CC BY
86
Since
The jounul ofscicntilic ¡irticles
Health
♦ & millennium
Education
УДК 611.81.013
КАЧЕСТВЕННЫЕ И КОЛИЧЕСТВЕННЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ
ВСПЫШЕЧНЫХ ЗРИТЕЛЬНЫХ ВЫЗВАННЫХ ПОТЕНЦИАЛОВ
У ДЕТЕЙ ПРЕДДОШКОЛЬНОГО ВОЗРАСТА
11 2 Ф.А. Хазипова , Л.З. Рашитов , С.И. Низамутдинов
1ГБОУ ВПО «Казанский государственный медицинский университет» МЗ РФ г. Казань, РФ, 420012 2
ООО «Научно-диагностический центр при Казанском государственном медицинском университете » г. Казань, РФ, 420107
Аннотация. Целью работы является изучение структурных особенностей ВЗВП у детей предцошкольного возраста в связи с онтогенезом зрительной системы. Задачами работы являются регистрация качественных и количественных характеристик ВЗВП в возрастной группе пациентов от 1 мес до 4 лет. Малодифференцированная световая стимуляция активирует преимущественно модулирующие образования и системы головного мозга, что делает эту пробу актуальной при тестировании подкорковых, базальных и стволовых структур головного мозга. Разная степень зрелости и функциональной активности составляющих зрительный анализатор структур обусловливает возрастные особенности получаемых в диагностических тестах количественных и качественных показателей вызванных ответов.
Ключевые слова: вспышечные зрительные вызванные потенциалы, онтогенез зрительного анализатора, происхождение компонентов вспышечных вызванных зрительных потенциалов, возрастная динамика вспышечных вызванных зрительных потенциалов.
Актуальность. Электрофизиологический паттерн вспышечных вызванных зрительных потенциалов (ВЗВП) представляет собой интегративное выражение изменчивости электрических полей корковых и подкорковых нейронных образований головного мозга, вовлеченных в перцептивный процесс зрительного анализатора, а также электромагнитных полей его проводящих систем в ответ на предложенный световой стимул, имеющий определенные количественные характеристики. Регистрируемый рисунок зрительных вызванных ответов (ВО) включает определенную череду негативно-позитивных колебаний, представляемых в графическом отображении в виде изолиний. Количественные и качественные характеристики ВО неодинаковы в популяции и у индивидуума, что связано с индивидуальными особенностями онто-
генеза и филогенеза, а также перенесенными или текущими заболеваниями с вовлечением специфических и модулирующих систем зрительного анализатора и представляет наибольший интерес в клинической практике [1; 3—7; 10—13].
В то же время перечень электрофизиологических феноменов ВЗВП закономерен в популяции и генетически детерминирован [8; 10].
Вспышка света, используемая в качестве стимула при проведении ВЗВП, является неспецифическим с точки зрения предметного зрения раздражением. Малодифференцированная световая стимуляция активирует преимущественно модулирующие образования и системы головного мозга, что делает эту пробу актуальной при тестировании подкорковых, базальных и стволовых структур головного мозга. Разная степень зрелости и функ-
—--—
~ 33 ~
циональной активности составляющих зрительный анализатор структур обусловливает возрастные особенности получаемых в диагностических тестах количественных и качественных показателей ВО. В литературе данные о процессе созревания ВЗВП в онтогенезе существенно расходятся, что связано не только с вариабельностью используемых исследователями параметров стимуляции, но и с неустоявшейся стандартизацией компонентов ВЗВП [1; 3; 4; 11; 12].
Целью работы является изучение структурных особенностей ВЗВП у детей в возрасте от 1 мес. до 4 лет.
Задачами работы являются регистрация структурных особенностей ВЗВП в двух возрастных группах пациентов: 1—4 мес. и 4 мес. — 4 года и статистическая обработка полученных результатов в программной среде Excel.
Материалы и методы. Выбор возрастной категории связан со зрелостью перцептивных и модулирующих образований зрительного анализатора. Критерием отбора пациентов в группу служил качественно правильный рисунок ВЗВП, включающий набор ранних негативных и позитивных пиков (P1, N1, P2, N2, P3, N3), а также отсутствие в анамнезе патологии центральной нервной системы и органа зрения.
