Терминология
Что понимается под термином фармакологическая электроэнцефалография?
Электроэнцефалография позволяет не только поставить правильный диагноз, но и оценить выраженность побочных эффектов психотропных препаратов, а также прогнозировать эффективность назначения препаратов и физиотерапии. Электроэнцефалограмма является стандартным инструментом оценки при психоневрологических обследованиях, необходимой для документирования изменений функциональной активности мозга. Маркеры электроэнцефалографии могут быть извлечены в состоянии покоя или при когнитивной или сенсорной стимуляции, как с введением лекарств, так и без них. Количественный анализ электроэнцефалограммы, который проводится с целью документирования влияния лекарств на электрическую активность мозга и известен как "фармакологическая электроэнцефалография". Согласно рекомендациям по фармакологической электроэнцефалографии, она предназначена для описания и количественного анализа воздействия веществ на центральную нервную систему с помощью нейрофизиологических и электрофизиологических методов, используемых в рамках клинической и экспериментальной фармакологии, токсикологии, терапевтических исследований и связанных с ними дисциплин (Jobert, M.,et.al., 2012).
История
Каких исследователя можно отнести к основоположнику фармакологической электроэнцефалографии?
Фармакологическая электроэнцефалография почти так же стара, как и сама электроэнцефалограмма, поскольку именно Ганс Бергер первым исследовал воздействие на нее различных веществ (Berger, H. (1931). Использование анализа Фурье в качестве количественного средства для характеристики электроэнцефалограммы можно отнести к Бергеру ( Berger, H., 1932).
Кто из авторов стали первыми в исследовании с помощью количественных методам эффектов противосудорожных средств на электроэнцефалограмму?
В начале 1978 года G. Rosadini и W. Sannita W. критиковали слабую информативность не количественных или полу-количественных исследований эффектов противосудорожных препаратов на фоновую активность электроэнцефалограммы; авторы утверждали , что были первыми, кто применил количественные измерения. В их исследовании представлен очень подробный анализ спектральной мощности в повторных записях электроэнцефалограммы на протяжении 16 месяцев лечения, которые оценивались вместе с концентрацией в плазме этосуксимида, дифенилгидантоина, вальпроевой кислоты и фенобарбитала. В результате интенсивных исследований почти в этот же период в 1982 году было обобщено 23 контролируемых испытания с терапевтическим мониторингом лекарственных средств и повторными записями электроэнцефалограммы (Schmidt, D., 1982). Основные выводы были здесь сосредоточены на подавлении пароксизмальных разрядов, связанном с концентрацией противоэпилептических препаратов в плазме (диазепам, фенобарбитал и фенитоин), увеличении бета (β) активности (клоназепам, фенитоин и фенобарбитал), замедлении фоновой активности (диазепам и фенитоин), клинической частоте приступов в связи с пароксизмальными разрядами (фенобарбитал и фенитоин) и токсичности лекарственных средств в связи с замедлением электроэнцефалограммы (карбамазепин, фенитоин, фенобарбитал и примидон). Несмотря на то, что большинство публикаций были сосредоточены на спектральных характеристиках фармако-электроэнцефалограммы, в 1988 году подчеркнули снижение количества спайков и волн в связи с краткосрочными эффектами флумазенила (Scollo-Lavizzari, G., 1988). Однако, позже был сделан вывод о том, что связь между интериктальной эпилептиформной активностью и контролем приступов несколько произвольна (Duncan, J. S. (1987).
Какие основные результаты исследований в области фармакоэлектроэнцефалографии были получены в эпилептологии в конце ХХ века?
Наиболее распространенными результатами исследований в области фармако-электроэнцефалографии были: замедление электроэнцефалограммы, отражающееся в увеличении дельта ( δ ; 0–4 Гц) и тета ( θ ; 5–7 Гц) активности и снижение активности в более высоких частотных диапазонах, и в частности замедление доминирующего ритма.
Цели и задачи фармакологической электроэнцефалографии
Какие основные задачи фармакологической электроэнцефалографии?
Фармакологические модели электроэнцефалографии способствуют переходу от лабораторной разработки лекарств к их практическому клиническому применению. В отличие от традиционного принципа "проб и ошибок" в лечении психических расстройств, применение электроэнцефалографии может помочь психиатрам оптимизировать лечение психопатологических синдромов путем подбора индивидуальных оптимальных препаратов, что не раз было доказано в психиатрии.
Насколько эффективно предсказание эффектов нейротропных и психотропных препаратов по данным электроэнцефалограммы?
