Магнитоэнцефалография

Общие сведения

Нейроны являются основными структурно-функциональными единицами нервной системы. Их отличительной особенностью является способность к генерации и проведению электрических импульсов. Среди обычных нейронов выделяют так называемые «пейсмекеры», которые способны генерировать импульсы без видимого внешнего раздражителя, автоматически.

Нормальная работа головного мозга является результатом синхронной активности нейронов, в результате которой образуется электромагнитное поле. При различных патологических процессах слаженная деятельность нервных клеток нарушается, что приводит к колебаниям магнитной составляющей электромагнитного поля. Они могут быть зафиксированы сверхпроводящими квантовыми интерференционными устройствами (SQUID, «superconducting quantum interference device»), или магнитометрами, обладающими достаточной чувствительностью для регистрации малых полей мозга. В этом состоит суть метода магнитоэнцефалографии (МЭГ).

Магнитоэнцефалограф Elekta

Магнитоэнцефалография — это относительно новый неинвазивный и бесконтактный способ исследования функциональной активности головного мозга. Такая технология успешно используется для обнаружения очагов судорожной активности, верификации других неврологических заболеваний, при планировании объема нейрохирургических вмешательств. Современное оборудование позволяет использовать МЭГ вместе с другими способами диагностики (МРТ, КТ, ОФЭКТ, ПЭТ и т.д.).

В аппарате МЭГ используются две основных разновидности сенсоров: магнетометры, необходимые для измерения силы и направления магнитного поля в данной точке, и градиометры, измеряющие разницу магнитных полей в двух различных точках. Каждому сенсору соответствует канал, в котором сигнал усиливается и анализируется в виде зависимости амплитуды (силы) магнитного поля от времени.

На основании данных, полученных в результате большого количества измерений, становится возможным определить локализацию мозговой активности. В частности, установка Vectorview (компания Elekta Neuromag) для многоканальной комбинированной регистрации МЭГ и ЭЭГ может регистрировать электромагнитные сигналы мозга одновременно по 434 каналам с точностью до миллисекундных долей.

Так как электрические токи головного мозга очень слабые, для их обнаружения необходимо придать сенсорам свойство сверхпроводимости. Это достигается посредством охлаждения сенсоров жидким гелием до температуры, близкой к абсолютному нулю.

Существуют обновленные версии сканеров МЭГ, для которых используют датчики магнитометров с оптической накачкой. Ключевым преимуществом этой модификации датчиков над сверхпроводящими квантовыми интерференционными устройствами является то, что их не нужно сильно охлаждать, поэтому отпадает необходимость в дорогостоящем жидком гелии.

Отсутствие жидкого гелия также означает, что усовершенствованный сканер МЭГ является более мобильным. Конструкция аппарата позволяет носить его в качестве шлема, поэтому пациент может менять положение головы во время обследования. Это делает систему более комфортной и дает испытуемым больше свободы по сравнению со более старыми моделями магнитометров.

Авторы статьи, опубликованной в журнале Nature, считают, что регистрация биоэлектрической активности головного мозга при помощи новой разработки обладает такой же эффективностью и достоверностью, как и в случае стандартной МЭГ, даже учитывая движения головы. Благодаря этому ученые смогут изучать мозговую деятельность, пока испытуемые выполняют повседневные движения и действия (например, читают, едят, пьют чай).

Что показывает

Сущность метода МЭГ во многом схожа с ЭЭГ (электроэнцефалографией), так как сигналы, регистрируемые этими методиками, происходят из одних и тех же нейрофизиологических процессов. Однако между ними есть существенная разница.

Принципиальное отличие магнитного поля головного мозга от электрического состоит в том, что кости черепа и оболочки мозга почти не влияют на его величину. Благодаря этому становится возможным анализировать активность не только поверхностно располагающихся корковых структур, но и более глубинных отделов головного мозга.

МЭГ позволяет обнаружить источники пароксизмальной судорожной активности, дифференцировать генерализованную эпилепсию от фокальной. Эпилептическая активность более четко выявляется на магнитоэнцефалограмме, чем на электроэнцефалограмме. Кроме того, при помощи МЭГ возможно визуализировать вектор распространения патологической активности во времени и пространстве не только внутри полушария, но и между полушариями мозга.

Однако МЭГ очень чувствительна ко внешним электромагнитным волнам, поэтому необходимо проводить исследование в специально экранированном кабинете. К тому же, магнитоэнцефалография не реагирует на источники, расположенные перпендикулярно. Поэтому запись магнитных и электрических полей дает полную диагностическую картину об предполагаемой причине заболевания.

Большое преимущество методики по сравнению с прочими способами исследования биоэлектрической активности мозга — высокая точность. Однако на сегодняшний день аппараты для МЭГ доступны в ограниченном количестве лабораторий по всему миру. Это связано с высокой стоимостью и сложностью производства магнитометров, необходимостью их регулярного обслуживания.