Нами были проанализированы данные 140 кривых ЗВП на вспышку пациентов в возрасте от 1 до 4 мес. и 168 кривых пациентов в возрасте
от 4 мес. до 4 лет, проходивших обследование в Научно-диагностическом центре при КГМУ. Регистрация ЗВП осуществлялась при помощи 4-ка-нального электронейромиографа «Нейро-МВП-4» производства компании «Нейрософт» (г. Иваново) и соответствующего программного обеспечения. Электроды для записи ЗВП устанавливались по международной системе 10—20 на точки 02 (активный электрод), С2 (референтный) и (заземляющий). Импеданс под электродами не превышал 5 кОм. Для стимуляции использовалась вспышка от матрицы светодиодов, вставленной в специальные очки, плотно прилегающие к лицу и исключающие засветку второго глаза при монокулярной стимуляции. Длительность стимула составляла 5 мс, частота — 1 Гц, длина волны генерируемой вспышки — 640 нм (красный свет), эпоха регистрации — 400 мс, полоса фильтрации — 2—100 Гц. Засвет подавался бинокулярно или монокулярно. Формулируемые кривые являются усредненными по результатам 40—60 регистраций единичных импульсов.
Результаты. Для представления вариабельности данных были рассчитаны средние ошибки средних арифметических амплитуд (РШ1, ШР2, Р2Ш, ШР3, Р3Ш) и интервалов (Р1Р2, Р2Р3) ранних компонентов вспышечных зрительных вызванных потенциалов у детей от 1 до 4 мес и у детей от 4 мес до 4 лет (р < 0,05) (табл. 1).
Таблица 1
Средние значения амплитуд (А) и интервалов (I) компонентов вспышечных зрительных вызванных потенциалов у детей от 1 до 4 мес и у детей от 4 мес до 4 лет
A P1N1, мкВ AN1P2, мкВ AP2N2, мкВ AN2P3, мкВ AP3N3, мкВ IP1P2, мс IP2P3, мс
1—4 м 3,70 ± 0,31 3,31 ± 0,31 2,82 ± 0,28 4,32 ± 0,3 3,19 ± 0,34 39,31 ± 0,78 43,10 ± 0,95
4 м — 4 г 8,50 ± 0,41 13,64 ± 0,64 6,51 ± 0,5 5,68 ± 0,4 7,14 ± 0,43 43,51 ± 0,55 36,86 ± 0,67
Для представления вариабельности данных были рассчитаны средние ошибки средних арифметических (Р < 0,05).
Характерными особенностями количественных показателей функциональной активности центральных зрительных перцептивных и модулирующих образований зрительного анализатора у детей 1—4 месячного возраста являются асимметрия и неустойчивость рисунка Р1-Ш-Р2-компо-нентов, его низкая амплитуда. Относительно большие значения амплитуды комплекса №-Р3-№ также неустойчивы в популяции. Устойчиво реги-
стрируется высокоамплитудная позитивная волна с пиковой латентностью (ПЛ) 180—210 мс и длительностью 50—60 мс (рис. 1).
Рисунок ВЗВП у пациентов в возрасте 4 мес — 4 лет отличается устойчивой регистрацией ранних Р1-Ш-Р2-К2-Р3-№-компонентов, а также поздних ВО. Абсолютные количественные показатели ранних ВО отличаются широким диапазоном значений интервалов и амплитуд (рис. 2—4).
—--—
~ 34 ~
3J *а ж tß ¡а ud ig ж № 2й м гй ® ji ffl w да зй йс iä jjo й й) й sac
—ЗГ\
го к го мне
оба 5 не
усредненная крива» оба 5 не
усредненная кривая пржай 5 не "усредненная крива? правый 5 не усредненная кривая певый 5 не усреднаная кривая певый & не усредненная кривая
РЗ го
Рис. 2. Вспышечные зрительные вызванные потенциалы ребенка Р. 1 года
tu 7 а.7
1К -0
а.« пив а?
flu W 1!« ле 4« ft?_4« ч
20 Hl 2D шВ
aös*:
усреднрняад кривая
левый 5к. ус рейи^ни»нрпЮДа
Рис. 3. Вспышечные зрительные вызванные потенциалы ребенка С. 2 лет
20 не 20 мк© оба 5 не
усредн^ная кривая оба 5 не
усредн^ная кривая правый 5 мс ■усредненная кривая граеый5нс усредн^ная кривая левый 5 не усрепненнэя кривая левый 5 не усредн^ная кривая
Рис. 4. Вспышечные зрительные вызванные потенциалы ребенка Л. 4 лет
~ 35 ~
Рисунок ВЗВП имеет определенные закономерности:
— устойчивый набор позитивно-негативных колебаний на протяжении 400 мс после светового импульса;
— количественные характеристики волнового процесса характерно связаны с возрастными эволюционными изменениями биологической активности центральных образований зрительного анализатора.