Фармакологическая -электроэнцефалография - в частности, "топографическая фармакологическая-электроэнцефалография -визуализация" — может (в конечном итоге) предсказать терапевтическую эффективность психотропных и нейротропных препаратов у пациентов. Действительно, если бы мы могли предсказать эффективность лечения и побочные эффекты, дав пациенту однократную дозу, мы могли бы избежать потенциально вредного и дорогостоящего приема лекарств в течение месяцев и — в идеале — немедленно найти наиболее эффективную стратегию лечения. Такой прогноз может быть основан на каком-то биологическом маркере.
Недооценка фармакологической электроэнцефалографии в психоневрологии
Почему фармакологическая электроэнцефалография недостаточно популярна среди исследователей?
Причины непопулярности фармакоэлектроэнцефалографии в клинических исследованиях и практике, включают в себя: недостаточное признание показателей электроэнцефалограммы как биомаркеров, вариабельность ее ответов при приеме разных препаратов, отсутствие стандартов для рабочих процедур, большую межиндивидуальную вариабельность записей и, как историческую причину, возможности хранения и обработки, необходимые для записи сигналов. До сих пор в стандартное клиническое программное обеспечение для электроэнцефалографии не интегрирована нормативная информация, а также отсутствует удобный интерфейс, который мог бы помочь в количественной интерпретации нейрофизиологических эффектов противосудорожных препаратов. Однако, следует признать, что сегодня технические ограничения здесь больше не актуальны.
Спонтанная электроэнцефалография и исследование вызванных потенциалов как метод оценки эффективности лечения психотропными препаратами
Чем отличается запись спонтанной электроэнцефалограммы от исследования вызванных потенциалов?
Электроэнцефалограмма отражает электрическую активность мозга с высоким временным разрешением и связана со структурными и функциональными компонентами психоневрологических синдромов, выраженность которых меняется после введения психотропных лекарства. Электроэнцефалография обычно можно регистрировать как спонтанную электрическую активность или как вызванные потенциалы мозга. Спонтанная электроэнцефалограмма измеряет активность мозга во время покоя или тонической стимуляции пациента, например, при чувстве боли или галлюцинациях. Вызванные потенциалы отражают то, как нейронные сети синхронизируются и активируются последовательно и параллельно в ответ на внешний фазовый стимул, что полезно при изучении измененных ответов мозга на разные стимулы в том числе и во время лечения психотропными препаратами. В совокупности спонтанная электроэнцефалограмма и вызванные потенциалы предоставляют дополнительную информацию о модуляции центральной нервной системы после приема лекарств. Оба метода могут дать количественную информацию о центральном воздействии лекарств и часто называются фармакологической электроэнцефалографией ( Dumermuth G, et.al., 1987).
Механизмы и показатели биоэлектрической активности мозга
Ритмы электроэнцефалограммы
Какие выделяют волны биоэлектрической активности и почему важно оценивать абсолютные значения распределения частот в каждой записи?
Электрическая ритмичность мозга может быть определена количественно по количеству колебаний в секунду и представлена в дельта-(1,5–6 Гц), тета- (6–8,5 Гц), альфа- (8,5-12,5 Гц) и бета-диапазонах частот (12,5–30 Гц). Альфа- и бета-диапазоны можно разделить на альфа-1 (8,5–10,5 Гц), альфа-2 (10,5–12,5 Гц), бета-1 (12,5–18,5 Гц), бета-2 (18,5–21,0 Гц) и бета-диапазоны -3 (21–30 Гц), Такое разделение частотных диапазонов соответствует рекомендациям Международной Фармакологической группы электроэнцефалографии (Jobert M, et.al., 2012). Обоснование разделения колебаний позволяет детально интерпретировать активируемые области мозга и то, как они изменяются под действием психотропных препаратов. Информация, содержащаяся в сигнале электроэнцефалограммы, может быть рассчитана как абсолютная мера распределения частот в каждой записи (абсолютная мощность) или как относительное распределение частот (в %), нормализованное к базовым уровням или записям плацебо.Таким образом, абсолютная мощность чувствительна к изменению количества общей энергии, содержащейся в сигнале электроэнцефалограммы, тогда как относительная мощность чувствительна к изменению относительного распределения частот в различных условиях.
Какие процессы отражают альфа, бета, тета и дельта ритмы на электроэнцефалограмме?
У здорового взрослого человека в состоянии покоя основная активность генерируется нейронами пейсмакера, распределенными по всему таламусу и глобально проецируемыми на всю кору. Эти колебания известны как альфа-ритм и, следовательно, отражают корково-таламическую сеть, хотя локальные корковые связи также играют важную роль в генерации альфа-ритмов.
Какие процессы лежат в основе синхронизации ритмов на электроэнцефалограмме?
