Obiect, subiect de știință, scopuri, obiective, metode de cercetare psihofiziologică. Metode psihofiziologice Metode de cercetare psihologică în psihofiziologie
Înregistrarea reacțiilor vegetative. Metodele de înregistrare a reacțiilor vegetative au fost primele utilizate pe scară largă în cercetarea psihofiziologică și continuă să fie utilizate în prezent și în fiziologia comportamentului. Acestea includ măsurători ale conductivității pielii (răspunsul galvanic al pielii sau reflexul galvanic al pielii), activitatea sistemului cardiovascular, respirația etc. Răspunsul galvanic al pielii (GSR) este o măsurare a conductivității pielii, de obicei în palma mâinii, la un curent electric slab. Conductivitatea electrică a pielii este asociată în principal cu activitatea glandelor sudoripare, care își modifică rezistența și se află sub controlul sistemului nervos autonom. GSR este extrem de sensibil la răspunsul emoțional, anxietate, tensiune și este adesea folosit pentru a caracteriza starea funcțională a unei persoane. Metode de înregistrare a reacțiilor autonome stau la baza lucrării unui poligraf sau "detector de minciuni".
Sprijinul fiziologic al proceselor mentale poate fi evaluat prin indicatori ai activității sistemului cardiovascular. Modificările în activitatea funcțională a structurilor creierului necesită o aprovizionare adecvată cu substanțele necesare și, mai ales, un aport crescut de oxigen, care se realizează prin intensificarea aportului de sânge. Acest lucru duce la utilizarea diverșilor indicatori ai activității sistemului cardiovascular pentru a caracteriza indirect activitatea creierului. Semnele care reflectă munca grea a inimii și creșterea ejecției de sânge sunt modificări ale volumului minute de sânge (cantitatea de sânge ejectată de inimă în vase în 1 minut) și ale ritmului cardiac. Modificările vaselor periferice sunt studiate folosind reografie, pletismografie, măsurători ale tensiunii arteriale etc.
Cu toate acestea, înregistrarea reacțiilor vegetative nu se aplică metodelor directe de măsurare a proceselor informaționale ale creierului. Una și aceeași reacție vegetativă, de exemplu, apariția unui reflex galvanic al pielii, poate fi observată în timpul diferitelor procese de informare: atât cu atenție sporită, cât și cu o reacție de apărare. În ciuda faptului că indicatorii vegetativi au o sensibilitate destul de mare, aceștia pot fi utilizați doar ca metoda indirecta studiul proceselor informaţionale. Acest lucru se datorează faptului că: 1) sunt prea strâns legate de schimbările stării funcționale și emoțiilor; 2) prea lent și întârziat; 3) nespecifice în ceea ce privește stimulentele și sarcinile.
Electroencefalografia.În fiziologia comportamentului, metoda de înregistrare a activității electrice a creierului este utilizată pe scară largă - electroencefalografia. Activitatea electrică a creierului este caracterizată de ritmuri specifice de o anumită frecvență și amplitudine și poate fi înregistrată simultan din mai multe părți ale suprafeței capului. Acest lucru face posibilă studierea corelației lor cu funcțiile mentale superioare. Metoda electroencefalografiei este considerată cea mai comună și adecvată pentru studierea fundamentelor neurofiziologice ale activității mentale. Pe înregistrarea activității electrice a creierului - o electroencefalogramă (EEG), în funcție de frecvența și amplitudinea oscilațiilor electrice, se disting următoarele: ritmuri: ritm alfa (α), ritm beta (β), ritm gamma (γ), ritm delta (δ), ritm theta (θ), ritm kappa (κ), ritm lambda (λ), fusi somnoroși, ritm mu (μ ), ritmul tau (τ). Electroencefalograma se modifică odată cu modificarea stării funcționale în timpul stării de veghe, în timpul trecerii la somn, cu crize epileptice, pierderea cunoștinței, boli ale creierului etc. EEG este o înregistrare a activității electrice totale curente a unui număr imens de neuroni cerebrali. sub electrozi.
potenţiale evocate. Stimulii senzoriali externi provoacă modificări ale activității electrice curente a creierului, care arată ca o secvență de mai multe unde pozitive și negative. Aceste unde sunt numite potențiale evocate. Potențialele evocate reflectă schimbări în activitatea funcțională a zonelor corticale care primesc și procesează informațiile primite. Studiul potențialelor evocate face posibilă o idee despre mecanismele psihofiziologice ale atenției, procesării informațiilor senzoriale și ale altor procese care au loc în creierul uman.
Hartă topografică. Metoda de cartografiere topografică este o metodă de afișare a datelor de prelucrare a computerului EEG care permite prezentarea distribuției spațiale a componentelor ritmice EEG și a potențialelor evocate pe cortexul cerebral. În unele cazuri, această metodă vă permite să detectați ceea ce în mod fundamental nu este observabil în înregistrările originale. Înregistrarea EEG multicanal și prelucrarea sa computerizată fac posibilă prezentarea datelor obținute într-o formă vizuală convenabilă pentru percepție. Construirea unei secvențe de astfel de hărți oferă o idee despre dinamica proceselor. Pe hărțile topografice construite pe conturul craniului, diverși parametri EEG sunt codificați după culoare și intensitatea acesteia. O astfel de cartografiere face posibilă caracterizarea organizării funcționale a creierului în diferitele sale stări și tipuri de activitate.