Обсуждение. Чередование позитивно-негативных колебаний связано с изменением направления вектора диполей, образуемых деполяризаци-онно-реполяризационными процессами функционально объединенных нейронов разной пространственной ориентации по отношению к регистрирующим электродам. Активными элементами головного мозга, генерирующими электрические и электромагнитные поля, являются клеточные структуры, способные к процессам возбуждения. В первую очередь, это нейроны: аксоны зрительной коры, наружного коленчатого тела (НКТ), неспецифических ядер зрительного бугра, четверохолмия и структур лимбической области (в том числе гиппокампа). Процессы пространственной синхронизации отдельных участков мозга, корковых и подкорковых структур, являются нейрофизиологической основой сложных функциональных взаимодействий.
Особенностью деятельности нервной системы ребенка после рождения является преобладание модулирующих влияний подкорковых образований. Под действием света у новорожденного не возникает даже элементарный зрительный образ, и вызываются, в основном, общие и местные защитные реакции [2]. В зрительной системе цитологическая дифференцировка клеток ретикулярной формации среднего мозга, участвующих в обработке зрительной информации, происходит раньше, чем формируются клетки периферической части зрительного анализатора [9]. Функция головного мозга младенца ограничена врожденной рефлекторной деятельностью (сосание, глотание, дыхание). Обеспечивает работу головного мозга младенцев регулирующая лимбико-ретикулярная система, обусловливающая активность корковых и подкорковых структур, а также адекватную по-
следовательность его развития, поддержание общего уровня активности мозга, организацию синхронной работы нейронных образований, обеспечивающих конкретную форму деятельности. Именно этой модели биологической активности зрительного анализатора при ВЗВП соответствует высокоамплитудная позитивная волна длительностью 50—60 мс с пиковой латентностью 180— 200 мс. Регистрируемые в возрасте до 4 месяцев ранние вызванные потенциалы (ВП) отличаются низкой амплитудой и асимметричными количественными показателями. Функциональная незрелость полушарных перцептивных и когнитивных систем обусловливает приоритет функциональной активности архаичной командной системы среднего мозга. Мощная работа архаичных рефлекторных образований генерирует очаг возбуждения в основании мозга, негативный по отношению к коре головного мозга и подкорковым ядрам. Таким образом, формируется диполь с направлением вектора от отводящего в проекции затылочной области электрода. В результате, при проведении ВЗВП, регистрируется рисунок ВО с характерной позитивной волной. Полученные данные согласуются с данными исследований М.В. Зуевой (2013 г.): «С возрастом форма ЗВП на любой стимул изменяется от одиночного позитивного пика до негативно-позитивного комплекса. При рождении амплитуда главного позитивного пика ЗВП на вспышку (Р2) мала и у доношенных, и у здоровых недоношенных (30 недель) младенцев, а пиковая латентность значительно удлинена. ЗВП на вспышку у младенцев показывает значительную вариабельность по морфологии и латент-ности. Стабильность регистрации Р2 у новорожденных делает их наиболее полезными для использования в педиатрической электрофизиологии зрения. Латентность Р2 новорожденных менее вариабельна, чем амплитуда» [4].
