Энергетический обмен головного мозга и его изучение.

НПО «Нейроэнергетика»

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ОБМЕН ГОЛОВНОГО МОЗГА И ЕГО ИЗУЧЕНИЕ. 

    В настоящее время интерес к проблеме церебрального энергетического обмена необычайно велик. Долгое время основное внимание было приковано к изучению тех функций мозга, которые раскрывали необыкновенные возможности этого органа осуществлять высшую нервную и психическую деятельность. Эта проблема и сейчас остается весьма актуальной. Однако, по мере роста требований со стороны общества к надежному решению человеком сложных задач, особенно в экстремальных ситуациях, встал вопрос об условиях стабильного функционирования мозга. Было выяснено, что важнейшая составляющая безошибочной работы мозга человека это снабжение его необходимой энергией.

    Энергетическое обеспечение нервных клеток, также как и большинство функций биологических систем, строится по механизму регуляции с помощью обратной связи. Но в центральной нервной системе эта регуляция имеет ряд особенностей. Дело в том, что в широком диапазоне деятельности нейронов существует практически неограниченное снабжение их энергией, и чем больше клетка работает, тем больше она получает дополнительной энергии. Для этого задействованы различные механизмы и ведущим из них является усиление локального мозгового кровотока. Однако, при чрезмерной нагрузке, с вовлечением механизма анаэробного (бескислородного) окисления, начинается опасное отравление ткани мозга конечными продуктами окисления и образующимися свободными радикалами. На стадии анаэробного окисления уровень безошибочной работы мозга снижается, кроме того, возникает риск развития некоторых заболеваний головного мозга и организма в целом. И здесь включаются механизмы, тормозящие энергетический метаболизм и нейронную активность. Сложные взаимоотношения функциональной активности нейронов и их энергообеспечения указывают на необходимость серьезных исследований взаимосвязи между энергетическим обменом и работой нервных клеток.

    Поэтому, когда появились новые методы прижизненной неинвазивной оценки компонентов биохимических реакций, огромное число работ было направлено на исследование энергетического обмена и кислотно-щелочного равновесия, в частности. Эти методы – позитронная эмиссионная томография (ПЭТ), спектроскопия на основе ядерного магнитного резонанса (ЯМР) и другие – позволяют не только оценивать церебральные биохимические процессы, но и визуализировать сами образования мозга, в которых эти процессы развиваются. Большинство работ было выполнено на людях с различной церебральной патологией, что показало эффективность использования оценки энергетического метаболизма для диагностики и понимания процесса многих заболеваний.

   К сожалению, эти методы не получили сколько-нибудь существенного распространения в России прежде всего из-за их стоимости. Сложилась достаточно непростая ситуация, когда многие отечественные специалисты в области нейронаук знают это направление исследований только по отдельным публикациям в интересующей их области и не имеют целостного представления о современном уровне знаний, касающемся церебрального энергетического обмена.

    Современные методы компьютерной визуализации компонентов биохимических реакций имеют много достоинств, хотя и несвободны от некоторых ограничений, связанных, в первую очередь, с необходимостью предварительного введения изотопов, рентгеновского облучения, поддержания строго определенной позы при обследовании и пр. Поэтому их применение на здоровых людях ограничено, а на здоровых детях практически исключается. Кроме того, во многих случаях безопасным является обследование человека не чаще одного раза в год. Поэтому наука и практика нуждаются в простом, доступном, безопасном и относительно дешевом методе.  
 

СПОСОБ ОЦЕНКИ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ

ГОЛОВНОГО МОЗГА С ПОМОЩЬЮ

ОПРЕДЕЛЕНИЯ УРОВНЯ ПОСТОЯННОГО ПОТЕНЦИАЛА. 

    Проведенные многолетние исследования в Институте Мозга г. Москва РАМН в лаборатории возрастной физиологии профессором, доктором биологических наук В.Ф. Фокиным и доктором медицинских наук Н.В. Пономаревой показали, что таким методом является электрофизиологический метод оценки кислотно-щелочного равновесия в мозге. Речь идет об измерении уровня постоянного потенциала (УПП) головного мозга с его последующей компьютерной обработкой и анализом. При определенной методике регистрации, УПП отражает состояние кислотно-щелочного равновесия на границе гемато-энцефалического барьера. Проведенные исследования показали, что результаты, полученные с помощью регистрации и анализа УПП, не только не противоречат другим современным методам оценки церебрального энергетического метаболизма, но и позволяют получить новые сведения, особенно в тех направлениях, которые мало изучены современными биохимическими методами.