Magnetoencefalografie. Progrese semnificative în localizarea surselor de activitate cerebrală sunt asociate cu dezvoltarea recentă a metodei de magnetoencefalografie. Primele măsurători ale câmpurilor electromagnetice ale creierului uman au fost făcute în SUA în 1968. Magnetoencefalograma (MEG) are o serie de avantaje față de EEG. Pentru înregistrarea acestuia nu este necesar contactul electrozilor cu corpul uman și, prin urmare, nu există distorsiuni ale pielii, grăsimii subcutanate, craniului, sângelui etc. MEG (Fig. 1) reflectă doar surse de activitate situate paralel cu craniul. . Din acest motiv, activitatea diferitelor părți ale cortexului cerebral este înregistrată fără interferențe și nu sunt percepute oscilațiile electromagnetice ale părților profunde ale creierului. Deoarece atât activitatea electrică, cât și cea electromagnetică a creierului sunt foarte scăzute, pentru a obține rezultate fiabile atât în MEG, cât și în EEG, este necesar să se facă o medie a unui număr mare de indicatori.
Măsurarea fluxului sanguin cerebral local. 
În anii 1950 și 1960, a fost dezvoltată o metodă de măsurare a fluxului sanguin cerebral local. Deoarece țesutul cerebral nu are propriile resurse energetice și depinde de furnizarea de glucoză și oxigen din sânge, o creștere a fluxului sanguin local este un indicator indirect al creșterii activității părților corespunzătoare ale creierului (Fig. 2). Metoda se bazează pe măsurarea vitezei de scurgere din țesuturile cerebrale a izotopilor radioactivi ai xenonului sau kriptonului introduși anterior în organism (în sânge sau cu aer inhalat). Cu cât fluxul sanguin este mai intens într-o anumită zonă a creierului, cu atât conținutul de izotopi radioactivi se va acumula mai repede în ea și cu atât mai repede vor fi spălați. Se observă o creștere a fluxului sanguin cu o creștere a nivelului activității metabolice a unei zone a creierului, care are loc cu o creștere a activității sale funcționale.
În alte cazuri, se utilizează măsurarea ratei de spălare a ionilor de hidrogen. Pentru a face acest lucru, o serie de electrozi metalici sunt implantați în creier pentru a înregistra schimbarea potențialului electrochimic, care este creată ca urmare a acidificării țesuturilor cu ioni de hidrogen. În funcție de nivelul său, se judecă activitatea unei părți locale a creierului. Această metodă pe oameni este folosită în medicină pentru a clarifica diagnosticul clinic al accidentelor vasculare cerebrale, tumorilor și leziunilor cerebrale.
Un dezavantaj semnificativ al metodelor de măsurare a fluxului sanguin cerebral local este un timp destul de lung pentru implementarea lor. Fiecare măsurătoare durează aproximativ 2 minute. Prin urmare, metoda de măsurare a fluxului sanguin cerebral local este bună pentru evaluarea modificărilor tonice sau pentru caracterizarea activității creierului de fundal și este de puțin folos pentru studierea dinamicii acestuia.
Metode tomografice de cercetare a creierului. Metodele de tomografie computerizată sunt utilizate pentru a studia structurile creierului și a înregistra procesele metabolice în diferitele sale zone, ceea ce face posibilă evaluarea activității acestor zone în cursul activității. Cu ajutorul tomografiei computerizate, bazată pe utilizarea celor mai noi metode tehnice și tehnologie computerizată, este posibilă obținerea multor imagini plate și tridimensionale ale aceleiași structuri cerebrale și evaluarea activității sale funcționale la un moment dat.
Calculator tomografie cu raze X vă permite să obțineți, parcă, bucăți de creier în mod artificial, folosind transmisia cu raze X. Cu toate acestea, spre deosebire de razele X convenționale, tomografia computerizată cu raze X vă permite să obțineți o imagine a unui anumit strat transversal (secțiune) a unui organ al corpului, inclusiv a creierului. În acest caz, organul poate fi examinat în straturi cu un pas de 1 mm. Tomografia cu raze X se referă la structural, deoarece. având multe secțiuni din întregul volum al obiectului, programele de calculator fac posibilă recrearea întregii sale structuri, pentru a obține imagini tridimensionale. De exemplu, o scanare CT (Fig. 3) vă permite să vedeți suprafața creierului și contururile ventriculilor. În comparație cu creierul unei persoane sănătoase, ventriculii din creierul unui schizofrenic sunt mult măriți, ceea ce indică procesul de distrugere a neuronilor creierului.
Datorită conținutului său ridicat de informații și siguranței în comparație cu alte metode cu raze X, tomografia computerizată a devenit foarte răspândită. Este de cea mai mare importanță pentru traumatologie și neurochirurgie, atunci când este necesar să se determine prezența leziunii și natura acesteia. În oncologie, este utilizat pentru a determina gradul de răspândire a procesului tumoral. De asemenea, cu ajutorul tomografiei computerizate cu raze X pot fi detectate procese inflamatorii, afectarea ganglionilor limfatici, vasodilatație, malformații etc.
| |
PET se bazează pe detectarea distribuției în creier a diferitelor substanțe chimice care sunt implicate în metabolismul creierului. Pentru a face acest lucru, se folosesc izotopi de scurtă durată ai elementelor incluse în moleculele compușilor organici din creier. De exemplu, înlocuirea unui atom de carbon, oxigen, azot sau fluor într-o moleculă a unei substanțe, respectiv, cu izotopi C 11 , O 15 , N 13 , F 18 nu afectează proprietățile chimice ale substanței, dar vă permite pentru a urmări mișcarea acestuia în creier folosind PET. Cu cât activitatea unei părți a creierului este mai mare la un moment dat, cu atât se acumulează mai mulți izotopi în ea și, în consecință, cu atât radiația înregistrată prin metoda PET este mai mare.