На 2—3 неделе начинается усложнение деятельности зрительной системы, формирование и совершенствование функций предметного, цветового и пространственного зрения. Форменное центральное зрение появляется у ребенка только на 2—3 месяце жизни. Распознавание сложных образов связано с интеллектуализацией зрительного процесса и требует обучения в психологическом
—--—
~ 36 ~
смысле этого слова[2]. В процессе развития головного мозга доминирующие функции переходят к эволюционно более молодым образованиям: НКТ, неспецифическим ядрам зрительных бугров, корковым структурам. Этот процесс сопровождается изменением рисунка ВЗВП. Амплитуда ранних ВП увеличивается, причем сначала активнее Р3-компонент (ПЛ 120—140 мс), что соответствует возрастающей активности неспецифических ядер зрительных бугров. Позже увеличивается амплитуда Р1-Ш-Р2, что соответствует нарастающей активности НКТ и первичной зрительной коры. В течение первых месяцев жизни уменьшается латентность ранних ВП и нивелируется межполу-шарная асимметрия, что связано, очевидно, с процессом миелинизации проводящих структур зрительного анализатора, мозолистого тела в том числе. Необходимо отметить небольшую временную разницу начала формирования Р3-компонента и позднего позитивного компонента, но значительную разницу длительности этих ВО, а также значительную разницу их ПЛ. Это указывает на одновременную активацию двух функциональных систем, воспринимающих зрительный поток. Первая — архаичная активирующая система, вторая связана с модулирующими образованиями зрительных бугров. Неспецифические ядра зрительных бугров функционально тесно связаны с системами жизнеобеспечения, включающими задний гипоталамус, супрахиазмальное ядро, эпифиз, обонятельный мозг, и принимают участие в регуляции физических, биохимических и биологических параметров организма. В отличие от понто-тек-тальных образований, более высокоразвитая модулирующая система зрительных бугров имеет большую вариабельность биологической активности и большую временную оперативность. С этим связаны меньшая длительность Р3-компонента и большая вариативность его амплитудных значений. Поздний позитивный компонент нивелируется с возрастом, что связано с регуляцией, преимущественно тормозного типа, активности среднего мозга эволюционно более молодыми образованиями головного мозга и фактом изменения формирования электромагнитных диполей. Активность зрительных бугров формирует отрицательное поле,
пространственно расположенное выше среднего мозга, но дальше корковых структур от отводящего электрода. Это формирует вектор диполя, соответствующий позитивному Р3-компоненту.
Зрительная система интенсивно развивается в первое полугодие жизни ребенка. В возрасте от 2 до 6 мес. формируются периферические и центральные механизмы сенсорного анализа. Формируются макулярная и фовеолярная области сетчатки, в основном завершается созревание зрительных путей. Миелинизация зрительного нерва и зрительного тракта продолжается постнатально в течение 2 лет. Созревают подкорковые структуры зрительного анализатора. К 6-месячному возрасту объем латерального коленчатого тела человека увеличивается в 2 раза, оставаясь в дальнейшем стабильным в течение жизни. К моменту рождения незрелая зрительная кора содержит полный комплект (подтипы и количество) клеток. Однако в течение 6—8 мес. значительно возрастает размер этих клеток и плотность дендритных отростков. Наблюдается усиление синаптогенеза в зрительной коре с достижением максимальной синаптической плотности приблизительно к 8-месячному возрасту. В первое полугодие жизни ребенка увеличивается ширина коры во всех зрительных полях, происходят дифференциация клеточных элементов зрительной коры и формирование корковых зрительных центров. Существенные структурные изменения происходят и в ассоциативных отделах коры, участвующих в процессе зрительного восприятия. В течение первого года жизни интенсивно формируется височно-теменно-затылочная область, играющая особую роль в идентификации сложных изображений[1]. Функциональная зрелость мозга обусловливает полноценную активность высших полушарных зрительных структур: НКТ, зрительная кора. Начало работы НКТ, соответствующая латентности сверхраннего К-компо-нента, в течение 10 мс достигает максимальной мощности этого специфического зрительного релейного образования с ПЛ 50—60 мс, соответствующей Р1-компоненту. Последующая активизация первичной зрительной коры формирует негативную Ш-волну. Негативность Ш-волны с ПЛ около 80 мс формирует вектор диполя в сторону отводящего электрода. Процесс активизации подкор-
—--—
~ 37 ~
—■--—
ково-корковой зрительной системы определяется функциональной активностью олигосинаптической зрительной системы и модулирующих влияний, таламо-кортикальных и корково-корковых. Интервал Р1-Ш иллюстрирует на приоритетную активность корковых структур. Графический комплекс Р2-№-Р3-Ш отличается менее устойчивыми количественными показателями и относительно небольшими интервалами. Амплитуды Р2-№, №-Р3, Р3-Ш интервалов ВЗВП изменяются относительно независимо друг от друга, что связано с различными составляющими диполей: гиппокампо-корти-кальная, таламо-кортикальная и корково-корковая системы, — и соответствует структурам вторичной и ассоциативной зрительной коры. Необходимо учитывать модулирующие влияния лобной доли, а также эфферентные потоки к глазодвигательным центрам.