Электроэнцефалография позволяет получать двумерное (напряжение в зависимости от времени) представление нейронной активности головного мозга. Когда записывающие электроды установлены на поверхности кожи головы, основной вклад в записи электроэнцефалограммы вносит сумма возбуждающей и тормозной постсинаптической активности. Эта постсинаптическая активность синхронизирована в большой популяции нейронов в различных областях мозга и передается на поверхность посредством объемной проводимости. Синхронизация регулируется сложными системами гомеостаза и приводит к ритмической электрической активности мозга с отчетливыми колебаниями в зависимости от анатомической области (Hughes JR, John ER., 1999) .
Отражение на электроэнцефалограмме активности различных систем трансмиттеров
Как биоэлектрическая активность мозга связана с серотонином, гамма-аминомасляной кислотой, дофамином, глутаматом и ацетилхолином?
Альфа-ритм может быть изменен за счет высвобождения γ-аминомасляной кислоты. Она сверх-поляризует клеточные мембраны нейронов таламуса, вызывая замедление ритмичности в тета-диапазоне и дополнительно снижает сенсорную пропускную способность коры головного мозга. Следовательно, тета-активность может представлять собой тормозящее действие интернейронов гамма - аминомасляной кислоты в корково-таламической сети. Кроме того, тета-колебания могут быть получены за счет активации корой путей, чувствительных к глутамату или за счет высвобождения дофамина. Дальнейшее замедление колебаний дельта-ритма отражает электрическую активность, генерируемую корой головного мозга, когда сенсорная информация не обрабатывается. Этот внутренний ритм зависит от потоков калия в потенциалзависимых ионных каналах кортикальных и таламических нейронов и, следовательно, представляет собой кортико-таламическую диссоциацию (Olejniczak P., 2006). Напротив, быстрые колебания генерируются в результате кратковременных взаимодействий между интернейронами и пирамидными клетками, отражающими корково-кортикальные и таламо-кортикальные транзакции, связанные со специфической обработкой информации. Повышенная активность бета-диапазона может быть достигнута за счет холинергической и серотонинергической медиации, которая освобождает клетки таламуса от торможения, что облегчает поток информации через таламус в кору (John ER, Prichep LS., 2005). В отличие от диапазонов частот, спектр мощности также можно рассматривать в непрерывном масштабе, что позволяет извлечь другие характеристики свойств ЭЭГ. Одной из таких характеристик является пиковая частота, которая определяет точную частоту с наибольшей мощностью. Другой характеристикой является медианная частота, которая определяется как частота, которая делит спектр мощности на 50% мощности, присутствующей на более низких частотах, и остальные 50% мощности на более высоких частотах. Аналогично, граничная частота спектра 95% — это частота, на которой спектр мощности разделяется на 95%, принадлежащих к более низким частотам, и 5%, присутствующих на более высоких частотах (Tonner PH, Bein B., 2006). В отличие от спонтанной электроэнцефалограммы, вызванный потенциал представляет собой синхронизированный по времени ответ на внешний стимул. Поскольку на этот ответ сильно влияет последовательная активация отдельных центров мозга, морфология вызванных потенциалов отличается от спонтанной записи.
Методы исследования в фармакологической электроэнцефалографии
Каким методом обычно исследовалось влияние психотропных препаратов на электроэнцефалограмму?
Наиболее известным методом в исследовании фармакологической электроэнцефалографии для психотропных препаратов был анализ частотного содержания в ответ на прием препарата, часто с помощью количественных методов, таких как спектральный анализ. При этом, некоторые исследования проводились с целью документирования ответа на лечение, выявления токсических эффектов и измерения обратимости изменений, вызванных препаратами. Также предпринимались попытки предсказать ответ на лечение или появления побочных эффектов.
Методы анализа частотных диапазонов электроэнцефалограммы
Какими способами можно анализировать электроэнцефалограмму в частотной области?
Спонтанную ЭЭГ часто анализируют в частотной области с помощью быстрого преобразования Фурье, вейвлет-преобразования или поиска соответствия (Samar V., et.al., 1999). Для расчета частотных спектров обычно выбирается отрезок ЭЭГ продолжительностью не менее 1 минуты с предположением, что соответствующее состояние мозга существенно не меняется в течение этого интервала времени (стационарное состояние). Затем ЭЭГ либо анализируется для всего интервала времени без артефактов, либо сегментируется на эпохи соответствующей длины (обычно количество выборок равно степени 2 для математической оптимизации алгоритма спектрального разложения). Далее рассчитывается частотный спектр всех эпох, и эпохи, содержащие артефакты, исключаются из дальнейшего анализа. Спектры всех принятых эпох окончательно усредняются для получения гладкого спектра, поддающегося анализу.