Mai recent, metoda imagistică prin rezonanță magnetică nucleară sau imagistică prin rezonanță magnetică(RMN). RMN-ul este folosit atât pentru a obține o hartă a structurilor creierului bazată pe contrastul substanței cenușii și albe, adică ca tomografie structurală și pentru a identifica zone ale creierului cu neuroni care lucrează activ, de ex. ca tomografie funcțională. RMN-ul structural folosește efectul absorbției rezonante a undelor electromagnetice de către atomi. O persoană este plasată într-un câmp magnetic creat de aparat. Moleculele din organism se desfășoară în același timp în funcție de direcția câmpului magnetic. Dacă acționați asupra unei persoane cu un semnal de frecvență radio, atunci țesuturile vor începe să emită unde electromagnetice care pot fi măsurate. Modificarea stării moleculelor este înregistrată pe o matrice specială și transmisă la un computer, unde sunt procesate datele primite. Metoda RMN structural permite detectarea formațiunilor tumorale în creier și a zonelor de tulburări circulatorii din creier.
RMN-ul funcțional se bazează pe utilizarea proprietăților paramagnetice ale unor substanțe specifice care pot fi introduse în organism. Astfel de substanțe nu au proprietăți magnetice în condiții normale, dar le dobândesc atunci când intră într-un câmp magnetic. Hemoglobina s-a dovedit a fi o substanță foarte convenabilă în acest sens. Hemoglobina saturată cu oxigen, adică oxihemoglobina nu este paramagnetică. Dar atunci când oxihemoglobina renunță la oxigen și devine așa-numita hemoglobină redusă sau deoxihemoglobină, aceasta capătă proprietăți paramagnetice. Un aflux suplimentar de oxigen din sânge în zona creierului reduce proprietățile paramagnetice ale acestei zone. În acest fel, este posibil să se determine activitatea zonelor locale ale creierului și, în același timp, să se judece volumul și viteza fluxului sanguin cerebral.
Avantajul RMN este că utilizarea sa, spre deosebire de PET, nu necesită introducerea de radioizotopi în organism și, în același timp, la fel ca PET, face posibilă obținerea de imagini clare ale secțiunilor creierului în diferite planuri. Cu toate acestea, RMN nu poate fi efectuat la acele persoane al căror corp conține diverse structuri metalice - articulații artificiale, stimulatoare cardiace, defibrilatoare, structuri ortopedice care țin oasele etc.
metode farmacologice. Metodele farmacologice sunt folosite atât în clinică, cât și pentru a studia mecanismele unui creier sănătos. Rezultatele unui studiu biochimic al produselor de excreție din creier a diferitelor substanțe fac posibilă evaluarea modificărilor mecanismelor fiziologice din diferite zone ale creierului. Au fost găsite substanțe formate în creier și care afectează memoria (delta peptida memoriei), sensibilitatea la durere (endorfine și encefaline), agresivitate, furie (adrenalină) etc.
Scăderea hărții activității creierului. Pentru studiul funcţiilor mentale superioare ale creierului se foloseşte metoda de scădere a hărţii activităţii cerebrale obţinută în timpul efectuării unei operaţii mentale mai puţin complexe din harta activităţii corespunzătoare unei funcţii mentale mai complexe. Metoda de scădere a potențialului este utilizată în diferite tipuri de electroencefalografie și tomografie. Figura 5 prezintă o hartă a scăderii potențialelor evocate pentru un sunet standard cu o frecvență de 698 Hz (linie întreruptă) și un sunet care diferă ca frecvență la 12, 19, 25, 53 și 99 Hz (linie continuă).
Termoencefaloscopie. Metoda termoencefaloscopiei se bazează pe măsurarea metabolismului local al creierului și a fluxului sanguin prin producerea de căldură. Creierul emite raze infraroșii. În intervalul de 3–5 și 8–14 μm, razele termice se propagă în atmosferă pe distanțe lungi și pot fi înregistrate de o cameră termică situată la o distanță de câțiva cm până la 1 m. Într-un creier funcțional, temperatura individului zonele este în continuă schimbare. Construirea unei hărți termice oferă o porțiune de timp a activității metabolice a creierului.
Reoencefalografie. Metoda reoencefalografiei se bazează pe măsurarea rezistenței electrice a țesutului cerebral atunci când trece prin acesta un curent electric de înaltă frecvență foarte slab. O creștere a alimentării cu sânge a țesuturilor reduce rezistența acestora la curentul electric, ceea ce face posibilă evaluarea indirectă a stării circulației cerebrale, a tonusului vaselor de sânge ale creierului și a eficienței fluxului venos.
ecoencefalografie. Ecoencefalografia folosește capacitatea ultrasunetelor de a reflecta diferit față de oasele craniului și structurile creierului, precum și de la lichidul cefalorahidian, formațiunile tumorale etc. Această metodă poate determina dimensiunea și locația structurilor profunde ale creierului, detecta prezența neoplasmelor structurale. , evaluează viteza și direcția fluxului sanguin în vasele creierului.
Modelarea funcțiilor creierului.În ultimii ani, modelarea computerizată a funcțiilor creierului a fost utilizată pe scară largă. Au fost create modele de rețele neuronale care îndeplinesc funcții individuale ale creierului. A fost construit un „detector de inteligență”, cu ajutorul căruia este posibil să se determine parametrii individuali ai etapelor individuale ale activității mentale a unei persoane.
Astfel, studiul proceselor mentale folosind metode psihofiziologice obiective și alte metode deschide perspective largi pentru înțelegerea mecanismelor creierului. Aplicarea complexă a diverselor tehnici metodologice mărește foarte mult eficiența cercetării.
Idei moderne despre specializarea emisferelor cerebrale
În procesul de evoluție a strămoșilor umani, fiecare emisferă cerebrală a dobândit o specializare din ce în ce mai mare, care s-a manifestat mai ales în folosirea preferată a mâinii drepte sau stângi, dezvoltarea vorbirii, orientarea spațială și polaritatea stărilor emoționale.