   Область применения метода прижизненной оценки энергетического метаболизма при измерении уровня постоянного потенциала (УПП), достаточно широка как для современной нейрофизиологической теории, так и для практики. Это прежде всего получение новых данных о работе мозга во всем диапазоне функциональных состояний человека – от спокойного бодрствования до тяжелого стресса, изучение деятельности правого и левого полушария головного мозга в различных условиях, анализ взаимосвязи процессов обучения и памяти с некоторыми характеристиками энергетического обмена и дт. При изучении церебральной патологии это раскрытие новых закономерностей патогенеза некоторых заболеваний, их ранняя диагностика, разработка новых методов коррекции и лечения на основе прижизненной оценки энергетического обмена и многое другое.

    Так у здоровых людей (операторов ЭВМ, диспетчеров, спортсменов, учащихся) метод может быть использован для оценки:

- уровня функциональной активности,

- резервных возможностей,

- психического напряжения

- утомления

- стадий стресса (стадия тревоги, стадия резистентности, стадия истощения)

- диагностики монотонии и пресыщения и их дифферинциации

-  изучения деятельности, работоспособности

-  уровня тренированности

- контроля за оптимизацией восстановительных процесcов при санаторно-курортном    лечении и других методах восстановительного воздействия

-  контроля за оптимизацией тренировочного процесса у спортсменов

-  контроля за оптимизацией учебного процессов у школьников и студентов.

-  прогнозировании продолжительности жизни

    У пациентов с сосудистыми и атрофическим поражением головного мозга (инсультами, паркинсонизмом, болезнью Альцгеймера, эпилепсией и т.д.):

- для дифференциальной диагностики,

- для оценки степени поражения,

- определения локализации поражения,

- для контроля за результатами медикаментозного физиотерапевтического лечения.

    У пациентов с неврозами и различными видами депрессий:

- для дифференциальной диагностики

- для контроля за результатами медикаментозного и психотерапевтического лечения 

    У пациентов с системными заболеваниями:

- для оценки остроты и стадии патологического процесса,

- для контроля за эффективностью лечебного воздействия.

У пациентов с токсикоманиями, наркоманиями и алкоголизмом:

- для оценки степени поражения

- для контроля за эффективностью лечебного воздействия. 

    Информация о церебральных энергетических процессах, протекающих в живом организме, создает новые представления о деятельности головного мозга. Прежде всего сюда следует отнести данные о единстве информационных и энергетических процессов в головном мозге, т.е. и едином энерго-информационном состоянии головного мозга. Другое не менее важное представление касается смены доминирующего полушария при развитии стрессовой  реакции. Эти и другие положения фактически обосновываются большим экспериментальным материалом, полученным также классическими электрофизиологическими методами (электроэнцефалография, вызванные потенциалы) наряду с методами иммунологии и биохимии.

    Таким образом, применения метода прижизненной оценки церебрального энергетического обмена открывает перспективы исследования головного мозга в реальном времени при различных видах деятельности здоровых людей, находящихся в экстремальных ситуациях,  с целью оптимизации их трудовой деятельности, учебы, занятий спортом и т.д. Применение этого метода в клинике позволяет не только улучшить диагностику многих заболеваний, глубже понять их патогенез, но и проводить мониторинг различных препаратов и лечебных методик, осуществляя индивидуальный подбор средств лечения. 

КОМПЛЕКС АППАРАТНО-ПРОГРАММНЫЙ ДЛЯ ИНДИКАЦИИ, РЕГИСТРАЦИИ И АНАЛИЗА МЕДЛЕННОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ МОЗГА «НЕЙРОЭНЕРГОКАРТОГРАФ».

ТУ 9442-001-77541858-2006

регистрационное удостоверение № ФС 022а2006/4441-06 от 18.12.06г.

сертификат соответствия № POCC RU.ИМ24.В00291 от 11.01.07г. 

 

    На основании способа оценки энергетического состояния головного мозга создан комплекс аппаратно-программный для индикации, регистрации и анализа медленной электрической активности мозга «Нейроэнергокартограф», который обеспечивает определение, индикацию, регистрацию и анализ интенсивности церебрального энергетического обмена мозга и качества контактов наложения электродов в текущий момент времени путем исследования, оценки, корреляции и индикации медленной электрической активности мозга (уровня постоянного потенциала (УПП) и сопротивления объекта (сопротивление кожи и электродов).

