CC BY
5
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
УДК 613.155.3-07:612.825.014:423-078
КОГЕРЕНТНЫЙ РЕГИСТРАТОР ПЕРВИЧНЫХ ОТВЕТОВ КОРЫ ГОЛОВНОГО МОЗГА НА ВНЕШНИЕ РАЗДРАЖИТЕЛИ
Г. А. Егоренков, М. X. Хачатурян, Н. М. Боглевская Московский научно-исследовательский институт гигиены им. Ф. Ф. Эрисмана
В гигиенических исследованиях, проводимых в последние годы для установления предельно допустимых концентраций (ПДК) токсических веществ, нашли широкое распространение современные электрофизиологические методы изучения функционального состояния центральной нервной системы. Работами Г. Д. Смирнова, Н. М. Боглевской, Л. М. Пучинской и др. показано, что одним из наиболее чувствительных электрофизиологических критериев функционального состояния коры головного мозга могут служить вызванные или реактивные потенциалы. Они представляют собой электрический феномен, выражающий локальное и синхронное возбуждение группы нейронов коры или подкорковых образований в ответ на афферентное или электрическое раздражение. Круг явлений, включаемый в разряд вызванных потенциалов, очень многообразен. Наиболее четким и общепринятым является определение первичного ответа — потенциала, возникающего в соответствующей проекционной зоне коры при раздражении классического специфического афферентного пути, адресованного этой зоне (А. И. Ройтбак, и др.), или при афферентных раздражителях (Аёапек).
Однако выделение первичных ответов затруднено, поскольку они маскируются фоновой электрической активностью и часто оказываются по амплитуде намного меньше фоновой энцефалограммы (ЭЭГ). Для выделения вызванных потенциалов применяют методы, связанные с накоплением и усреднением измерений. Один из наиболее современных методов выделения слабых вызванных потенциалов — это метод когерентного анализа ЭЭГ, предложенный В. А. Кожевниковым (В. А. Кожевников; В. А. Кожевников и Р. М. Мещерский). Метод основан на выделении полезных ответов (вызванных потенциалов), систематически связанных со стимулами, на фоне шума (спонтанной ЭЭГ). Периодически повторяющиеся первичные ответы на раздражитель имеют примерно одну и ту же форму и возникают с более или менее постоянным латентным периодом, а спонтанные колебания происходят хаотично. Ввиду этого при суммировании множества записей подобные ответы выделятся, спонтанные же колебания погасятся. Для этого образуются трехмерные растровые структуры: время — номер измерения — величина биосигнала. На неподвижную пленку фотографируют экран осциллографа, луч которого перемещается по горизонтали с помощью развертки, синхронизированной с раздражителем. Перед каждым новым раздражителем происходит смещение луча на одну позицию по вертикали. ЭЭГ регистрируется путем яркостной модуляции луча.
При такой регистрации биосигнала зернистость фотопленки вызывает дополнительный шум. Однако величина этого шума значительно
меньше уровня измеряемого сигнала. Так, если размер рабочей части экрана равен 100X100 мм2, а масштаб изображения его на стандартном фотокадре 24X36 мм составляет 1 :5, то при регистрации 130
100 п 1С.
строк на кадре каждая из них займет 130х5 - 0,154 мм, что соответствует разрешающей способности 1/0,154 + 6,5 мм-1. При разрешающей способности фотопленки 75 линий на 1 мм уровень вносимого шума ле-6 5
жит на 7'5 =0,0875 = 21 дб ниже уровня измеряемого сигнала.
В методе когерентного приема предельное улучшение отношения сигнал/шум подчиняется основному соотношению, известному из статистики, и оказывается пропорциональным корню квадратному из числа усредняемых измерений. Из этого соотношения вытекает снижение порога обнаружимости на 3 дб при каждом удвоении числа измерений. При 130 строках получается семикратное удвоение числа измерений, что составит снижение порога обнаружимости на 3X7 = 21 дб.