Utilizarea preferată a uneia sau celeilalte mâini. Dreptacii reprezintă aproximativ 90% din totalul oamenilor; aparent, dominația mâinii drepte exista deja în strămoșii din peșteră ai omului2. Cu toate acestea, nu trebuie să credem că o astfel de situație se datorează în mod necesar unor factori ereditari. S-a stabilit statistic că un copil al ambilor părinți stângaci are aproximativ o șansă din două de a deveni dreptaci.
Vorbire. La marea majoritate a oamenilor, centrele vorbirii sunt localizate în emisfera stângă. Doar 5% sunt dreptaci și 30% sunt stângaci, adică. mai puțin de 8% din toți oamenii vorbesc folosind emisfera dreaptă.
Faptul că unele funcții sunt prezente doar într-o emisferă poate însemna că această emisferă (de obicei cea stângă) inhibă activitatea celeilalte. Cu alte cuvinte, din cauza blocării emisferei nedominante de către dominantă prin fibrele interemisferice ale corpului calos, emisfera nedominantă rămâne pasivă.
stări emoționale. Aparent, fiecare emisferă a creierului. printre altele, este responsabil de direcția sentimentelor umane și de colorarea lor pozitivă sau negativă.
S-a demonstrat că persoanele care sunt deprimate au adesea unde electrice anormale în emisfera dreaptă. Acest lucru a condus la presupunerea că emisfera dreaptă este responsabilă pentru stările emoționale negative și contribuie la faptul că o persoană vede în primul rând părțile negative ale evenimentelor, în timp ce emisfera stângă dă reacții emoționale pozitive la anumite evenimente.
Diferențele dintre sexe. Au fost găsite unele diferențe în structura creierului la bărbați și femei. De exemplu, recent s-a descoperit că femeile au mai multe fibre nervoase într-o anumită zonă a corpului calos decât bărbații. Aceasta poate însemna că conexiunile interemisferice sunt mai numeroase la femei și, prin urmare, au o mai bună integrare a informațiilor disponibile în ambele emisfere; acest lucru poate explica unele diferențe de gen în comportament. In afara de asta. scorurile mai mari găsite la femei legate de funcțiile lingvistice, memorie, abilități analitice și manipulare manuală fină pot fi asociate cu o activitate relativă mai mare în emisfera stângă a creierului. Dimpotrivă, funcțiile de percepție și capacitatea de a evalua relațiile spațiale și creativitatea artistică par a fi mai bine dezvoltate la bărbați, ceea ce poate fi explicat prin participarea mai mare a emisferei drepte la aceste procese.
În primii ani de viață, ambele emisfere sunt capabile să stocheze aceleași cantități și aceleași tipuri de informații, iar specializarea emisferelor are loc doar foarte treptat.
metode de bază ale psihofiziologiei
1. Reacții vegetative: modificări ale conductivității pielii, reacții vasculare, ritm cardiac, tensiune arterială etc. Nu se aplică metodelor directe de măsurare a proceselor informaționale ale creierului (sunt prea lente și întârziate, prea strâns legate de modificările stărilor funcționale și emoțiilor). ).
2. Înregistrarea activității electrice a mușchilor - electromiograma (EMG), se distinge prin mobilitate ridicată. Cu un grad ridicat de acuratețe, pot fi identificate diverse stări emoționale.
3. Electroencefalografia. Activitatea electrică spontană a creierului este caracterizată de ritmuri specifice de o anumită frecvență și amplitudine și poate fi înregistrată simultan din multe părți ale craniului. EEG reflectă fluctuațiile în timp ale diferenței de potențial dintre doi electrozi. Modelul EEG se modifică odată cu trecerea la somn și cu modificări ale stării funcționale în stare de veghe, în timpul unei crize de epilepsie. EEG este util pentru depistarea cazurilor cu pierderea conștienței.
4. Potențialele evocate și potențialele asociate evenimentelor. Stimulii senzoriali determină modificări ale activității electrice totale a creierului, care arată ca o secvență de mai multe unde pozitive și negative, care durează 0,5-1 s după stimul. Acest răspuns se numește potențial evocat.
5. Metoda de cartografiere a biocurenților cerebrali. Oferă o idee despre distribuția spațială în cortex a oricărui indicator selectat al activității electrice a creierului.
6. Magnetoencefalografia. Metoda de înregistrare fără contact. MEG reflectă doar surse de activitate care sunt situate tangențial (paralel cu craniul), deoarece MEG nu răspunde la sursele orientate radial, de exemplu. situat perpendicular pe suprafata. MEG nu necesită un electrod indiferent și elimină problema alegerii unei locații pentru un cablu cu adevărat inactiv. Pentru MEG, ca și pentru EEG, există o problemă de creștere a raportului semnal-zgomot, deci este necesară și medierea răspunsurilor.
7. Măsurarea fluxului sanguin cerebral local. Țesutul creierului nu are propriile resurse energetice și depinde de aportul direct de oxigen și glucoză furnizate prin sânge. Prin urmare, o creștere a fluxului sanguin local poate fi folosită ca un semn indirect al activării locale a creierului. Se bazează pe măsurarea ratei de leșiere a izotopilor xenonului sau criptonilor din țesutul cerebral (clearance-ul izotopilor) sau atomilor de hidrogen (clearance-ul hidrogenului). Rata de spălare a etichetei radioactive este direct legată de intensitatea fluxului sanguin. Cu cât fluxul de sânge este mai intens într-o anumită zonă a creierului, cu atât conținutul etichetei radioactive se va acumula mai repede în ea și cu atât va fi spălat mai repede. Eticheta este înregistrată folosind o cameră gamma multicanal. Utilizați o cască cu senzori speciali de scintilație (până la 254 de bucăți). Izotopul este injectat în sânge prin artera carotidă. Dezavantajul acestei metode este că poate fi examinată o singură emisferă, care este asociată cu artera carotidă în care se face injecția. În plus, nu toate zonele cortexului sunt alimentate cu sânge prin arterele carotide.
