Электрофизиологические подходы к ранней и дифференциальной диагностике болезни Паркинсона

В целом ряде случаев клиническая электроэнцефалография (ЭЭГ) является необходимым звеном при дифференциальной диагностике и при оценке проводимого лечения. В других случаях результаты менее информативны, потому что обнаруживаемые патологические изменения ЭЭГ недостаточно специфичны, чтобы на их основе поставить надежный диагноз. Возможно, однако, для разных типов мозговой патологии необходимо использовать различные, адекватные для каждого случая методы анализа ЭЭГ.

Одной из актуальных проблем клинической электроэнцефалографии является исследование особенностей ЭЭГ пациентов на разных стадиях развития заболевания. При этом наиболее важным для диагностики представляется поиск ЭЭГ-маркеров самых ранних признаков патологии мозга. В целом ряде работ было отмечено, что для болезни Паркинсона (БП) характерно снижение частоты доминирующих ритмов ЭЭГ и изменение относительной мощности основных частотных диапазонов. Эти результаты были получены с помощью традиционных методов спектрального анализа. Кроме этого, при исследовании ЭЭГ пациентов на ранних этапах развития БП в некоторых работах, проведенных с использованием нелинейных методов анализа, было обнаружено повышение величины энтропии сигнала. По мнению авторов, это могло быть ранним признаком патологического рассогласования работы различных структур головного мозга.

Правильная диагностика ранних клинических проявлений болезни Паркинсона (БП) до сих пор является достаточно трудной задачей. Признаки самых ранних стадий этого заболевания весьма многочисленны, однако в большинстве случаев они лишь относительно специфичны, каждый из них может встречаться и при другой мозговой патологии. Информативными для диагностики болезни Паркинсона считаются современные методы нейровизуализации, однако они очень дороги и не могут широко использоваться во врачебной практике. Доступные и достаточно распространенные методы клинической электроэнцефалографии (ЭЭГ) применяются при обследовании пациентов с БП уже в течение пяти десятилетий, но до последнего времени успехи в этой области были достаточно скромными. Уже в первых работах было отмечено, что для пациентов с БП характерно снижение частоты доминирующего ритма ЭЭГ.

Достаточно критическое отношение к данным, полученным при БП на основе традиционной клинической записи ЭЭГ, связано с тем, что электроэнцефалограмма отражает прежде всего электрические процессы, происходящие в коре головного мозга, и может лишь косвенно свидетельствовать о тех патологических процессах и функциональных перестройках, которые происходят в сложных корково-подкорковых сетях при развитии заболевания.

Успеху понимания взаимосвязи патологических изменений ритмической электрической активности и специфических нарушений в структурах мозга, связанных с моторными функциями, способствовали исследования, проведенные в клинических условиях у пациентов, которым в терапевтических целях были имплантированы электроды в различные базальные ядра. Кроме стимуляции стриатума, субталамуса и некоторых других структур эти электроды использовались также для регистрации электрической активности. Одновременно проводилась запись ЭЭГ и оценка типа и степени моторных нарушений. В последнем подробном обзоре этих работ была рассмотрена электрическая активность в очень широком частотном диапазоне: от θ-колебаний до осцилляций частотой в 200-350 Гц. Наибольшее внимание уделено высокочастотному диапазону. Доказана взаимосвязь выраженности β- и γ-полосы ЭЭГ с дефицитом дофамина в мозге, показанакорреляция мощности β-диапазона в субталамусе с глубиной патологических изменений моторной сферы. Патологическое усиление β-диапазона ЭЭГ зависит от типа моторных нарушений, оно наблюдается при дискинезии и ригидности и не коррелирует с тремором. Следует специально отметить, что пациенты, которым были имплантированы электроды в мозг и у которых анализировались ЭЭГ субталамуса, стриатума и таламуса и рассматривались корреляции активности коры и базальных структур, находились на достаточно поздних стадиях БП.

Что касается α- и θ-частотных диапазонов, то в литературе достаточно подробно представлены данные о связи θ-активности разных структур мозга с тремором. Четкие пики θ-активности, коррелирующие с частотой тремора (или гармониками этой частоты), обнаружены в субталамусе, бледном шаре, таламусе. Тета-ритм, отражающий ритмику тремора, с помощью магнитной энцефалографии (МЭГ) обнаруживается в контралатеральной моторной коре, премоторной области, соматосенсорной области, а также в мозжечке. На основании электрофизиологических и морфологических данных можно предположить наличие осцилляторов тремора в нервной сети «базальные ганглии-таламус-кора».

Почти все работы, связанные с анализом особенностей ЭЭГ при БП, традиционно использовали для анализа преобразование Фурье, которое рассматривает ЭЭГ как стационарный процесс и дает средние данные о частотном составе ЭЭГ за анализируемый отрезок времени. Исключением являются лишь некоторые работы, в которых были использованы нелинейные методы анализа и обнаружено повышение энтропии сигнала при развитии патологии.

В настоящее время появляются новые подходы к анализу ЭЭГ. В частности, появляются работы, использующие различные варианты вейвлет-преобразований при самых разных патологиях мозга. Такой подход открывает новые возможности, потому что позволяет подробно исследовать ЭЭГ в ее динамике. В работе вейвлет-преобразование было применено для анализа ЭЭГ пациентов с болезнью Паркинсона в ранней стадии. Так же как и в работах, выполненных с помощью спектрального анализа, было отмечено достоверное снижение частоты доминирующего диапазона ЭЭГ. Однако наиболее интересным результатом была обнаруженная в этой работе дезорганизация, нестабильность во времени вейвлет-спектрограмм ЭЭГ, особенно ярко выраженная в доминирующем частотном диапазоне. Эти данные согласуются с хорошо известными литературными данными о том, что характерной чертой БП признается синдром дезинтеграции, проявляющийся на разных системных уровнях, прежде всего в двигательной сфере.

В связи с такими представлениями об особенностях электрической активности мозга при БП была предпринята разработка новых методов анализа, позволяющих оценивать частотно-временную и пространственно-временную динамику сигналов. Вейвлет-преобразование ЭЭГначали использовать для анализа электрической активности мозга еще в девяностые годы. Однако этот высокоинформативный метод анализа до сих пор не получил достаточно широкого практического применения, по-видимому, вследствие того, что в нем вейвлет-преобразования применяются лишь для визуализации частотно-временной динамики ЭЭГ. Вместе с тем, существует целый ряд разработок, показывающих адекватность этого метода для диагностики и предсказания патологических нарушений мозговой активности, например при различных видах эпилепсии.

В этой связи количественная оценка частотно-временных спектрограмм ЭЭГ, таких как межполушарная асимметрия, наличие θ-ритма, степени дезорганизации и др., может быть полезным инструментом для исследования особенностей электрической активности мозга на ранних стадиях БП. Ниже будут представлены методы количественной оценки вейвлет спектрограмм, в первую очередь оценки степени их дезорганизации, и результаты применения этих методов для анализа частотно-временных особенностей ЭЭГ пациентов с БП на ранних и более поздних этапах развития данного заболевания.