Методы внутричерепной записи энцефалограммы
Методы внутричерепной записи улучшают соотношение сигнал/шум и повышают уровень пространственного разрешения области, покрытой электродом или сеткой. Следовательно, методы внутричерепной регистрации могут способствовать более глубокому пониманию активности нейронов мозга (Buzsaki G, et.al., 2012). При планировании и интерпретации фармако-ЭЭГ-исследований следует отметить два важных явления. Во-первых, в результате гомеостатической регуляции спектр ЭЭГ у здоровых добровольцев достаточно стабилен и обладает высокой специфичностью, которая, как полагают, отражает наше общее генетическое наследие. Следовательно, благодаря этой независимости культурных и этнических факторов, оценка результатов ЭЭГ возможна в зависимости от генетики человека. Во-вторых, спектральное распределение ЭЭГ было проанализировано на предмет прогрессивного развития во время взросления, что прояснило, что исследуемую популяцию можно сравнивать только с субъектами соответствующего возраста из-за свойств электроэнцефалограммы, связанных с развитием.
Стереотаксическая электроэнцефалография
Где используется микро-, глубинная стереотаксическая электроэнцефалография и электрокортикография?
Электрическую активность мозга можно зарегистрировать с помощью одного или нескольких электродов на коже головы (поверхностная ЭЭГ). Также возможна внутричерепная запись, иногда используемая в нейрохирургии или исследовании функциональной активности мозга у экспериментальных животных, с помощью электродов внутри мозга (потенциал локального поля, также известный как микро-, глубинная или стереотаксическая электроэнцефалограмма) или с помощью субдуральных сеток (электрокортикография), а не с помощью поверхностных электродов. Однако из-за инвазивного характера записей эта методология неприменима в большинстве исследований на людях.
Влияние отдельных препаратов на электроэнцефалограмму
Транквилизаторы и противосудорожные препараты
Какие изменения на электроэнцефалограмме коррелируют с контролем эпилептических приступов и негативном влиянии на когнитивные функции у детей при терапии клоназепамом и карбамазепином?
Более высокая β- мощность при клоназепаме значительно коррелирует с контролем эпилептических приступов у детей. Одно из исследований напрямую и связывало частотный ответ электроэнцефалограммы на карбамазепин с когнитивными побочными эффектами у детей (Frost Jr, et.al., 1995). Так, нейропсихологические изменения в течение года прогнозировались по снижению доминирующего ( α ) ритма более чем на 0,5 Гц. Этот результат еще раз подчеркивает ориентировочное значение замедления электроэнцефалограммы на фоне терапии карбамазепином
Влияние анальгетиков на вызванные потенциалы
Что показывают пики вызванных потенциалов и как они классифицируются?
Вызванные потенциалы характеризуются несколькими пиками как отрицательной, так и положительной полярности и могут быть определены количественно по пиковым амплитудам и латентным периодам. Амплитуды представляют собой оценку синхронно активированных нейронов, а латентность представляет собой задержку активации из-за корковых-кортикальных связей. Пики можно классифицировать по времени задержки как ранние, промежуточные, поздние и сверхпоздние. Обычно считается, что пики, возникающие через 20–60 мс, отражают соматосенсорные афферентные импульсы, такие как прикосновение к первичной соматосенсорной коре, и не являются специфичными. Однако ранние пики при высокой интенсивности стимула могут отражать сопутствующую активацию ноцицепторов. Ранние пики могут быть изменены анальгетиками и поэтому используются во многих исследованиях.
Какие показатели вызванных потенциалов характеризуют эффект анальгетиков?
В большинстве исследований боли и анальгетиков исследуются изменения промежуточных (60–120 мс) или поздних (120–350 мс) пиков. Они отражают главным образом афферентный сигнал от мелких миелиновых (Aδ) волокон к жаберной покрышке и лимбической системе. В то время как промежуточные пики отражают то, как афферентный ноцицептивный сигнал активирует супраспинальные структуры, поздние пики около 300 мс могут скорее отражать дискомфорт или эмоционально-мотивационный аспект болезненного опыта. Сверх-поздние пики трудно зарегистрировать, но считается, что они несут информацию от не миелинизированных ноцицептивных С-волокон (Bromm B, Lorenz J. 1998).
Значение фармакологической электроэнцефалографии в современной эпилептологии
Какие цели преследует фармакологическая электроэнцефалография в современной эпилептологии?