Показания

Спектр патологий, при наличии которых показано проведение магнитоэнцефалографии, достаточно широкий:

• черепно-мозговая травма;
• болезнь Альцгеймера;
• рассеянный склероз;
• шизофрения;
• эпилепсия;
• острое нарушение мозгового кровообращения;
• нарушение сна;
• снижение памяти, внимания;
• недержание мочи;
• обмороки, головокружения;
• невралгия тройничного нерва;
• заикание;
• синдром сонных апноэ;
• частые головные боли;
• панические атаки.

В психофизиологии МЭГ является ценным способом изучения высшей нервной деятельности (процессов мышления, памяти, эмоций, внимания), а также анализа мозговых механизмов языка и речи. В нейрохирургии методика используется при планировании оперативного вмешательства, установки внутричерепных электродов стерео-ЭЭГ.

Противопоказания

Абсолютных противопоказаний нет. Относительным противопоказанием к исследованию может быть психомоторное возбуждение пациента.

Подготовка

Особая подготовка не требуется, однако накануне исследования рекомендуется избегать стрессов, переутомления, соблюдать размеренный режим. Необходимо воздержаться от употребления крепкого чая, кофе, алкоголя. Особая диета не требуется.

Как проводится магнитоэнцефалография

Исследование биоэлектрической активности головного мозга проводится в специальном помещении, экранированном от внешнего электромагнитного излучения. На голову испытуемого надевается «шлем» со сканерами, улавливающими магнитные сигналы.

Так как МЭГ, в отличие от ЭЭГ, является бесконтактной диагностической методикой, для ее проведения не требуется наложение электродов и нанесение электропроводящего геля.

У детей

МЭГ является неинвазивной, безопасной и безболезненной процедурой, поэтому ее проведение возможно даже у маленьких детей и новорожденных. Однако проведение манипуляции представляет определенные сложности из-за подвижности испытуемых.

Расшифровка результатов

Магнитоэнцефалограмма может отображаться в виде профилей магнитных полей на поверхности головы, или в виде кривой, отражающей частоту и амплитуду колебаний магнитного поля в определенной точке скальпа.

В статье, опубликованной в журнале «Journal of Neurosurg», МЭГ проводилась пациентам с черепно-мозговой травмой. Полученная магнитоэнцефалография продемонстрировала аномально сниженную функциональную коннективность головного мозга, которая представляется в виде связей между различными участками мозгового вещества. Подобные нарушения могут сохраняться в течение многих лет после ЧМТ, включая случаи, классифицируемые как «легкие» по шкале комы Глазго.

Пример 3d-магнитоэнцефалограммы

Изменения магнитоэнцефалограммы обнаружены даже у некоторых пациентов с нормальными результатами МРТ, выполненной на 3-тесловом томографе. Анализ последующих МЭГ-сканирований показывает, что со временем аномально сниженная коннективность может компенсироваться, что свидетельствует о нейропластичности в процессе восстановительного периода после ЧМТ. Поэтому МЭГ в состоянии покоя заслуживает дальнейшего изучения как прогностический биомаркер черепно-мозговой травмы.

При беременности

Принцип действия магнитоэнцефалографии не основан на ионизирующем излучении, поэтому не несет вреда здоровью матери и плода. Существуют исследования, в которых МЭГ использовалась для изучения у плода зрения и слуха.

Последствия и осложнения

Отсутствуют, так как МЭГ — неинвазивная диагностическая методика.

Восстановление

Период реабилитации отсутствует. Сразу после процедуры пациент может вернуться к привычному образу жизни.

Цена магнитоэнцефалографии

Пока что МЭГ является экспериментальным исследованием, которое не применяется для рутинной диагностики заболеваний. В основном магнитометры имеются в крупных научно-исследовательских центрах, в частности, 306-канальная МЭГ-система Elekta Neuromag расположена в Научно-образовательном центре нейрокогнитивных исследований (МЭГ-центр) МГППУ. Однако учитывая многомиллионную стоимость оборудования, цена процедуры будет достаточно высокой.

Список источников

• Дмитричев А.С., Касаткин Д.В., Клиньшов В.В., Кириллов С.Ю., Масленников О.В., Щапин Д.С., Некоркин В.И. Нелинейные динамические модели нейронов // Известия вузов. Прикладная нелинейная динамика. 2018. Т. 26, No 4. C. 5–58.
• Шестакова А.Н., Буторина А.В., Осадчий А.Е., Штыров Ю.Ю. Магнитоэнцефалография – новейший метод функционального картирования мозга человека // Экспериментальная психология. 2012. Том 5. № 2. С. 119–134.
• Гринберг Г. А. Избранные вопросы математической теории электрических и магнитных явлений. М.: Изд-во АН СССР, 1948.

Комментарии