8. Metode tomografice de cercetare a creierului. Obținerea de secțiuni ale creierului în mod artificial. Pentru a construi secțiuni, se folosește fie transiluminarea, de exemplu, raze X, fie radiația din creier, emanată de la izotopi introduși anterior în creier. Ultimul principiu este utilizat în tomografia cu emisie de pozitroni (PET).
9. Metoda imagistică prin rezonanță magnetică. Obținerea unei hărți a structurilor creierului bazată pe contrastul materiei albe și cenușii.
10. Termoencefaloscopie. Metabolismul local al creierului și fluxul sanguin sunt măsurate prin producția de căldură. Creierul emite raze marcate în intervalul infraroșu. Radiația infraroșie a creierului este surprinsă la o distanță de câțiva centimetri până la un metru de o cameră termică cu sistem de scanare automată. Semnalele sunt trimise la senzorii punctiform. Fiecare hartă termică conține 10-16 mii de puncte discrete, formând o matrice de 128x85 sau 128x128 puncte. Procedura de măsurare la un punct durează 2,4 μs. Într-un creier care funcționează, temperatura zonelor individuale se schimbă în mod constant. Construirea unei hărți termice oferă o porțiune de timp a activității metabolice a creierului.
13. Electroencefalografia și Electroencefalograma
Psihiatrul austriac, rector al Universității din Jena Hans Berger (1929), a fost primul care a înregistrat activitatea bioelectrică a creierului uman, arătând că biocurenții creierului reprezintă oscilații electrice, principalele dintre acestea fiind oscilații cu o frecvență de 8-10 pe secundă, pe care l-a numit ritmul alfa. El deține și termenul „electroencefalogramă”, și abrevierea corespunzătoare - EEG, folosită până în prezent. Din acest moment începe etapa modernă a electroencefalografiei clinice. Ulterior, s-au descoperit ritmuri din alte intervale: delta - 1-4 numărători/sec, theta - 5-8 numărători/sec, beta - de la 13 la 30 numărători/sec. În prezent, EEG este o zonă independentă de cercetare care și-a găsit o largă aplicație în anestezie, resuscitare, neurologie, neurochirurgie și în alte domenii ale medicinei atât în scopuri clinice, cât și științifice.
Electroencefalografia clinică este o ramură a electrofiziologiei sistemului nervos central, al cărei subiect este studiul fenomenelor electrice din creierul uman, în principal în intervalul de frecvență de la 0,5 la 35 Hz, în același timp este o metodă de studiere a activitatea creierului uman, care se bazează pe înregistrarea potențialelor electrice care apar spontan în creier: spre deosebire de așa-numitul. activitate evocată care apare ca răspuns la diverși stimuli aferenți - potențiale evocate (EP) pentru lumină-vizual (VEP), pentru sonor-acustic (SEP) și somatosenzorial (SSEP).
Studiile experimentale efectuate au fost o condiție prealabilă teoretică pentru utilizarea EEG în practica clinică pentru a evalua starea funcțională a creierului la pacienții cu accident cerebrovascular, în stop cardiac, în comă, în chirurgie cardiacă, chirurgie vasculară și neurochirurgie. În aceste scopuri, se utilizează monitorizarea EEG, folosind atât analiza vizuală de rutină, cât și diverse metode de analiză computerizată în evaluarea acesteia.
13. Potențialele evocate și legate de evenimente.
Un potențial evocat este un răspuns electric al creierului la un stimul extern sau la îndeplinirea unei sarcini mentale (cognitive). Cei mai folosiți stimuli sunt stimulii vizuali pentru înregistrarea PE vizuale, stimulii auditivi pentru înregistrarea PE auditive și stimulii electrici pentru înregistrarea PE somatosenzoriale. Înregistrarea EP se realizează cu ajutorul electrozilor electroencefalografici amplasați pe suprafața capului.
EP - Fluctuații potențiale EEG care apar ca răspuns la stimuli senzoriali.
EEG este rezultatul unei însumări complexe a potențialelor electrice ale multor neuroni care funcționează în mare măsură independent.
PE nu sunt de obicei vizibile pe fundalul EEG spontan
Ele sunt izolate prin medierea sincronă (coerentă) a mai multor înregistrări EEG.
Acumularea și medierea înregistrărilor de răspuns la aceiași stimuli face posibilă identificarea potențialelor evocate.
Raportul semnal-zgomot este calculat printr-o formulă simplă rădăcină a lui N. N este numărul de medii.
Metoda potențialelor evocate (EP) este folosită pentru a studia funcția sistemelor senzoriale ale creierului (somatosenzorial, vizual, auditiv) și a sistemelor cerebrale responsabile de procesele cognitive. Metoda se bazează pe înregistrarea reacțiilor bioelectrice ale creierului ca răspuns la stimularea externă (în cazul PE senzoriale) și în timpul îndeplinirii unei sarcini cognitive (în cazul PE cognitive). În funcție de timpul de apariție (latența) răspunsului evocat după prezentarea unui stimul, EP-urile sunt de obicei împărțite în latente scurte (până la 50 milisecunde), latente medie (50–100 ms) și latente lungă (peste 100 ms). .
Un concept mai larg care include potențialele evocate este potențialele legate de evenimente (EPS).
Când se studiază PSS, se folosește o medie coerentă nu numai în ceea ce privește stimulul, ci și în ceea ce privește alte evenimente (de exemplu, în ceea ce privește apăsarea butonului de către subiect, mișcarea privirii etc.)
Metodele de separare a semnalului de zgomot fac posibilă marcarea modificărilor potențialului în înregistrarea EEG, care sunt destul de strict legate în timp de orice eveniment fix. În acest sens, a apărut o nouă denumire pentru această gamă de fenomene fiziologice - potențialele legate de evenimente (ECP).