Разработка и исследование противоэпилептических препаратов включает элеткроэнцефалографию для диагностики и оценки результатов лечения. Однако, на самом деле, фармако-электроэнцефалография никогда не пользовалась большой популярностью в исследованиях эпилепсии. В дополнение к частотным ответам и эпилептиформной активности, для оценки эффектов анти-эпилептических препаратов, например, с точки зрения нейротоксичности, можно использовать потенциалы, связанные с событиями ( вызванные потенциалы). Так, было высказано предположение, что ламотриджин, по-видимому, менее нейротоксичен, чем фенитоин, на основе увеличенной латентности в ответе, вызванном слуховыми сигналами ствола мозга (Van Wieringen, A.,et.al., 1989).
Какие преимущества использования фармакоэлектроэнцефалографии в эпилептологии?
Анализ электроэнцефалограммы стал основой для классификации новых лекарств, особенно в психофармакологии (Fink M., 2010). Утверждалось, что фармако- электроэнцефалография неинвазивна, не несет рисков для субъектов, недорога и широко доступна. Она предоставляет важную информацию о том, существуют ли интериктальные эпилептиформные активности у пациентов, сообщающих о событиях, похожих на припадки. Электроэнцефалографию также использую для мониторинга реакции на препарат, например, изменилось ли после его назначения наличие интериктальных эпилептиформных активностей.
Влияние отдельных противосудорожных препаратов на электроэнцефалограмму?
Как влияют на электроэнцефалограмму противоэпилептические препараты с разным мехнизмом действия (карбамазепин, этосуксимид, габапентин, клоназепам, ламотриджин)?
Самое важное открытие заключалось в том, что изменения электроэнцефалограммы, связанные с препаратами , обратимы даже при их кратковременной отмене (Zaveri H, et.al., 2010). Ниже представлена информация о механизме действия и эффектах ряда препаратов на электроэнцефалограмму: этосукисмид (блокада низковольтного канала кальция) - уменьшение дельта (– δ) , и увеличение альфа (+ α ) активности; карбамазепин (блокада каналов натрия путем стабилизации быстро инактивированного состояния, наиболее исследован в фармако-электроэнцефалографии) - усиление общей активности, тета и дельта (+ δθ ) активности, высоких частот альфа-активности, общее уменьшение альфа-индекса, и урежение частоты пиков, увеличение латентного периода вызванных потенциалов, при корреляции изменений электроэнцефалограммы с концентрацией карбамазепина в сыворотке было показано прогрессивное увеличение мощности θ и уменьшение верхней мощности α (10–13 Гц) ; клоназепам (активация рецепторов гамма-аминомаслянной кислоты А) - увеличение бета - индекса и быстрой активности; габапентин ( блокада высоковольтного активируемого канала кальция) - общее замедление биоэлектрической активности, уменьшение альфа-индекса и увеличение количества тета - дельта волн; ламотриджин ( блокада каналов натрия путем стабилизации быстро инактивируемого состояния) - общее уменьшение активности ( дельта, тета, альфа, бета) , усиление частоты пиков (Höller Y., et.al., 2018).
В чем заключается специфика влияния на электроэнцефалограмму вальпроата и диазепама?
Наиболее типичным результатом для нескольких препаратов является общее ослабление мощности, например, в ответ на вальпроат натрия и габапентин. Вальпроат влияет на синаптический везикулярный белок 2А и замедляет общую активностю (альфа, бета, тета, гамма). Снижение мощности β при приеме вальпроата хорошо документировано (впрочем, как и тот факт, что габапентин увеличивает активность δ и θ и снижает мощность α у здоровых людей). Мощность верхнего α в затылочных областях увеличивается с концентрацией вальпроата в сыворотке, в то время как мощность β в задних областях скальпа уменьшается. Важно отметить, что после длительной терапии нет корреляции между концентрацией вальпроата в крови и активностью в классических частотных диапазонах . Аналогично эффекту вальпроата, изменения β-активности также были связаны с диазепамом. Процент вызванных диазепамом изменений β- активности был снижен у пациентов с эпилепсией по сравнению со здоровыми контрольными лицами, и особенно у пациентов с длительным лечением этим анти-эпилептическим препаратом, рефрактерной эпилепсией и структурными повреждениями мозга. Таким образом, было задокументировано, что вальпроат нормализует спектр мощности электроэнцефалограммы при идиопатической генерализованной эпилепсии.
Как изменяется электроэнцефалограмма при переходе с карбамазепина на окскарбазепин?