Литературные данные также отражают быстрое созревание ответа ЗВП в период младенчества. Латентности компонентов ЗВП быстро (в логарифмической последовательности) укорачиваются во время первых 6 мес жизни [4]. Возрастное уменьшение латентностей ранних и поздних компонентов вспышечных ЗВП идет разными темпами, что объясняется разными сроками созревания дистальной и центральной частей зрительного анализатора. Ранние пики компонентов Р0 и Р1 начинают устойчиво регистрироваться с 3 мес жизни, незначительно изменяясь в более позднем периоде. Поздние пики компонентов N2 и N3 характеризуются выраженной динамикой развития, отражая возрастное совершенствование процессов обработки зрительной информации в коре головного мозга [1]. В возрасте 24 нед для ЗВП на вспышку уже характерен трехфазный ответ с четкими негативными и позитивными компонентами со средней латентностью 67,9, 110 и 158,3 мс [4].
Выводы:
— в течение первых 4 лет жизни центральные образования зрительного анализатора претерпевают закономерные эволюционные перемены функциональной активности;
— у практически здоровых младенцев устойчиво регистрируется поздний позитивный компонент с ПЛ 200 мс, до 4-месячного возраста он нивелируется. В процессе инволюции позднего по-
зитивного компонента появляется и увеличивает амплитуду Р3 компонент.
— у детей в возрасте от 1 до 4 мес ВЗВП характеризуются высокоамплитудной позитивной волной с ПЛ 200 мс и низкоамплитудными асимметричными малодифференцированными N1-P2-N2 компонентами, меньшими показателями интервала Р1Р2 по сравнению с интервалом Р2Р3
— в возрасте от 4 мес. до 4 лет отчетливо увеличивается амплитуда ранних вызванных ответов (P1N1, N1P2, P2N2), рисунок ранних вызванных ответов становится симметричным, увеличивается соотношение интервалов P1P2/P2P3.
ЛИТЕРАТУРА
1. Аветисов С.Э., Кащенко Т.П., Шамшинова A.M. Зрительные функции и их коррекция у детей. М.: Медицина, 2005.
2. Аветисов Э.С., Ковалевский Е.И., Хватова A.B. Руководство по детской офтальмологии. М.: Медицина, 1987.
3. Зенков Л.Р., Ронкин М.А. Функциональная диагностика нервных болезней. М.: МЕДпресс-информ, 2004.
4. Зуева М.В. Развитие зрительной системы, созревание ЭРГ и ЗВП // Заболевания сетчатки и зрительного нерва у детей: материалы III школы клинической электрофизиологии зрения, 30 сен. 2013 г. М., 2013. С. 4—12.
5. Зыков В.П., Мосин И.М., Сафронов Д.Л. и др. Зрительные вызванные потенциалы у больных эпилепсией в раннем возрасте // Эпилепсия и пароксизмальные состояния. 2009. Т. 1, № 1. С. 14—20.
6. Колкер И. А. Зрительные вызванные потенциалы в неврологии // Международный неврологический журнал. 2006. № 5 (9). http://www.mif-ua.com/archive/ article/2411 (дата обращения: 12.12.15).
7. Кошелев Д.И., Галаутдинов М.Ф., Вахмяни-на A.A. Опыт применения зрительных вызванных потенциалов на вспышку в оценке функций зрительной системы // Вестник ОГУ. 2014. № 12 (173). С. 181—187.
8. Марютина Т.М. О генотипической обусловленности вызванных потенциалов человека. В кн.: Проблемы генетической психофизиологии / Под ред. Б.Ф. Ломова, И.В. Равич-Щербо. М.: Наука, 1978. С. 72—93.
9. Сомов Е.Е. Клиническая офтальмология. М.: МЕДпресс-информ, 2012.
10. Шагас Ч. Вызванные потенциалы мозга в норме и патологии. М.: Мир, 1975.
11. Шамшинова A.M. Электроретинография в офтальмологии. М.: Медика, 2009.
