В современной психофизиологии используется довольно разнообразные методы исследования функционального состояния головного мозга и регуляции вегетативной нервной системы: электроэнцефалография, метод вызванных потенциалов, магнитно-резонансная томография, позитронно-эмиссионная томография и др.
С помощью метода ЭЭГ можно зарегистрировать биоэлектрическую активность мозга. Метод ЭЭГ позволяет получить мозговые корреляты сложных когнитивных преобразований.
Об информационно-энергетических характеристиках когнитивной деятельности можно судить по спектру мощности амплитудно-временных показателей биоэлектрической активности, которые связаны с энергетикой в регистрируемой области коры головного мозга.
Информацией в ЦНС является нервный код (межимпульсные интервалы в импульсных потоках и импульсные паттерны).Нервный код возникает при воздействии на органы чувств различных сигналов (звуков природы, речевых сообщений, текста и т.д.). Далее информация фиксируется в нейронных сетях головного мозга в виде кратковременной памяти и носителях долговременной памяти – энграммах. Память также является информацией, которая не только обеспечивает афферентный синтез, но и является инициирующим фактором в психической деятельности.
Энергетика мозговых процессов обеспечивается гипоталамической регуляцией обменных процессов в нервной ткани (нейронах и нейроглии). Гипоталамус через релизинг-факторы регулирует процессы расщепления глюкозы и накопление энергии в форме АТФ, которая необходима для обеспечения трансмембранных потенциалов и генерации импульсов. Прослеживается четкая связь между нарушением гипоталамической регуляции, выявляемой, например, в пробе с гипервентиляцией, и амплитудой импульсной активности, а также с хрононотопографией биоэлектрической активности в коре головного мозга. Энергетический обмен важен не только для генерации импульсной активности, но и для процессов фиксации и воспроизведения информации в памяти. Данные клинической электроэнцефалографии убедительно свидетельствуют о том, что при снижении энергетического обмена в головном мозге заметно снижается объем оперативной памяти, что неизбежно негативно сказывается на когнитивных способностях.
В комплексных исследованиях установлено, что бета-активность является результатом интенсивных, высокоэнергетических процессов в головном мозге. В норме при закрытых глазах в состоянии относительного покоя бета-активность должна доминировать в префронтальной коре головного мозга. Эта активность отражает процессы информационного синтеза. Этот синтез осуществляется на основе интеграции трех видов информации: сенсорного притока, памяти и мотивационного возбуждения. Основным видом памяти, участвующей в информационном синтезе, является оперативная память.
В затылочных отделах в состоянии покоя должен доминировать альфа-ритм. В затылочных отделах коры альфа-активность отражает ритм «холостого хода» нейронов, которые воспроизводят импульсы от ретикулярного ядра таламуса. Альфа-ритм в затылочных отделах является нормой и, при условии амплитудного декремента по направлению к лобным отделам коры, свидетельствует о закономерной хронотопографии возбуждения в головном мозге. Однако, если альфа-ритм постоянно (в нескольких рутинных исследованиях) регистрируется в префронтальной коре, то это является свидетельством сниженного метаболизма в нервной ткани, недостаточной активации корковых центров от ретикулярной формации ствола мозга.
Наличие в фоновой биоэлектрической активности тета-ритма может нести разную интерпретацию, в зависимости топографических особенностей. Тета-активность отражает активность корково-лимбических нейронных сетей. С активностью лимбической системы и с гиппокампом связывают процесс контекстного кодирования информации. В самом деле, если гиппокамп участвует в кодировании контекста, можно ожидать, что существует много взаимных связей между гиппокампом и ассоциативными зонами коры. В гиппокампе происходит долговременная потенциация, которая обеспечивает эффективность синаптической передачи и действует в теории синаптической пластичности как основа обучения и механизмов памяти. Тот факт, что долговременная потенциация считается наиболее важным электрофизиологическим коррелятом при кодировании новой информации, подчеркивает возможное значение тета-ритма гиппокампа для процессов эпизодической памяти. Тета-ритм также может отражать процессы оперативной памяти.
Появление в любом отделе коры головного мозга дельта-волн, свидетельствует о патологических нарушениях. Дельта-волны являются эпилептиформными графоэлементами. В норме дельта-активность регистрируется в фазе медленноволнового сна.
Для определения программы тренинга по методу биологической обратной связи (БОС, BIOFEEDBACK) необходимо предварительно провести нейрометрику биоэлектрической активности (БЭА) по фоновой записи ЭЭГ (с закрытыми глазами), проанализировать зональное распределение ритмов и провести спектральный анализ ритмической активности коры головного мозга, предварительно ислючив все артефакты записи при помощи регрессионной процедуры.
Рассмотрим некоторые клинические примеры назначения БОС-тренинга на основе анализа рутинной ЭЭГ.
Бета-тренинг назначается при отсутствии декремента по амплитуде альфа-активности к префронтальной коре. Наличие альфа-активности в префронтальной коре может свидетельствовать о сниженном метаболизме в нервной ткани, дисфунции гипоталамической регуляции процессов расщепления глюкозы и накопление энергии в форме АТФ, которая необходима для обеспечения трансмембранных потенциалов и генерации импульсов. Указанные молекулярные изменения лежат в основе сниженной динамики процессов афферентного синтеза, принятия решений, произвольной регуляции поведения; могут являться причиной функциональных расстройств центральной нервной системы (ЦНС).
Альфа-тренинг проводится при изменениях ЭЭГ по ирритативному типу (ирритация - раздражении отделов головного мозга (его коры и глубинных структур). Такое раздражение является, по сути характеристикой энцефалограммы, которая имеет десинхронизированный характер и большое количество генерализованных бета-колебаний высокой частоты и амплитуды. Также регистрируются пики и острые волны.