Препараты, действующие через блокаду кальциевых или натриевых каналов, демонстрируют замедляющие эффекты на электроэцефалограмму. Несмотря на эти первоначальные замедляющие эффекты, могут быть и положительные эффекты на бдительность, поскольку они проявляются через несколько часов после приема препарата. Авторы более поздних исследований отметили, что карбамазепин увеличивает θ- активность, причем, как карбамазепин. так и окскарбазепин снижают среднюю частоту α , ламотриджин увеличивает среднюю частоту α, а ламотриджин и вальпроат снижают широкополосную мощность (Clemens, B.,et.al., 2006). Результаты большинства исследований показывают, что изучение частотных эффектов препаратов должно продолжаться в течение нескольких часов или даже месяцев. У пациентов, перешедших с карбамазепина на окскарбазепин, под действием последнего препарата мощность δ , θ и α -диапазонов снижалась, в то время как β-активность увеличивалась по сравнению с эффектом, который наблюдался под действием карбамазепина. Замедление электроэнцефалограммы с точки зрения увеличения мощности δ и/или θ и уменьшения доминирующего заднего ритма, по-видимому, типично для карбамазепина и фенитоина. Попутно отметим, что при приеме карбамазепина или фенитоина ухудшалась рабочая память (Meador, K. J., et.al., 1993).
В чем заключается специфика механизма действия и влияния на электроэнцефалограмму милацемида?
В отличие от большинства других препаратов, милацемид скорее ускоряет биоэлектричесую активность мозга. При этом δ-активность снижалась, медленные ритмы ускорялись, а β (14–30 Гц) и альфа ( α ; 8–13 Гц)-активность увеличивалась в зависимости от дозировки. Эти эффекты были интерпретированы как указывающие на активацию бодрствования при низких дозах и связаны с механизмом действия, который отличается от большинства других препаратов. По своему механизму действия этот милацемид увеличивает концентрацию γ -аминомасляной кислоты и эндогенных пулов глицина (Saletu, B., & Grünberger, J., 1984). Таким образом, милацемид является активирующим, а не ингибирующим препаратом, и при этом электроэнцефалограмма очень хорошо отражает это свойство.
Фармакоэлектроэнцефалография при исследовании эффективности лечения психоневрологических расстройств
Аутизм
Какая электроэнцефалограмма характерна для аутизма и особенностей его течения?
Показано, что отклонения в альфа-диапазоне связаны с начальной фазой аутизма, когда дети с жтим расстройством демонстрируют снижение альфа-энергии, это указывает на повышенную тревожность и снижение релаксации (Hashim, U., et.al., 2012). Некоторые исследования выявили U-образный профиль электроэнцефалограммы у пациентов с аутизмом, где активность высокочастотных диапазонов (бета и гамма) и низкочастотных диапазонов (дельта и тета) аномально увеличивается, а активность в средних частотах кажется сниженной (Wang, J., et.al., 2013).
Болезнь Альцгеймера
Каким образом с помощью электроэнцефалографии можно предсказать эффективность ривастигмина при болезни Альцгеймера?
До сих пор исследования предсказуемости терапевтического успеха или рефрактерности к терапии в основном ограничивались визуализацией с четким акцентом на прогнозировании рефрактерности к терапии. Было обнаружено, что количественная электроэнцефалограмма предсказывает реакцию на психотропные ((Iosifescu D.et.al., 2011) и нейротропные препараты, например, на ривастигмин, препарат , предложенный для лечения болезни Альцгеймера ( пациенты демонстрируют более медленные ритмы электроэнцефалограммы, сопровождающиеся повышенной энергией в дельта- и тета-диапазонах и сниженной энергией в альфа-диапазоне) , а также представляет интерес для прогнозирования реакции и на другие препараты. Замечено, что пациенты с болезнью Паркинсона, не имеющие эмоциональных нарушений, демонстрируют снижение внутри-полушарной асимметрии в альфа-мощности. Кроме того, у них наблюдается снижение общей мощности в дельта-, тета-, альфа- и бета-диапазонах при различных эмоциональных состояниях, поэтому можно предполагать, что повышение мощности волн биоэлектрической активности мозга при лечении этого дегенеративного расстройства может быть индикатором, предсказывающим эффективности его терапии (Yuvaraj, R., et.al., 2014).