Exemple aici sunt: fluctuațiile asociate cu activitatea cortexului motor (potențial motor sau potențial asociat cu mișcarea); potențialul asociat cu intenția de a efectua o anumită acțiune (așa-numita undă E); potenţialul care apare atunci când un stimul aşteptat este ratat.
Aceste potențiale sunt o succesiune de oscilații pozitive și negative, de obicei înregistrate în intervalul 0-500 ms. În unele cazuri, sunt posibile și oscilații ulterioare în intervalul de până la 1000 ms. Metodele cantitative de estimare a EP și SSP oferă, în primul rând, o evaluare a amplitudinilor și latențelor. Amplitudine - intervalul de oscilații ale componentelor, măsurat în μV, latența - timpul de la începutul stimulării până la vârful componentei, măsurat în ms. În plus, sunt utilizate opțiuni de analiză mai complexe.
Trei niveluri de analiză pot fi distinse în studiul EP și SSP. Nivelul fenomenologic include descrierea VP ca o reacție multicomponentă cu o analiză a configurației, compoziției componentelor și a caracteristicilor topografice. Posibilitățile acestui nivel de analiză sunt direct legate de îmbunătățirea metodelor de prelucrare cantitativă a EP, care includ diverse tehnici, de la estimarea latențelor și amplitudinilor până la derivate, indicatori construiți artificial. Aparatul matematic pentru procesarea VP este, de asemenea, divers, incluzând analiză factorială, de dispersie, taxonomică și alte tipuri de analiză.
Psihofiziologia este o zonă de frontieră a psihologiei care studiază rolul întregului set de proprietăți biologice și, mai ales, proprietățile sistemului nervos, în determinarea activității mentale și a diferențelor psihologice individuale stabile.
Următorii oameni de știință au avut o contribuție imensă la dezvoltarea psihofiziologiei: Muler, Weber, Fechner, Helmholtz, Sechenov, Pavlov.
Sarcina principală este o explicație cauzală a fenomenelor mentale prin dezvăluirea mecanismelor neurofiziologice subiacente.
Psihofiziologia include mai multe domenii de studiu.
Psihofiziologia senzațiilor și percepțiilor studiază procesele nervoase la analizatori, începând cu receptorii și terminând cu regiunile corticale. Au fost stabilite aparate specifice de viziune a culorilor, receptori și căi specifice pentru sensibilitatea tactilă și la durere, s-au descoperit neuroni care răspund la anumite proprietăți ale stimulilor vizuali și auditivi.
Psihofiziologia vorbirii și gândirii studiază rolul funcțional al diferitelor zone ale creierului și relațiile lor în implementarea proceselor de vorbire. A devenit fundamental important să se stabilească o legătură strânsă între procesele gândirii și activitatea analizatorului vorbire-motor.
Psihofiziologia emoțiilor explorează mecanismele neuroumorale ale apariției stărilor emoționale. „centrele” nervoase ale plăcerii și neplăcerii situate în regiunile subcorticale ale creierului sunt deschise. S-a stabilit că un rol important în comportamentul emoțional revine hormonilor secretați de glandele endocrine (glanda pituitară, cortexul suprarenal și medulara etc.), precum și diferitelor substanțe biologic active.
Psihofiziologia atenției investighează corelatele neurofiziologice ale atenției (modificări ale EEG și potențiale evocate, modificări ale pielii galvanice și alte reacții). Psihofiziologia atenției este strâns legată de problemele studierii reflexului de orientare și a celui de-al doilea sistem de semnal.
Psihofiziologia acțiunilor voluntare relevă structura fiziologică și mecanismele implementării lor.
Psihofiziologia diferențială studiază dependența caracteristicilor individuale ale psihicului și comportamentului de diferențele individuale în activitatea creierului. În dezvoltarea psihofiziologiei diferențiale, V.M. Rusalov distinge 4 etape: pre-Pavlovsky, Pavlovsky (din 1927), Teplovsky-nebylitsinsky (din 1956) și modern (din 1972). Acesta din urmă este asociat în primul rând cu dezvoltarea conceptelor sistemice în psihofiziologie.
Metode electrofiziologice studiile funcțiilor organice se bazează pe înregistrarea biopotențialelor care apar în țesuturile unui organism viu în mod spontan sau ca răspuns la stimularea externă. Cel mai adesea, se utilizează înregistrarea biocurenților din creier.
Reflectarea proceselor psihofiziologice în dinamica EEG. Modificări de frecvență-amplitudine ale activității electrice din cauza:
1) activarea atenției - blocarea ritmului a, creșterea ritmului a, modificarea nivelului de asimetrie a fazelor de oscilație, concentrarea atenției, deprimarea profundă a biopotențialelor.
2) Stare emoțională - nu există un punct de vedere unic; anxietate slaba - ritm crescut 2, anxietate crescuta - desincronizare ritm EEG principal, emotii negative - test de activitate crescuta, emotii pozitive - test de activitate slabita.
„Val de așteptare”. Modificarea stării psihofiziologice se reflectă în parametrii electrofiziologici; tensiune emoțională ridicată - o creștere a amplitudinii undei; atenție instabilă - o scădere a amplitudinii undei.
Studiul proceselor electrice lente ale creierului (MEP). Cu emoții violente - o schimbare bruscă.
Studierea dinamicii oxigenului disponibil(cortexul și structurile profunde ale creierului), adică presiune variabilă în structurile creierului.
GSR (răspunsul galvanic al pielii). Se referă la indicatori ai schimbărilor în atenție și emoții. Fenomenul Krasnov este efectul unei modificări a diferenței de potențial a rezistenței pielii în legătură cu reacția de orientare și emoțiile.
