку Петри, обеспечив ей условия для жизнедеятельности, то ты обнаружишь, что эта ткань будет выдавать, представь себе, синусоиду своих совокупных дендритных потенциалов.

И.Ф.: И это никак не связано с тем, что у нас в мозге — с мыслями, ощущениями?

Т.С.: Не связано ни с мыслями, ни с чувствами. Гамма-ритм присущ самой нервной ткани, это ритм структуры в целом. Любая нервная ткань состоит из «возбуждающих» и «тормозных» нейронов. Возбуждающий нейрон, когда он возбужден, возбуждает одновременно и тормозный нейрон. А тормозный нейрон за счет обратной связи тормозит возбуждающий нейрон.

И.Ф.: Работает система обратной связи.

Т.С.: Ну, конечно. Эта система будет генерировать, естественно, синусоиду. И уже удалось выяснить, что основную роль в нервной системе и в генерации гамма-ритма играют именно тормозные нейроны.

Если у тебя нейронная популяция под воздействием какого-то возбуждения (сигнала) вступила в режим генерации гамма-ритма, то у тебя на верхушке этого гамма-ритма возникает синхронизация между всеми нейронами популяции. В итоге начинают синхронизироваться и выдаваемые популяцией сигналы — на какую-то другую группу нейронов.

Если у тебя есть какое-то длительное возбуждение, то оно сначала раскладывается по разным группам нейронов. Но потом-то его нужно собрать, и гамма-ритм помогает им это сделать.

И.Ф.: Так это супер-полезная вещь — гамма-ритм! Но при чем тут аутисты?

Т.С.: Гамма-ритм — действительно супер-полезная вещь, если он возникает, когда нейроны начинают информацию «собирать», и, соответственно, не возникает, когда они не работают. А теперь предположим некое нарушение торможения. Если оно сильное, то никакого ритма вообще не будет. А если торможение слабее возбуждения, то гамма-ритм будет спонтанно возникать, причем тогда, когда его не должно быть.

В 2003 г. была выдвинута чрезвычайно влиятельная гипотеза — безотносительно гамма-ритма, что аутизм — это нарушение баланса возбуждения и торможения в системе в том случае, если оно возникает еще до рождения ребенка. Если это возникает в мозге новорожденного, где только начали формироваться синаптические связи между нейронами, это очень плохо.

И.Ф.: Эти связи формируются неправильно?

Т.С.: В норме у новорожденного возникает период синаптической сверхпродукции: 15 млн синаптических связей формируется каждый день. Гонка, гонка, гонка. Но одновременно с этим начинается процесс их «обрезки» — в результате взаимодействия ребенка с внешним миром. Если связь не работает, она будет обрезана. А если работает и часто что-то проводит, то будет укреплена.

И.Ф.: Получается, что процесс обучения сводится к укреплению определенных связей?

Т.С.: Да, избранных, которые соответствуют той среде, в которую попал ребенок. А если бы он попал в другую среду, то избранными, как и обрезанными, были бы другие связи. Это — в нормальной ситуации. А теперь дадим дармовое, спонтанное возбуждение в такую систему — тогда связи в такой системе будут формироваться совершенно случайно, и в большом количестве. Это ресурсное проклятие. Потому что если не будет ничего обрезаться, то не будет идти процесс обучения.

И.Ф.: Что происходит в процессе возбуждения и торможения на уровне нейронов?

Т.С.: Основную роль в этих процессах играют возбуждающие и тормозные нейромедиаторы, а также рецепторы к этим медиаторам. Итак, нервный импульс бежит по волокну, как и любой ток. Волокно кончается, а дальше происходит химическое взаимодействие.

Нейромедиаторы — это совершенно определенные молекулы, которые под действием измененного мембранного потенциала на кончике аксона выбрасываются в межклеточное пространство. И действуют они на совершенно определенные молекулы-рецепторы, встроенные в мембрану нейрона-приемника. Когда нейромедиаторы соединяются с рецепторами, изменяется химическая структура рецептора, который сидит на ионном канале. Ионный канал открывается, трансмембранный потенциал нейрона-мишени изменяется, и по нему начинает идти ток. И за всеми этими молекулярными процессами стоят разнообразные генетические механизмы.