Депрессия
Какие изменения на электроэнцефалограмме коррелируют с ухудшением состояния когнитивной сферы и с депрессией
Замедление электроэнцефалограммы обычно коррелирует с субъективно сообщаемыми когнитивными нарушениями и с результатами когнитивных тестов. Кроме того, замедление электроэнцефалограммы типично для фармакологической интоксикации, особенно при приеме противопилептических препаратов и антипсихотиков. По-видимому, влияние препаратов на электрическую активность мозга в ответ на стимуляцию, например, потенциалы, связанные с событиями ( вызванные потенциалы) , заслуживает большего внимания специалистов по фармако-электроэнцефалографии. Кроме того, фармако-электроэнцефалография в основном проводится в состоянии покоя, в то время как ее реализация вместе с когнитивной стимуляцией может быть более полезной для прогнозирования когнитивных побочных эффектов психотропных препаратов. В частности, у пациентов с шизофренией наблюдалось снижение амплитуды затылочного вызванного потенциала (ERP) примерно на 500 мс после предъявления изображений по сравнению с контрольной группой. Впоследствии эти различия использовались для категоризации лиц с диагнозом шизофрения. При депрессии зафиксированы некоторые особенности ЭЭГ, например, такие как альфа-асимметрия. Кроме того, у пациентов с депрессией наблюдалась более высокая передняя активность на электроэнцефалограмме. Было также установлено, что компонент ERP P300 коррелирует с депрессией (Mumtaz, W.,et.al., 2013).
Выводы
Замедление электроэнцефалограммы коррелирует с субъективно и объективными когнитивными нарушениями , возникшими на фоне терапии психотропными и нейротропными препаратами.
Первые исследования в области фармако- электроэнцефалографии показали подавление пароксизмальных разрядов, связанных с концентрацией противоэпилептических препаратов в плазме (диазепам, фенобарбитал и фенитоин), увеличение бета (β) активности (клоназепам, фенитоин и фенобарбитал) изменении частоты приступов в связи с пароксизмальными разрядами (фенобарбитал и фенитоин), замедление фоновой активности (диазепам и фенитоин), и признание ее, как проявления токсичности лекарственных средств (карбамазепин, фенитоин, фенобарбитал и примидон).
Изменения электроэнцефалограммы, связанные с анти -эпилептическими препаратами , обратимы даже при их кратковременной отмене при этом мониторинг частотных эффектов препаратов должно продолжаться в течение нескольких часов или даже месяцев
Препараты, действующие через блокаду кальциевых или натриевых каналов, демонстрируют замедляющие эффекты на электроэцефалограмму
Милацемид увеличивает концентрацию γ -аминомасляной кислоты и эндогенных пулов глицина, является активирующим, а не ингибирующим препаратом, что отражается на показателях электроэнцефалограммы (δ-активность уменьшается, медленные ритмы ускоряются в зависимости от дозировки препарата)
Литература
Bromm B, Lorenz J. Neurophysiological evaluation of pain. Electroencephalogr Clin Neurophysiol. 1998;107:227–253
Buzsaki G, Anastassiou CA, Koch C. The origin of extracellular fields and currents – EEG, ECoG, LFP and spikes. Nat Rev Neurosci. 2012;13:407–420.[PMC free article]
Dumermuth G, Ferber G, Herrmann WM, Hinrichs H, Kunkel H International pharmaco-EEG group (IPEG) Committee on standardization of data acquisition and analysis in pharmaco-EEG investigations. Neuropsychobiology. 1987;17:213–218
Hughes JR, John ER. Conventional and quantitative electroencephalography in psychiatry. J Neuropsychiatry Clin Neurosci. 1999;11:190–208.
Jobert M, Wilson FJ, Ruigt GS, Brunovsky M, Prichep LS, Drinkenburg WH IPEG Pharmaco-EEG Guidelines Committee. Guidelines for the recording and evaluation of pharmaco-EEG data in man: the International Pharmaco-EEG Society (IPEG) Neuropsychobiology. 2012;66:201–220
John ER, Prichep LS. The anesthetic cascade: a theory of how anesthesia suppresses consciousness. Anesthesiology. 2005;102:447–471
Olejniczak P. Neurophysiologic basis of EEG. J Clin Neurophysiol. 2006;23:186–189.
Samar VJ, Bopardikar A, Rao R, Swartz K. Wavelet analysis of neuroelectric waveforms: a conceptual tutorial. Brain Lang. 1999;66:7–60.
Tonner PH, Bein B. Classic electroencephalographic parameters: median frequency, spectral edge frequency etc. Best Pract Res Clin Anaesthesiol. 2006;20:147–159.
Dumermuth, G., Lange, B., Herdan, M., & Molinari, L. (1983). Application of beta-rhythm quantification to the treatment of epilepsy. Revue D'electroencephalographie et de Neurophysiologie Clinique, 13(2), 115-121.
Frost Jr, J. D., Hrachovy, R. A., Glaze, D. G., & Rettig, G. M. (1995). Alpha rhythm slowing during initiation of carbamazepine therapy: implications for future cognitive performance. Journal of Clinical Neurophysiology: Official Publication of the American Electroencephalographic Society, 12(1), 57-63.
