Макроскопическая регистрация: Вызванные потенциалы и МЭГ
Для определения состояния афферентных систем мозга используется регистрация вызванных потенциалов (ВП). Этот метод фиксирует электрические потенциалы, возникающие при кратковременном раздражении периферических рецепторов или структур ЦНС.
Вызванные потенциалы представляют собой стереотипные комплексы колебаний, форма которых отражает функциональное состояние нервных структур. Важнейшая характеристика ВП — наличие строго определенного латентного периода (времени от подачи стимула до появления ответа). Эти колебания четко отличаются от изменений обычной фоновой ритмики.
Метод ВП применяется для локализации функций, в частности — для поиска проекционных зон анализаторов. Для этого:
- Многократно раздражают сенсорные системы на разных уровнях (рецепторы, нервные стволы, релейные ядра).
- Перемещают электроды по поверхности мозга для регистрации активности.
- Определяют территорию, где ответы выражены максимально.
В результате исследователь выявляет точные контуры корковой зоны, где оканчиваются пути конкретного анализатора.
Другим важным функциональным методом является магнитоэнцефалография (МЭГ). Она применяется для поиска областей мозга, активных при решении задач, и для анализа нарушений при патологии. По сравнению с ЭЭГ, метод обладает большей точностью пространственного разрешения (до 5 мм), а по сравнению с фМРТ и ПЭТ — сверхвысокой скоростью получения сигнала (около 1 мс).
Исследование активности отдельных нейронов
Для регистрации импульсной активности отдельных нейронов применяется микроэлектродная техника. Объектами выступают нервные клетки в культуре ткани, ганглии беспозвоночных (например, виноградной улитки) и клетки ЦНС позвоночных животных, находящихся под наркозом.
Наилучшее качество регистрации достигается при использовании стеклянных микроэлектродов. Самым сложным, но одновременно наиболее информативным вариантом является запись импульсации в условиях свободного поведения объекта.
Существует и бесконтактный аналог — оптическая регистрация импульсной активности. Она отслеживает распространение возбуждения по волокнам без микроэлектродов. Суть метода:
- В ткань вводятся специальные красители, связывающиеся с клеточной мембраной.
- При изменении мембранного потенциала мембрана меняет поглощение света или вызывает флуоресценцию клетки.
- Модулированный световой поток идет через волоконную оптику, усиливается и преобразуется в электрический сигнал.
Изучение молекулярных механизмов и хемочувствительности
Одной из самых тонких нейрофизиологических методик является микроионофорез. Он позволяет одновременно регистрировать электрические импульсы отдельного нейрона и дозированно подводить к нему биологически активные вещества (БАВ). Технически это реализуется с помощью многоканального стеклянного электрода. Вещества подаются из его отдельных стволов прямо в зону расположения клетки или внутрь самой структуры.
Это открывает путь к фармакологическому анализу нейрональной активности. Метод позволяет изучать хемочувствительность нервной клетки к различным агентам:
- Классическим медиаторам (ацетилхолину, катехоламинам);
- Пептидным медиаторам;
- Блокаторам белкового синтеза и другим веществам.
Анализ активности нейрона в поведенческом акте
Современные инструментальные методы позволяют сопоставлять работу клетки со стадиями целенаправленного поведения. В качестве примера рассматривается нейрон зрительной коры кошки во время выработки пищедобывательного условного рефлекса.
Записывается нейронограмма (активность спайков) и строятся суммарные гистограммы (где по вертикали отображается число импульсов, а ширина временного канала равна 50 мс).
На графиках можно отследить реакцию зрительной клетки не только на адекватный раздражитель (свет), но и на условный раздражитель другой модальности (звук). При этом отчетливо видна динамика активности нейрона на разных этапах поведения:
- В момент включения условного сигнала (света или звука).
- Во время нажатия животным на педаль (инструментальная реакция).
- В момент появления подкрепления в кормушке (молока).
- При начале потребления пищи (лакания).
Вопросы с занятий и экзамена
В чем заключаются главные преимущества магнитоэнцефалографии?
МЭГ обладает высокой пространственной точностью (до 5 мм) по сравнению с ЭЭГ, а также высоким временным разрешением (до 1 мс), что значительно превосходит скорость получения сигнала при фМРТ и ПЭТ.
Для чего в нейрофизиологии применяют метод вызванных потенциалов?
Этот метод используют для оценки функционального состояния афферентных систем и картирования коры. Он помогает найти точные границы проекционных зон, где заканчиваются нервные пути конкретных анализаторов.
Как можно зарегистрировать активность нейрона без использования микроэлектродов?
С помощью метода оптической регистрации. Клетки обрабатывают специальными красителями, которые связываются с клеточной мембраной и меняют свои оптические свойства (поглощение света или флуоресценцию) при колебаниях мембранного потенциала.
Что ещё разобрать по теме
- Особенности генерации медленных волн дельта-диапазона и ритмов альфа-диапазона
- Локализация ассоциативных зон коры и подкорковых ядер
- Строение и функции митохондриальной мембраны и синаптической щели
- Детальные механизмы хемочувствительности клеток к пептидным медиаторам
Разберите тему целиком в курсе «Физиология»
Здесь — выжимка. В курсе — всё, что спрашивают на занятии и экзамене.
- Полная методичка по теме «Инструментальные методы исследования работы мозга» и ещё 4 085 страниц предмета
- Задания и тесты после каждой темы — как на коллоквиуме
- AI-тьютор ответит на вопрос по теме в любое время
- 106 видеоуроков по предмету
Другие темы раздела «Общая физиология ЦНС»
Бесплатные видеоуроки: физиологияКороткие уроки с конспектами — без регистрации.
Материал подготовлен преподавателями Школы Сеченова по учебной программе медицинских вузов. Носит образовательный характер.