Metode de cercetare psihofiziologică- un set de metode folosite pentru studiul suportului fiziologic al proceselor mentale. Una dintre primele metode de evaluare a rolului diferitelor structuri cerebrale în organizarea comportamentului a fost metodele de deteriorare sau îndepărtare a unor părți ale creierului cu ajutorul efectelor chirurgicale, chimice și termice și metodele de stimulare electrică a anumitor părți ale creierului. creierul. În studiile experimentale, metoda de înregistrare a activității electrice a neuronilor individuali sau a structurilor creierului este utilizată în prezent pe scară largă. În psihofiziologia modernă, pentru a studia suportul fiziologic al proceselor mentale, se folosesc metode directe pentru a studia fundamentele neurofiziologice ale activității mentale și metode indirecte - pentru a studia starea funcțională a corpului în procesul de implementare a activității mentale. LA direct metodele includ:
1) Înregistrarea electroenfalogramei (EEG) ( metoda electroencefalografiei).
o metodă de înregistrare a unei electroencefalograme (EEG) - activitatea electrică totală îndepărtată de pe suprafața capului. Pe mine. este considerată cea mai comună și adecvată pentru studierea fundamentelor neurofiziologice ale activității mentale. Înregistrarea EEG multicanal face posibilă înregistrarea simultană a activității electrice a multor zone funcțional diferite ale cortexului. EEG se face folosind electrozi speciali (de obicei argintii), care sunt fixați pe suprafața craniului cu o cască sau atașați cu pastă adezivă.
2) Înregistrarea potențialelor evocate (EP) ( metoda potentialului evocat).
înregistrarea activității electrice totale care are loc ca răspuns la influențe externe - potențialele evocate (EP) - reflectă modificări ale activității funcționale a zonelor corticale care primesc și procesează informațiile primite. Potențialul evocat este o succesiune de polarități diferite - componente pozitive și negative care apar după prezentarea stimulului. Caracteristicile cantitative ale EP sunt perioada latentă (timpul de la începutul stimulului până la maximul fiecărei componente) și amplitudinea componentelor. Metoda de înregistrare EP este utilizată pe scară largă în analiza procesului de percepție.
3) Hartă topografică (cartografie a creierului) ( metoda de cartografiere topografică).
o metodă de afișare a datelor de prelucrare a computerului EEG, care face posibilă reprezentarea distribuției spațiale a componentelor ritmice EEG și a potențialelor evocate pe cortexul cerebral. Înregistrarea EEG multicanal face posibilă prezentarea datelor obținute ca urmare a prelucrării computerizate a EEG într-o formă vizuală convenabilă pentru percepție - ca o distribuție spațială unică a puterii diferitelor ritmuri asupra cortexului, gradul de sincronism al acestora (coerența) și amplitudinile componentelor EP.
4) Tomografia cu emisie de pozitroni ( ).
înregistrarea proceselor metabolice în diferite zone ale creierului, ceea ce face posibilă evaluarea activității acestor zone în cursul activității. Tomografia computerizată se bazează pe utilizarea celor mai noi metode tehnice și tehnologie computerizată, ceea ce face posibilă obținerea mai multor imagini ale aceleiași structuri și ale imaginii sale tridimensionale.
Dintre metodele de tomografie computerizată, cea mai utilizată metodă este tomografie cu emisie de pozitroni(PAT). Această metodă face posibilă caracterizarea activității diferitelor structuri ale creierului pe baza modificărilor proceselor metabolice. În timpul proceselor metabolice, celulele nervoase folosesc anumite elemente chimice care pot fi marcate cu radioizotopi. O creștere a activității este însoțită de o creștere a proceselor metabolice, iar în zonele cu activitate crescută se formează acumulări de izotopi, care sunt utilizați pentru a evalua participarea anumitor structuri la procesele mentale.
5) Metoda rezonanței magnetice nucleare ( Metoda tomografiei computerizate). vezi 4
Metode indirectînregistrarea modificărilor nespecifice ale stării funcționale a sistemului nervos central:
1) Răspunsul galvanic al pielii (GSR) ( Metoda de reacție galvanică a pielii).
înregistrarea potențialului electrocutanat (de obicei în palmă). Activitatea electrică a pielii este asociată în principal cu activitatea glandelor sudoripare, care își modifică rezistența și se află sub controlul sistemului nervos autonom. O modificare a activității sistemului cerebral nespecific, al cărui substrat morfologic este formarea reticulară, provoacă modificări semnificative ale potențialului electrocutanat. GSR este extrem de sensibil la răspunsul emoțional, anxietate, tensiune și este adesea folosit pentru a caracteriza starea funcțională a unei persoane.
2) Pletismografie. ( Metode de evaluare a stării funcționale a sistemului cardiovascular). un set de metode pentru studierea suportului fiziologic al proceselor mentale în ceea ce privește indicatorii activității sistemului cardiovascular.
Modificările în activitatea funcțională a structurilor creierului necesită un sprijin metabolic adecvat și, mai ales, un aport crescut de oxigen, care se realizează prin intensificarea aportului de sânge. Acest lucru determină utilizarea diverșilor indicatori ai activității sistemului cardiovascular.
Semnele care reflectă munca grea a inimii și creșterea ejecției de sânge sunt modificări ale volumului minute de sânge (cantitatea de sânge împins prin inimă într-un minut) și ale ritmului cardiac (HR). Ritmul cardiac, care poate fi înregistrat atât prin simpla monitorizare a pulsului, cât și prin înregistrarea unei electrocardiograme, este cel mai adesea folosit ca indicator al stării funcționale a sistemului nervos central. Folosit pe scară largă introdus de R.M. Baevsky, indicatorul calculat este indicele de stres (IN), luând în considerare atât ritmul cardiac, cât și stabilitatea acestuia. PI este direct proporțional cu ritmul cardiac și invers proporțional cu variația intervalului dintre două bătăi ale inimii. Creșterea acestuia indică stresul funcționării sistemului cardiovascular.