—--—
~ 38 ~
12. Lenassi E., Likar K., Stirn-Kranjc B., Brecelj J. VEP maturation and acuity in infants and preschool children // Doc. Ophthalmol. 2008. Vol. 117(2). P. 111—120.
13. Recommended standards for visual evoked potentials // Guideline 9B: Guidelines on Visual Evoked Potentials. 2008. American Clinical Neurophysiology Society.
QUALITATIVE AND QUANTITATIVE INDICATORS OF FLASH VISUAL EVOKED POTENTIALS IN CHILDREN OF PRE-PRESCHOOL AGE
F.A. Khazipova1, L.Z. Rashitov1, S.I. Nizamutdinov2
1SBEIHPE "Kazan State Medical University" of the Russian Federation Ministry of Health Kazan, Russia, 420012
2LLC "Research and Diagnostic Center of Kazan State Medical University" Kazan, Russia, 420107
Annotation. The aim of this report research is to study the structural features fVEP in children of pre-preschool age due to the ontogenesis of the visual system. The objectives of the work are the registration of qualitative and quantitative characteristics of fVEP of patients group in the age from 1 to 4 years. Undifferentiated light stimulation activates mainly modulating formations and system of the brain, which makes this an actual sample for testing subcortical, basal and stem of the brain. Different degrees of maturity and functional activity of components of the visual analyzer structures determines the age features resulting in diagnostic tests of quantitative and qualitative indicators of evoked responses. Key words: flash visual evoked potentials, ontogenesis of visual analyzer, genesis of the components of flash visual evoked potentials, age-related changes in visual evoked potentials.
REFERENCES
1. Avetisov S.Je., Kashhenko T.P., Shamshinova A.M. Zritel'nye funkcii i ih korrekcija u detej. Moscow, Medicina, 2005.
2. Avetisov Je.S., Kovalevskij E.I., Hvatova A.V. Ru-kovodstvo po detskoj oftal'mologii. Moscow, Medicina, 1987.
3. Zenkov L.R., Ronkin M.A. Funkcional'naja diag-nostika nervnyh boleznej. Moscow, MEDpress-inform, 2004.
4. Zueva M.V. Razvitie zritel'noj sistemy, sozrevanie JeRG i ZVP. Zabolevanija setchatki i zritel'nogo nerva u detej: materialy III shkoly klinicheskoj jelektrofiziologii zrenija, 30 sen. 2013 g. Moskow, 2013. S. 4—12.
5. Zykov V.P., Mosin I.M., Safronov DL. i dr. Zritel'nye vyzvannye potencialy u bol'nyh jepilepsiej v rannem vozraste. Jepilepsija i paroksizmal'nye sostojanija. 2009. T. 1, № 1. S. 14—20.
6. Kolker I.A. Zritel'nye vyzvannye potencialy v ne-vrologii. Mezhdunarodnyj nevrologicheskij zhurnal. 2006. № 5 (9). http://www.mif-ua.com/archive/article/2411 (data obrashhenija: 12.12.15).
7. Koshelev D.I., Galautdinov M.F., Vahmjanina A.A. Opyt primenenija zritel'nyh vyzvannyh potencialov na vspyshku v ocenke funkcij zritel'noj sistemy. Vestnik OGU. 2014. № 12 (173). S. 181—187.
8. Marjutina T.M. O genotipicheskoj obuslovlennosti vyzvannyh potencialov cheloveka. V kn.: Problemy geneti-cheskoj psihofiziologii. Ed. B.F. Lomova, I.V. Ravich-Shherbo. Moscow, Nauka, 1978. S. 72—93.
9. Somov E.E. Klinicheskaja oftal'mologija. Moscow, MEDpress-inform, 2012.
10. Shagas Ch. Vyzvannye potencialy mozga v norme i patologii. Moscow, Mir, 1975.
11. Shamshinova A.M. Jelektroretinografija v oftal'mologii. Moscow, Medika, 2009.
12. Lenassi E., Likar K., Stirn-Kranjc B., Brecelj J. VEP maturation and acuity in infants and preschool children. Doc. Ophthalmol. 2008. Vol. 117(2). P. 111—120.
13. Recommended standards for visual evoked potentials. Guideline 9B: Guidelines on Visual Evoked Potentials. 2008. American Clinical Neurophysiology Society.
39