В. А. Кожевниковым и Р. М. Мещерским предложен ряд схем изменений и переделок серийно выпускаемой аппаратуры для применения когерентного метода анализа ЭЭГ. Наиболее подходящи для этого осциллографы типа ЭНО-1 (С 1-4). Однако они предназначены для других целей и отсутствуют во многих электрофизиологических лабораториях. Поэтому по предложению руководителя лаборатории медицинской радиоэлектроники Г. М. Эрдмана мы разработали прибор, предназначенный исключительно для когерентного приема. Прибор, изготовление которого доступно техникам средней квалификации, состоит из управляющего блока, где формируются развертки, смещение строк, запускающий и калибрационный импульсы, метки времени; блока индикатора (трубка 18Л047А), блока питания (УИП-1, СИП-1) и фотометрирующего устройства. Характеристики его таковы: 2 одновременно регистрируемых процесса; развертка, ждущая с запуском от внутреннего задающего или внешнего генератора импульсов положительной полярности с амплитудой 15 в; частота следования импульсов внутреннего задающего генератора 0,1—25 гц; длительность ждущей развертки 40 мсек—1 сек.
Прибор вырабатывает двухполярный синхронизирующий импульс, задержанный относительно начала развертки, с амплитудой 0—50 в и длительностью 50 мсек, предназначенный для запуска внешних устройств (например, фотостимуляторов). Имеется внутренний генератор меток времени с длительностями от 2,5 до 40 мсек. Можно работать «пакетами» импульсов по 4 в каждом «пакете».
Принципиальная электрическая схема прибора (без блока питания) приведена на рис. 1, а режимы работы ламп — в таблице.
Внутренний задающий генератор собран на лампе Л1ТП-0,1/0,3. В те моменты, когда тиратрон Л1 проводит, на его катоде образуется узкий остроконечный импульс, запускающий реле задержки на лампе Л26Н1П. Отрицательным фронтом импульса задержки, снимаемого с катода Лг, запускается генератор развертки, собранный по схеме генератора Паккла, на лампах Лб—Лэ. Длительность развертки регулируется грубо переключением зарядных конденсаторов, а плавно — изменением напряжения на экранной сетке лампы Л9. С правой (по схеме) половины лампы Лз, являющейся катодным повторителем, напряжение пилообразной формы подается на оконечный усилитель горизонтальной развертки на лампах Л!0—Лц6П14П. Аноды ламп гальванически связаны с горизонтально отклоняющими пластинами обоих каналов трубки 18Л047А. Луч перемещается вдоль горизонтальной оси изменением напряжения на управляющей сетке лампы Ли.
Положительным фронтом импульса задержки запускается кипп-реле на лампе Л36НШ, формирующее синхронизирующий импульс.
Таблица напряжений и режимов работы ламп1
Лампа Напряжение (в в)
номера выводов ламп
I 2 3 4 5 6 7 8 9
Л1ТГ1-0.1/0.3 105 2,4 4,5 _
Л2 6Н1П 220 5 20 6,3 6,3 150 —3,6 20 —
Л3 6Н1П 240 — 16 6,3 6,3 80 16 16 —
Л4 6Н1П 130 — + 2 6,3 6,3 320 — 11 —
Л6 СГ4С — 220 320 — 320 — 320 — —
Л. 6Ж2П — 2,2 6,3 6,3 180 165 —19 — —
Л7 6Ж2П — 3,4 6,3 6,3 130 165 1,1 — —
Л„ 6Н1П 320 —130 182 6,3 6,3 320 182 180 —
Л» 6Ж1П — 3,6 6,3 6,3 180 100 — — —
Лю 6П14П — 2 33 6,3 6,3 — 250 — 350
Ли 6П14П — 1,2 24 6,3 6,3 — 280 — 350
Л12 6Н1П 320 — 24 6,3 6,3 110 1,2 24 —
Л13 6Н1П 320 1,5 24 6,3 6,3 320 — 8 —
Л16 6П14П — 8 11,0 6,3 6,3 — 240 — 115
Ль, 6П14П — 1,7 10,5 6,3 6,3 — 300 — 115
Л17 6Ж1П — 0,2 6,3 6,3 190 24 — — —
Л18 6П14П — — 5 6,3 6,3 — 80 — 162
Л19 6Н1П 125 20 40 6,3 6,3 140 14 40 —
Л2о 6Н1П 125 20 40 6,3 6,3 140 14 40 —
Ли 6Х2П 320 140 6,3 6,3 320 — 120 — —
Ли 6Х2П 320 140 6,3 6,3 320 — 120 — —
Л24 6Н1П 320 — 30 6,3 6,3 200 4 30
1 Данные таблицы сняты прибором ТТ-1 при следующих условиях: 1) внутренний генератор включен; 2) смещение строк «выключено*; 3) оба луча находятся в центре экрана ЭЛТ; 4) длина развертки 100 мм; 5) частота следования импульсов задающего генератора 25 гц; 6) длительность развертки 40 м/сек; 7) генератор меток «включен», длительность метки минимальная; 8) схема счета импульсов «выключена»; 9) модуляторы ЭЛТ замкнуты на корпус прибора.