3) metode de eliminare ( Metode de evaluare a stării funcţionale a sistemului cardiovascular).cm 2
Psihofiziologia se referă la discipline experimentale, ale căror metode principale sunt electrofiziologice datorită faptului că sunt indicatorii fiziologici care permit pătrunderea în esența proceselor și stărilor mentale, atât la nivel de conștiință, cât și la nivel de inconștient. Indicatorii electrofiziologici reflectă consecințele fizico-chimice ale metabolismului care însoțesc principalele procese de viață. Sunt cei mai precisi și fiabili indicatori ai cursului oricăror procese fiziologice, fac posibilă studierea unui fenomen sau proces fără a afecta sau denatura cursul și structura acestuia.
În prezent, în cercetarea psihofiziologică, se pune tot mai mult accent pe studiul mecanismelor neuronale ale proceselor și stărilor mentale. Acest lucru se datorează faptului că toate reacțiile externe sunt realizate prin activitatea neuronală.
Printre numeroasele metode electrofiziologice utilizate în studiile psihofiziologice, locul central este ocupat de diverse metode de înregistrare a activității electrice a sistemului nervos central și, în primul rând, domină creierul, desigur, cum ar fi: înregistrarea activității impulsurilor nervoase. celule, EEG, înregistrarea potențialelor evocate ale creierului uman și potențialelor, asociate cu evenimente, diferite metode de tomografie, printre care, în primul rând, trebuie să se distingă tomografia cu emisie de pozitroni (PET) și imagistica prin rezonanță magnetică (RMN). Să aruncăm o privire la unele dintre ele.
Electroencefalografia este una dintre principalele metode de testare obiectivă a funcțiilor sistemului nervos.
EEG este o metodă de studiu a creierului, bazată pe înregistrarea potențialelor sale electrice. Prima publicație despre prezența curenților în sistemul nervos central a fost făcută de Du Bois Reymond în 1849. În 1875, datele despre prezența activității spontane și evocate în creierul unui câine au fost obținute independent de R. Caton în Anglia și V. Ya. Danilevsky în Rusia. Cercetările neurofiziologilor autohtoni la sfârșitul secolului al XIX-lea și începutul secolului al XX-lea au avut o contribuție semnificativă la dezvoltarea electroencefalografiei. V.Ya.Danilevsky nu numai că a arătat posibilitatea înregistrării activității electrice a creierului, dar a subliniat și legătura strânsă cu procesele neurofiziologice. În 1912, P.Yu. Kaufman a dezvăluit legătura dintre potențialele electrice ale creierului și „activitatea internă a creierului” și dependența acestora de modificările metabolismului creierului, expunerea la stimuli externi, anestezie și o criză epileptică. O descriere detaliată a potențialelor electrice ale creierului câinelui cu definirea parametrilor lor principali a fost dată în 1913 și 1925. VV Pravdich-Neminsky.
Psihiatrul austriac Hans Berger în 1928 a fost primul care a înregistrat potențialele electrice ale creierului uman folosind electrozi cu ac pentru scalp. În lucrarea sa, au fost descrise principalele ritmuri EEG și modificările acestora în timpul testelor funcționale și modificările patologice ale creierului. Publicațiile lui G. Walter (1936) despre importanța EEG în diagnosticul tumorilor cerebrale, precum și lucrările lui F. Gibbs E. Gibbs W. G. Lennox, care a oferit o semiotică electroencefalografică detaliată a epilepsiei, au avut o mare influență asupra dezvoltarea metodei.
În anii următori, munca cercetătorilor a fost dedicată nu numai fenomenologiei electroencefalografiei în diferite boli și afecțiuni ale creierului, ci și studiului mecanismelor de generare a activității electrice. O contribuție semnificativă la acest domeniu au avut-o lucrările lui E.D. Adrian, B. Metthew, G. Walter, H. Jasper, V. S. Rusinov, V. E. Mayorchik, N. P. Bekhtereva, L. A. Novikova.
În electroencefalografia clinică sunt utilizate două sisteme principale de înregistrare EEG: sistemul internațional „10-20” (Jasper H.), precum și scheme modificate cu un număr redus de electrozi (Gibbs F., Gibbs E.; Jung J.) .
Locația electrozilor în sistemul „10-20” este determinată după cum urmează. Măsurați distanța de-a lungul liniei sagitale de la inion la nasion și luați-o ca 100%. La 10% din această distanță de inion și nasion, sunt plasați electrozii sagitali frontali inferiori (Fp) și respectiv occipitalii (O). Restul electrozilor sagitali (F, Cz și P) sunt plasați între acești doi la distanțe egale, constituind 20% din distanța inion-nasion. A doua linie principală trece între cele două canale auditive prin vârf (coroană). Electrozii temporali inferiori (ТЗ, Т4) sunt amplasați, respectiv, la 10% din această distanță deasupra canalelor auditive, iar electrozii rămași ai acestei linii (СЗ, Cz, С4) sunt plasați la distanțe egale, constituind 20% din lungimea liniei biauriculare. Prin punctele TZ, C3, C4, T4 se trasează linii de la inion la nasion iar restul electrozilor (P3, P4, T5, T6, F3, F4, F7, F8, Fpl, Fp2) sunt plasați de-a lungul lor. Electrozii sunt plasați pe lobii urechii, desemnați A1 și, respectiv, A2. Simbolurile cu litere indică zonele principale ale creierului și reperele de pe cap: O - occipitalis, P - parietalis, C - centralis, F - frontalis, A - auricularis. Indicii digitali impari corespund electrozilor de deasupra stângi și numerelor pare - deasupra emisferei drepte a creierului (Fig.).