    Использование специализированных методов анализа и топографического картирования УПП позволяет производить непрямую оценку интенсивности энергетического обмена головного мозга и его отдельных областей.

    Метод прошел апробацию в ведущих неврологических, психиатрических клиниках, детских и геронтологических лечебных центрах. 

Области применения.

    В физиологии, психофизиологии, нейрологии - для изучения функций головного мозга, взаимосвязей психических и физиологических процессов

    В невропатологии, психиатрии, наркологии - для диагностики, изучения этиологии, течения, характера нервных и психических заболеваний.  Для подбора медикаментов, создания новых методов лечения.

  В психотерапии - для определения эффективности лечения, индивидуального подбора и коррекции методов. Для создания новых подходов.

    В  терапии - для оценки остроты стадии патологического процесса при системных заболеваниях.

   В санаторно-курортном  лечении и физиотерапии - для оптимизации  процессов восстановления,  подбора методов лечения и оценки его эффективности.

    В гипнологии - для подбора методов воздействия, наведения транса, определения глубины гипнотических состояний  и результативности сеансов.

    В педиатрии - для диагностики последствий родовых травм, ДЦП, умственной отсталости,энцефалопатий, прогнозирования, коррекции и лечения данных заболеваний.

    В психологии,  нейропсихологии - для диагностики обучаемости, функций внимания, восприятия, логического, образного мышления, памяти, воображения совместно с классическими методами исследования. Для изучения энергозатрат при реализации перечисленных функций.  Для контроля за восстановлением и тренировкой психических и психомоторных функций, для подбора оптимальных методик психокоррекции и психотренингов. Для обучения саморегуляции  с помощью обратной биологической связи.

    В геронтологии - для диагностики и контроля лечения заболеваний головного мозга таких как деменция, болезнь Альцгеймера, атеросклероз сосудов головного мозга. Определения продолжительности жизни. Создания методов увеличивающих продолжительность жизни.

    В ювенологии - для диагностики уровня здоровья определения эффективности и безвредности методов оздоровления.

   В спортивной  медицине - для определения резервных возможностей организма, стрессоустойчивости, уровня тренированности, выносливости, способности к восстановлению. Для прогнозирования спортивных достижений оптимизации фармакологической поддержки. 

     В  фармакологии - для оценки действия препаратов на кислотно-щелочное равновесие,

энергетический обмен, функциональную активность и кровообращение головного мозга.  
 

ВОЗМОЖНОСТИ КОМПЛЕКСА АППАРАТНО-ПРОГРАММНОГО ДЛЯ ИНДИКАЦИИ, РЕГИСТРАЦИИ И АНАЛИЗА МЕДЛЕННОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ МОЗГА «НЕЙРОЭНЕРГОКАРТОГРАФ».

    Ввод информации:

- применяются неполяризуемые датчики

- используется программируемый усилитель постоянного тока,

- осуществляется одновременная регистрация уровня постоянных потенциалов по пяти каналам,

- автоматическая оценка и компенсация значений электродных потенциалов и сопротивления электродов,

- дискретная и непрерывная регистрация уровня постоянных потенциалов,

- возможность ввода данных непосредственно с клавиатуры.

    Анализ информации:

- автоматическое вычисление локальных значений уровня постоянных потенциалов,

- топографическое картирование уровня постоянных потенциалов,

- сравнение экспериментальных значений с эталонными для соответствующего возраста,

- представление заключения о степени расхождения экспериментальных и эталонных значений,

- оценка интенсивности энергетического обмена областей головного мозга.

    Вывод данных и хранение информации:

- распечатка цифровой и графической информации на принтере,

- сохранение информации в базе данных в цифровой и графической форме. 

    Комплекс аппаратно-программный для индикации, регистрации и анализа медленной электрической активности мозга «Нейроэнергокартограф» имеет следующие особенности:

1.Безвредность, безболезненность и неинвазивность.

2. Минимизация артефактов биологического и физического происхождения. 
3. Быстрота обследования (одно измерение занимает 5-7 минут). 
4. Возможность вести длительные динамические наблюдения. 
5. Простота и интуитивность использования, портативность аппаратуры. 
6. Медицинская и биологическая значимость получаемых результатов 
7. Широкие возможности компьютерной обработки, экспресс-анализа и диагностики.

CENTRUL MEDICAL REVIMED

  www.revimed.do.am