Левая половина лампы Л46Н1П — усилитель синхронизирующего импульса, а правая — фазоинвертер.
Продифференцированным имиульсом задержки запускается счетная схема на лампах Лю—Л23, которая отсчитывает 4 импульса; после этого гаснет неоновая лампочка Л23МН-8, включенная в схему совпадения на 2 входа. Катушка реле РПБ-7, находящаяся в цепи Л23, обесточивается и размыкаются контакты реле, находящиеся в цепи анода тиратрона Ль Задающий генератор затормаживается. Счетная схема возвращается в исходное состояние нажатием кнопки К, устанавливающей эту схему на нуль. Включением счетной схемы осуществляется переход на режим работы «пакетами» импульсов.
Схема смещения строк по вертикали состоит из заторможенного мультивибратора на лампе Л126НШ и накопительной схемы на лампе Л13Б6НЩ. Длительность импульса заторможенного мультивибратора выбирается с таким расчетом, чтобы к моменту появления синхронизирующего импульса все переходные процессы, связанные с перемещением луча на одну позицию по вертикали, закончились. Расстояние между строками определяется постоянной времени заряда накопительной емкости С и регулируется сопротивлением Я. Следует брать накопительный конденсатор с большим сопротивлением утечки, так как в противном случае будет наблюдаться веерообразное схождение строк к концу развертки. Удовлетворительные результаты получают при применении конденсаторов типа КБГ-МН 2,0X200 в. Тиратрон Ли МТХ-90 является ключевым элементом. С выхода накопительной схемы накопленный потенциал подается на управляющую сетку оконечного вертикального усилителя на лампах Л15 и Л1б6Ш4П. Перемещение луча по вертикали достигается изменением напряжения на управ-
4 Гигиена и санитария, № 2
49
ТП-О'/ОЗ-Л
бН1п-/гг енш-/>4
Щ
Г
вж?о.-47 аиа-^ елш-/г/а аллпл.
4 ■^ШГ4 ~""7—• ■
Шг'у,
Бшл/г^
гС^р-!-
Рис. 1. Принципиальная электрическая схема прибора для анализа ЭЭГ когерентным методом.
Объяснения в тексте,
ляющей сетке Л16. На нее подается еще импульс с триггера Л6—Л7, входящего в состав генератора развертки, уводящий луч за край экрана во время обратного хода развертки. Аноды ламп оконечного усилителя гальванически связаны с вертикально отклоняющими пластинами трубки 18Л047А.
Генератор калибрационного импульса собран на лампе Л246ШП,. а генератор меток времени — на лампах Л176ЖШ, Л^бПМП, Л]за 6НП1 и Л25 ТП6/2 по схеме двухкаскадного резистивного усилителя с Г-образным ЯС четырехполюсником в цепи обратной связи. Во время обратного хода развертки напряжения, снимаемого с катода Л1за, недостаточно для возникновения колебаний. Во время прямого хода развертки напряжение на катоде Л^а возрастает до величины, достаточной для возникновения колебаний. Необ-ходимый для работы генератора меток перепад напряжений обеспечивается триггером Лб—Л7. Та-ким образом, метки существуют
Рис. 2. Последовательный ряд осциллограмм фоновой активности мозга крысы, зарегистрированной методом яркостной модуляции луча.
Рис. 3. Серия первичных ответов, проявляющихся в вертикальных
столбиках. а — регистрация электрического ответа мозга крысы на короткие световые вспышки (частота вспышек 1 гц, интенсивность 6,8 • 10"1 дж); б — результаты фотометрической обработки кадра, представленного на рис. 3, а.
только во время прямого хода развертки. Термистор ТП6/2 — элемент температурной стабилизации. Кроме того, для повышения стабильности работы схемы каждый каскад генератора охвачен отрицательной обратной связью на току.