Работа с использование МЭГ показывает, что практически у всех аутистов баланс возбуждения-торможения нарушен, их мозг перевозбужден. И этот сдвиг баланса возбуждения-торможения может быть связан с самыми разными нарушениями молекулярных процессов. У тебя есть взаимодействие тормозных и возбуждающих клеток, при этом каждая из них должна и возбуждаться, и тормозиться. Однако ты не можешь на эту систему действовать просто возбуждающими или тормозными препаратами, поскольку не знаешь, в каком именно месте кроется нарушение.

Мы подходим к критической точке нашего рассказа. Примерно тогда же, когда мы показали избыток спонтанной активности гамма-ритма у детей с аутизмом, в оптогенетических исследованиях было показано, что то же самое возникает в мозге крыс, когда у них химическим путем сдвигается баланс торможения-возбуждения. Вот почему наша работа 2006 г. вызвала такой сильный интерес!

И.Ф.: Это тот самый «индуцированный аутизм» у животных?

Т.С.: Да. Это совершенно фантастическая комбинация успехов генетики и нейрофизиологии в одном флаконе. Оптогенетики додумались сделать генетически-модифицированное животное, у которого в мембрану нервных клеток вшиты родопсиновые каналы (родопсин — это вещество, определяющее реакцию на свет глазной сетчатки). Так они получили возможность возбуждать светом только определенную небольшую зону мозга. И обнаружили, что если таким образом изменять активность цингулярной коры мозга у крысы, она начинает вести себя как аутист. И одновременно в её мозге начинает генерироваться спонтанная гамма-активность. А когда выключаешь свет, генерация прекращается, и крыса возвращается в нормальное состояние.

Тета ритм мозга что это. Тета ритм мозга что это фото. картинка Тета ритм мозга что это. смотреть фото Тета ритм мозга что это. смотреть картинку Тета ритм мозга что это.

И.Ф.: Но если удалось выяснить, что аутизм стопроцентно сопровождается спонтанным гамма-ритмом, его теперь можно диагностировать?

Т.С.: Хорошо бы. Но мы очень плохо умеем регистрировать спонтанные гамма-ритмы и с помощью ЭЭГ, и даже с помощью МЭГ — из-за шумов, вызванных сокращениями мышц. И мы так и не знаем, чем именно вызвано нарушение баланса возбуждения-торможения в каждом конкретном случае. Что именно повреждено.

На самом деле мы должны стремиться к биомаркерам молекулярных процессов. Если есть нарушение какого-то конкретного рецептора на каком-то конкретном типе клеток, то это оказывает влияние на какой-то измеряемый нейрофизиологический процесс. И я стала искать, какой здесь должен быть биомаркер. И мне, может быть, рановато обо всем этом говорить — но, кажется, мы все-таки кое-что интересное нашли.

Идея взялась из тех же самых животных работ. Ты, наверное, уже поняла, что все идеи берутся оттуда.

И.Ф.: Потому что там можно непосредственно влезть.

Т.С.: Да, влезть в мозги. И если у тебя есть какая-то гипотеза, то, не приступая к исследованиям на человеке, ты можешь на животных посмотреть, в правильном направлении ты думаешь или нет. За последние пять лет в работах животных нейрофизиологов было показано, что частота гамма-ритма зависит только от возбудимости тормозных клеток. И если постепенно добавлять в систему возбуждение, то чем оно выше, тем выше частота гамма-ритма.

Итак, у меня есть МЭГ, который на порядок чувствительнее ЭЭГ и он позволяет уверенно регистрировать гамма-ритмы. И если я найду такую экспериментальную нагрузку, которая будет пропорционально увеличивать частоту ритма, и увижу, что у аутистов частота гамма-ритма не меняется или меняется плохо, то я смогу сказать — вот, это та часть детей с аутизмом, у которых недостаточно возбуждаются тормозные клетки.