Hashim, U., Adam, T., Al-Mufti, M. W., & Ariffin, S. A. B. (2012). Formation of polysilicon nanowires as transducer for biosensor using plasma trimmingprocess (2012) 2012 IEEE-EMBS Conference on Biomedical Engineering and Sciences.
Iosifescu D. Electroencephalography-derived biomarkers of antidepressant response. Harv Rev Psychiatry. 2011;19:144–154.
Mumtaz, W., Malik, A. S., Yasin, M. A. M., & Xia, L. (2015). Review on EEG and ERP predictive biomarkers for major depressive disorder. Biomedical Signal Processing and Control, 22, 85-98.
Yuvaraj, R., Murugappan, M., Mohamed Ibrahim, N., Iqbal Omar, M., Sundaraj, K., Mohamad, K., ... & Satiyan, M. (2014). On the analysis of EEG power, frequency and asymmetry in Parkinson’s disease during emotion processing. Behavioral and brain functions, 10, 1-19.
Wang, J., Barstein, J., Ethridge, L. E., Mosconi, M. W., Takarae, Y., & Sweeney, J. A. (2013). Resting state EEG abnormalities in autism spectrum disorders. Journal of neurodevelopmental disorders, 5, 1-14.
Berger, H. (1931). Über das Elektrenkephalogramm des Menschen: Dritte Mitteilung. Archiv für Psychiatrie und Nervenkrankheiten, 94(1), 16-60.
Berger, H. (1932). Über das Elektrenkephalogramm des Menschen: Vierte Mitteilung. Archiv für Psychiatrie und Nervenkrankheiten, 97(1), 6-26.
Fink M. Remembering the lost neuroscience of pharmaco-EEG. Neuropsychobiology. 2010;121:161–173
Clemens, B., Ménes, A., Piros, P., Bessenyei, M., Altmann, A., Jerney, J., ... & Hollódy, K. (2006). Quantitative EEG effects of carbamazepine, oxcarbazepine, valproate, lamotrigine, and possible clinical relevance of the findings. Epilepsy research, 70(2-3), 190-199.
Duncan, J. S. (1987). Antiepileptic drugs and the electroencephalogram. Epilepsia, 28(3), 259-266.
Jobert, M., Wilson, F. J., Ruigt, G. S., Brunovsky, M., Prichep, L. S., Drinkenburg, W. H., & IPEG Pharmaco-EEG Guideline Committee. (2012). Guidelines for the recording and evaluation of pharmaco-EEG data in man: the International Pharmaco-EEG Society (IPEG). Neuropsychobiology, 66(4), 201-220.
Höller Y., Helmstaedter C., Lehnertz K. Quantitative Pharmaco-Electroencephalography in Antiepileptic Drug Research. CNS Drugs. 2018; 32(9): 839–848.
Meador, K. J., Loring, D. W., Abney, O. L., Allen, M. E., Moore, E. E., Zamrini, E. Y., & King, D. W. (1993). Effects of carbamazepine and phenytoin on EEG and memory in healthy adults. Epilepsia, 34(1), 153-157.
Rosadini G, Sannita W. Quantitative EEG in relation to plasma concentration during treatment with antiepileptic drug. In: Saletu B, Berner P, Hollister L, editors. In: Neuro-psychopharmacology: proceedings of the 11th Congress of the Collegium Internationale Neuro-Psychopharmacologicum, Vienna, July 9–14, 1978.
Saletu, B., & Grünberger, J. (1984). Early clinical pharmacological trials with a new anti-epileptic, milacemide, using pharmaco-EEG and psychometry. Methods and Findings in Experimental and Clinical Pharmacology, 6(6), 317-330.
Schmidt, D. (1982). The influence of antiepileptic drugs on the electroencephalogram: a review of controlled clinical studies. Electroencephalography and clinical neurophysiology. Supplement, 36, 453-466.
Scollo-Lavizzari, G. (1988). The clinical anti-convulsant effects of flumazenil, a benzodiazepine antagonist. European Journal of anaesthesiology. Supplement, 2, 129-138.
Van Wieringen, A., Binnie, C. D., Meijer, J. W. A., Peck, A. W., & De Vries, J. (1989). Comparison of the effects of lamotrigine and phenytoin on the EEG power spectrum and cortical and brainstem-evoked responses of normal human volunteers. Neuropsychobiology, 21(3), 157-169.
Zaveri H, Pincus S, Goncharova I, Novotny E, Duckrow R, Spencer D, et al. Background intracranial EEG spectral changes with anti-epileptic drug taper. Clin Neurophysiol. 2010;121:311–317.