Исследуемый биосигнал подается на модуляторы трубки 18Л047А непосредственно или через переходное устройство, если усилитель биосигналов имеет только симметричный выход. Амплитуда модулирующего сигнала составляет 0,5—2 в (зависит от исходного уровня яркости).
Мощности, потребляемые прибором: от источника, питающего-оконечные каскады усилителей,—420 вХ120 ма = 50 вт; от источника, питающего управляющий блок,—320 вХ120 ма=40 вт; от источника отрицательного напряжения — 300 вХ2 ма = 0,6 вт.
В ходе испытания прибора регистрировали биоэлектрическую активность коры головного мозга крыс. Во время опытов животных фиксировали в станке, в затемненной звукозаглушенной экранированной камере. Потенциалы отводили от зрительной области коры головного мозга биполярным способом посредством вживленных (экстрадураль-но) нихромовых электродов диаметром 0,5 мм, покрытых бакелитовым лаком. Световую стимуляцию осуществляли серийным фотостимулятором Эстергомского завода (Венгрия). Частота раздражения составляла 1 гц, длительность вспышки 75 цсек, продолжительность раз-
4*
51;
дражения 1 мин., интенсивность вспышки 6,8- Ю-2 дж. Источник света располагался в 1 м от глаз испытуемого животного.
Фоновая энцефалограмма, зарегистрированная описанным прибором, приведена на рис. 2. Серия первичных ответов, проявляющихся в вертикальных столбиках, зарегистрирована на рис. 3, а; результаты фотометрической обработки кадра, показанного на рис. 3, а, представлены на рис. 3, б. Хорошо видны все фазы первичного ответа.
Выводы
1. Описанный прибор позволяет производить анализ ЭЭГ когерентным методом и выделять вызванные потенциалы из фоновой ЭЭГ.
2. Прибор дает возможность оценивать латентные периоды вызванных потенциалов и временные соотношения фаз в вызванном потенциале.
3. Прибор может быть использован для оценки изменения вызванного потенциала под влиянием разных факторов внешней среды.
ЛИТЕРАТУРА
Кожевников В. А. Авт. свид № 124543. Бюлл. изобрет., 1959, 23. — Кожевников В. А., Мещерский Р. М. Современные методы анализа электроэнцефалограммы. М., 1963. — Пучинская Л. М. Локальные изменения на свет в электроэнцефалограмме человека. Дисс. канд. М., 1963. — Ройтбак А. И. Биоэлектрические явления в коре больших полушарий. Тбилиси, 1955. — Смирнов Г. Л. Электрические явления в центральной нервной системе и их изменения при некоторых фармако-хими-ческих воздействиях на тканевый метаболизм. Автореф. дисс. докт. М., 1957. — Описания и инструкции по пользованию осциллографами. — С i g а n е k L., Electroenceph. Clin. Neurophysiol., 1959, v. 11, р. 65.
Поступила 3/VI 1966 г.
УДК 614.72:66.062.714.2-074:543.42.062
СПЕКТРОФОТОМЕТРИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДИБУТИЛФТАЛАТА В ВОЗДУХЕ В ПРИСУТСТВИИ ВИНИЛАЦЕТАТА И УКСУСНОЙ КИСЛОТЫ
С. К. Ненашева
Московский научно-исследовательский институт гигиены им. Ф. Ф. Эрисмана
Для определения дибутилфталата предложено 2 колориметрических метода (М. Н. Кузьмичева). Один из них основан на получении гидроксамовых кислот с последующим определением с хлорным железом, а другой — по реакции с пара-диметилбензальдегидом.
Нами исследовалась возможность определения дибутилфталата спектрофотометрическим методом. Для этого мы использовали спектрофотометр СФ-4А. В качестве растворителя взяли этиловый спирт, измерение проводили в кюветах с рабочими гранями 1 см. Спектральная характеристика раствора дибутилфталата с содержанием от 5 до 50 мкг/мл представлена на рис. 1. При этом использованы средние данные из 4 измерений. Из рис. 1 видно, что максимум поглощения имеет место при длине волны 225 ммк. Чувствительность определения 5 мкг в 3,5 мл.
На основании полученных данных нами составлен калибровочный график для определения дибутилфталата при указанной длине волны (рис. 2); график показывает прямолинейную зависимость величины оптической плотности от концентрации дибутилфталата.
Для проверки воспроизводимости результатов приготовляли в ла-