К этому времени уже было показано, что частота зрительного гамма-ритма является устойчивой индивидуальной чертой, на 98% генетически детерминированной. Чем не биомаркер? Одна только неувязка: предыдущие авторы меняли параметры зрительной стимуляции, а частота гамма ритма не менялась — в отличие от экспериментов на животных! Возможно, это было обусловлено низкой чувствительностью измерений на поверхности (ведь у животных — вживленные электроды).

И тогда я стала искать в результатах экспериментах на животных — существует ли такая нагрузка, которая очень заметно изменяет частоту — на 20 Гц, на 30 Гц? И — да, в одной работе 97-го года было обнаружено, что частота гамма-ритма у котов значительно увеличивается при увеличении скорости движения зрительного стимула («мыши»).

Мы решили не терять времени, и запустили работу с двумя выборками детей, здоровых и аутистов, от 7 до 15 лет. И мы обнаружили, что здоровые детки, как и коты, повышают частоту гамма-ритма примерно на 30 Гц при увеличении скорости движения зрительного стимула. А вот дети-аутисты меняют частоту примерно на вдвое меньше. А что если диапазон изменений частоты гамма-ритма при увеличении скорости движения — тот самый биомаркер силы возбуждения тормозных нейронов!

И.Ф.: Он позволяет диагностировать аутиста с патологией возбуждающих рецепторов на тормозных нейронах?

Т.С.: Да. Сейчас начались работы на животных, у которых искусственно вызывают именно эту патологию, а потом разными препаратами пытаются нормализовать. И я надеюсь, что нам удастся объединить усилия.

Представь — две команды роют тоннели с двух разных концов горы, и они должны сомкнуться. С одной стороны — работы оптогенетиков и нейрофизиологов на животных моделях аутизма, которые при наличии известной патологии успешно ее ликвидируют. С другой — работы по поиску биомаркеров конкретных нарушений молекулярных процессов у человека. Это то, что можем сделать мы. И если мы окажемся на должном уровне, тоннели сойдутся.

Конечно, нам нужны более надежные доказательства того, что низкая частота гамма ритма — это биомаркер патологии возбуждения тормозных нейронов. Например, есть болезнь, которая повреждает эти возбуждающие рецепторы на тормозных клетках — особая форма энцефалита. Если я найду таких пациентов в Москве, я смогу посмотреть, как работает наша парадигма на них. Мне также надо прийти к животным нейрофизиологам и попросить их вывести генетическую линию мышей, у которых аналогичная патология. И давайте посмотрим, что там у мышей происходит с частотой гамма ритма – я могу предсказать ожидаемый результат, но совпадет ли он с реальностью!

Я пытаюсь рыть тоннель с той стороны, где твердая порода. Но это нужно, это действительно нужно. По-моему, каждый ученый к концу своего научного пути хочет сделать что-то такое.

И.Ф.: Пробить свой собственный тоннель.

Т.С.: Ну, для человечества. Хочется — спасти мир. Всю свою жизнь ты занимался наукой в свое удовольствие. Я много видела подобных историй.

Вопросы задавала Ирина Федотова.
Фото Артёма Поповича.

Мы собрали всю музыку в одном месте, оформили для удобства в разные наборы и выложили в общий доступ для проверки на публике.
Если кому интересно то эту музыку можно послушать здесь.

Как указывалось в данной статье, наши ритмы мозга выглядят как синусоидальные волны. Мы исследовали эту идею со стороны музыки и все, что Вы услышите как раз то и строиться на синусоидах.
Так же мы записывали стук сердца и с помощью разных фильтров «доставали» из сердечного ритма множество сложных ритмов и использовали их в музыке. Фактически мы пришли к выводу что и сердечные ритмы носят очень сложный характер и напрямую взаимосвязаны с ритмами мозга.
У нас возникла даже идея, что с помощью музыки можно и «возвращать назад» аутистов, а так же синхронизировать работу сердца и мозга. Вполне можно допустить что рассинхрнизация этих ритмов и является глубинной причиной многих заболеваний или расстройств. Хотелось бы обсудить эту идею со специалистами и может помочь своими наработками.

Шикарная статья. Прям хочу-хочу себе домой такую аппаратуру и заняться исследованиями. 🙂 Жаль, совсем не мой профиль.

Источник

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *