Влияние внешних физических воздействий на биоритмы человеческого мозга

МОСКОВСКИЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ  УНИВЕРСИТЕТ

им. Н.Э. БАУМАНА

РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовой работе

«Влияние физических внешних воздействий на биоритмы человеческого мозга»

Дисциплина «Биофизика»

_____________________________________________________________________________

Москва   2011г.

Введение

Цель работы — Рассмотреть мозг как генератор электрических колебаний ,  систематизировать современные данные о биоритмах человеческого мозга и о  возможности управления ими с помощью внешних физических воздействий.

Мозг человека самый сложный  объект во Вселенной. Чем больше мы понимаем, как он устроен, тем лучше мы можем лечить его заболевания.

Под мозгом понимают нечто большее, чем знакомое анатомам серо-розовое  желе. Один крупный физиолог назвал мозг «чудесным ткацким станком». Другой уподобил его спокойному озеру, на котором некоторые пульсирующие системы создают волнообразные рисунки. Первый образ напоминает нам, что волшебство может быть функцией механизма. Второй приглашает ступить на поверхность чего-то, подвластного штормам и более глубокого, чем мы думаем.

    Биоритмы мозга и способы влияния на них необходимо изучать чтобы диагностировать возможные заболевания, связанные с их нарушением.

    Образ жизни современного человека часто нарушает естественные суточные ритмы: необходимость рано вставать или поздно ложиться. А ведь на протяжении веков  люди вставали с восходом солнца и ложились спать на закате.

    Кроме того, на мозг  современного человека оказывают  влияние внешние электромагнитные поля искуственного происхождения, отличные от привычных полей земли и планет,  стоячие электромагнитные волны низких и сверхнизких частот между поверхностью Земли и ионосферой (резонансы Шумана).

Возникновение ЭЭГ

Факт генерации электрического тока самим мозгом открыл английский врач Р. Картон в 1875  году. Далее знания были расширены Ферьером в экспериментах.

Рис1 «Линия записи представляла собой колебания с частотой около 10 в секунду»

А – одна из ранних записей, сделанных Бергером; б – запись, сделанная в современной лаборатории( виден тоже повторяющийся каждые 10 секунд сигнал ЭЭГ)

Для двух поколений физиологов работы Павлова были единственным источником информации о физиологии мозга. Тем  временем произошло другое большое  событие в истории физиологии в 1928г. Бергер  ввёл в практику лабораторий метод исследования электрической активности мозга, который обещал стать столь же точным, как изменения рефлексов у Павлова. Первое в Англии обсуждение возможностей клинической электроэнцефалографии состоялось в 1929 г. в Лондоне. Однако тогда открыте Бергера не получило признания. Лишь несколько лет спустя стало ясно, насколько важен был этот шаг.[1]

Электроэнцефалогрфия

Электроэнцефалография(ЭЭГ)-метод  исследования суммарной электрической активности головного мозга. С помощью ЭЭГ можно выявить локализацию органических поражений мозга, оценить его функциональную активность.

В стволе мозга и в передних отделах  лимбической системы имеются  ядра, активация которых приводит к изменению уровня функциональной активности практически всего мозга. Эти образования подразделяются на восходящие(активирующие) системы и подавляющие(тормозящие) системы. Активирующие системы расположены на уровне ретикулярной формации среднего мозга и в преоптических ядрах переднего мозга, а подавляющие — главным образом в продолговатом мозге, нижних отделах моста и неспецифических таламических ядрах. Активирующие системы вызывают повышение уровня функциональной активности мозга, а тормозящие — снижение уровня бодрствования, вплоть до засыпания.

Возбуждение активных ретикуло-кортикальных систем приводит к возникновению  на ЭЭГ реакции десинхронизации, вырвжающейся появлением нерегулярной высокочастотной и низкоамплитудной активности. При сижении активности мозга сокращается афферентный приток, при этом отдельные нейроны мозга функционально обьединяются в популяции с синхронизированной активностью, что отражается на ЭЭГ регулярными медленными и высокоамплитудными колебаниями.

Распространение возбуждения в  мозге, изменение потенциалов на мембранах нейронов создают неоднородное в пространстве и изменяющееся во времени электрическое поле. В связи с этим между двумя точками мозга, а также между точками мозга и другими тканями организма возникает разность потенциалов, которая и регистрируется с помощью метода ЭЭГ.

рис2. Система расположения электродов по системе  «10-20%»

рис 3. измерение частоты  и амплитуды на ЭЭГ

Природа биоритмов человеческого  мозга и процессов, отражением которых  эти биоритмы являются

 В различных состояниях своей активности, мозг работает на разных частотах.  У разных        диапазонов частот есть названия, соответствующие разным буквам греческого алфавита. Можно воздействовать на работу мозга при помощи специальных методик, использующих эти свойства.

     Каждая из частот  имеет важную функцию.  

Бета-волны — самые быстрые. Их частота варьируется, в классическом варианте, от 14 до 42Гц (а по некоторым современным источникам, - более чем 100 Герц). В обычном бодрствующем состоянии, когда мы с открытыми глазами наблюдаем мир вокруг себя, или сосредоточены на решении каких-то текущих проблем, эти волны, преимущественно в диапазоне от 14 до 40 Герц, амплитудой до 15 мкВ, они доминируют в нашем мозге. Бета-волны обычно связаны с бодрствованием, пробужденностью, сосредоточенностью, познанием и, в случае их избытка, - с беспокойством, страхом и паникой. Недостаток бета-волн связан с депрессией, плохим избирательным вниманием и проблемами с запоминанием информации.

    Ряд исследователей обнаружили, что некоторые люди имеют очень высокий уровень напряжения, включая высокую мощность электрической активности мозга в диапазоне быстрых бета волн, и очень низкую мощность волн релаксации в альфа и тета диапазоне. Люди такого типа так же часто демонстрируют характерное поведение, как курение, переедание, азартные игры, наркотическую или алкогольную зависимость. Это обычно успешные люди, потому что гораздо более чувствительны к внешним стимулам и реагируют на них значительно быстрее, чем остальные. Но для них ординарные события могут показаться крайне стрессовыми, заставляя искать способы понижения уровня напряжения и тревоги через прием алкоголя и наркотиков.

    Повышенный уровень напряжения  – это одна из разновидностей  нарушения баланса нейрорегуляторов  в организме. Очевидно, что у таких людей соответствующая стимуляция мозга может значительно понизить уровень бета активности и, соответственно, повысить релаксирующие альфа и тета ритмы.

   Альфа-волны возникают, когда мы закрываем глаза и начинаем пассивно расслабляться, не думая ни о чем. Биоэлектрические колебания в мозге при этом замедляются, и появляются “всплески” альфа-волн, т.е. колебаний в диапазоне от 8 до 13 Герц, амплитудой до 100мкВ. Если мы продолжим расслабление без фокусировки своих мыслей, альфа-волны начнут доминировать во всем мозге, и мы погрузимся в состояние приятной умиротворенности, именуемым еще “альфа-состоянием”.

    Исследования показали, что стимуляция мозга в альфа-диапазоне  идеально подходит для усвоения  новой информации, данных, фактов, любого материала, который должен быть всегда наготове в вашей памяти.

    В восточных боевых  единоборствах есть такое понятие  как «состояние мастера». Исследования  методом ЭЭГ показали, что в  этом состоянии в мозге человека  преобладают альфа волны. На  фоне альфа активности мозга скорость мышечной реакции в десять раз выше, чем в обычном состоянии.

    На электроэнцефалограмме  (ЭЭГ) здорового, не находящегося  под влиянием стресса человека, альфа-волн всегда много. Недостаток  их может быть признаком стресса, неспособности к полноценному отдыху и эффективному обучению, а так же свидетельством о нарушениях в деятельности мозга или болезни. Именно в альфа-состоянии человеческий мозг продуцирует больше вета-эндорфинов и энкефалинов – собственных «наркотиков», отвечающих за радость, отдых и уменьшение боли. Также альфа волны являются своеобразным мостиком - обеспечивают связь сознания с подсознанием. Многочисленными исследованиями методом ЭЭГ установлено, что люди, пережившие в детстве события, связанные с сильными душевными травмами, имеют подавленную альфа активность мозга. Аналогичную картину электрической деятельности мозга можно наблюдать и у людей, страдающих посттравматическим синдромом, полученным в результате военных действий или экологических катастроф. Поскольку в альфа-диапазоне лежит сенсорно-моторный ритм, то становится понятным – почему у людей, страдающих посттравматическим синдромом, затруднен произвольный доступ к чувственно-образным представлениям (на которых, кстати, строится вся традиционная безлекарственная психотерапия).

    Пристрастие некоторых  людей к алкоголю и наркотикам  объясняется тем, что эти люди  не способны генерировать достаточное  количество альфа-волн в обычном  состоянии, в то время как  в состоянии наркотического или  алкогольного опьянения, мощность электрической активности мозга, в альфа-диапазоне, у них резко возрастает.

    Тета-волны появляются, когда спокойное, умиротворенное бодрствование переходит в сонливость. Колебания в мозге становятся более медленными и ритмичными, в диапазоне от 4 до 8 Герц, амплитудой от 40 до 300мкВ. Это состояние называют еще “сумеречным”, поскольку в нем человек находится между сном и бодрствованием. Часто оно сопровождается видением неожиданных, сноподобных образов, сопровождаемых яркими воспоминаниями, особенно

                                                                             Рис 4. Альфа и бета –ритмы

детскими. Тета-состояние открывает  доступ к содержимому бессознательной  части ума, свободным ассоциациям, неожиданным озарениям, творческим идеям.

    С другой стороны,  тета-диапазон (4-7 колебаний в секунду)  идеален для некритического принятия  внешних установок, поскольку  его ритмы уменьшают действие  соответствующих защитных психических  механизмов и дают возможность  трансформирующей информации проникнуть глубоко в подсознание. То есть чтобы сообщения, призванные изменить ваше поведение или отношение к окружающим, проникли в подсознание, не подвергаясь критической оценке, свойственной бодрствующему состоянию, лучше всего наложить их на ритмы тета-диапазона.

    Этому психофизиологическому  состоянию (похожему на гипнотические  состояния картиной распределения  и сочетания электрических потенциалов  головного мозга) в 1848 Френчмен  Маури дал название гипнагогическое  (от греческого hipnos = сон и agnogeus = проводник, ведущий). В каждой Восточной философско-эзотерической школе “гипнагогия” использовалась веками для творчества и самосовершенствования, были тщательно разработаны психотехники и ритуалы для достижения этого состояния и существуют подробные классификации психофизиологических феноменов, ему сопутствующих.

    Заметим, что применение  гипнагогии не ограничивается  Восточными религиями. История  донесла до нас, что такие  известные личности, как Аристотель, Брамс, Пуччини, Вагнер, Франциск Гойа, Ницше, Эдгар Алан По, Чарлз Диккенс, Сальвадор Дали, Генри Форд, Томас Эдисон и Альберт Эйнштейн намеренно использовали гипнагогию для своего творчества, используя технику, которую описал еще Аристотель.

    Например, Эдисон трудился  над своими изобретениями в очень напряженном режиме. Когда же в своих размышлениях он заходил в тупик, то садился в свое любимое кресло, брал металлический шар в руку (которую свободно опускал вдоль кресла) и засыпал. Заснув, он непроизвольно выпускал шар из руки и грохот падающего на пол шара будил его, и очень часто он просыпался со свежими идеями относительно проекта, над которым работал.

рис 5. полиморфные медленные колебания  тета- и дельта- ритмов

    Дельта-волны начинают доминировать, когда мы погружаемся в сон. Они еще медленнее, чем тета-волны, поскольку имеют частоту менее 4 колебаний в секунду. Большинство из нас при доминировании в мозге дельта-волн находятся либо в сонном, либо в каком-то другом бессознательном состоянии. Тем не менее, появляется все больше данных о том, что некоторые люди могут находиться в дельта-состоянии, не теряя осознанности. Как правило, это ассоциируется с глубокими трансовыми или “нефизическими” состояниями. Примечательно, что именно в этом состоянии наш мозг выделяет наибольшие количества гормона роста, а в организме наиболее интенсивно идут процессы самовосстановления и самоисцеления.

    Недавними исследованиями  установлено, что, как только  человек проявляет действительную  заинтересованность чем-либо, то  мощность биоэлектрической активности мозга в дельта-диапазоне значительно возрастает (наряду с бета-активностью).

    Современные методы компьютерного  анализа электрической активности  мозга позволили установить, что  в состоянии бодрствования в  мозге присутствуют частоты абсолютно всех диапазонов, причем чем эффективней работа мозга, тем большая когерентность (синхронность) колебаний наблюдается во всех диапазонах в симметричных зонах обоих полушарий мозга.

 Рис. 6 Депрессия и восстановление Альфа-ритма

Рис7. Вариант нормально организованной ЭЭГ

Таким, образом, мозг является генератором электрических колебаний различных частот и амплитуд.[2]

Кинетические параметры  физики мозга

Ритмика некоторых физических процессов  в мозгу может быть обусловлена  периодическими метаболическими реакциями. К таким процессам, очевидно, относится пульсация нейроглии – 12 секунд фаза напряжения и 240 с фаза расслабления, при этом меняется их объем, набухают и отбухают их отростки. Колебания химической активности синапсов имеют постоянную времени порядка 100 мс, которая соответствует суммарной длительности возбуждающих и тормозных постсинаптических потенциалов ~30 и ~70 мс, соответственно. Учитывая доминирование циркадных ритмов в хронобиологии, можно полагать, что в основе механизма работы ритмоводителя мозга или сердца лежит связь электрической активности специальных нервных клеток с тем или иным периодическим явлением электромагнитной природы геофизического или космического масштаба . Примерами таких явлений могут служить спонтанное реликтовое излучение, пульсации геомагнитного поля и его периодические возмущения Солнцем, Луной и другими планетами, ритмы Шумана. Высокая чувствительность пейсмекеров к слабым внешним сигналам достигается за счет кооперативных эффектов в упорядоченных пучках нейронов супрахиазматических ядер, пучка Гиса и ядер ретикулярной формации.

Рис 8. Амплитудно-частотные  соотношения биоэлектрических сигналов

Спектр частот ритмики мозга  отвечает электрической активности различных структур в иерархии мозга (Рис. 8).

В принципе, для каждого типа колебаний  в спектре ЭЭГ можно выделить в мозгу емкостно-индукционные LС-структуры  и смоделировать их взаимосвязь  эквивалентной схемой колебательного контура, имеющего  свою частоту.

Например, альфа-ритм, отвечая фоновой  электрической активности коры, поддерживает на должном уровне стабильность связей неокортекса и таламуса. При удалении таламуса или отсечении его связей с корой альфа-ритм исчезает. Право-левые доли таламуса и коры полушарий можно представить разноименными обкладками двух сферических конденсаторов, а нервные связи между ними (лучистости таламуса) будут моделировать омические связи и индуктивные катушки в эквивалентных схемах контуров, работающих на частоте альфа-ритма (альфа-контур). Асимметричность индуктивных элементов альфа- контуров правого и левого полушария может лежать в основе их функциональной спецификации. Частоту колебаний в альфа-контуре, по-видимому, задают ядра-пейсмекеры ретикулярной формации, тесно связанной с таламусом. Характерное время перестроек, синхронизованных с альфа-ритмом, составляет ~100 мс.

Рис 9. Эквивалентные колебательные  контуры, моделирующие альфа-ритмы  мозга. L, L*, R – индуктивные и омические  модели лучистости таламуса (знак *) означает зеркальную инверсию структур правого полушария; r – межталамическое сращение; С и U – емкость и разность потенциалов между таламусом и корой.

Токи в нервных структурах ретикулярной формации и продолговатого мозга  могут генерировать вихревые магнитные  поля в структурах варолиева моста  и мозжечка (Рис. 10). Следовательно, пейсмекеры ретикулярной формации могут резонансно настраиваться на колебания стоячей ЭМ-волны геомагнитного поля и на регулярные возмущения геомагнитного поля Солнечной активностью или планетами.

Рис. 10. Мозжечок и продолговатый мозг            Рис. 11. Структуры базальных ганглий

Время усвоения одного бита зрительной информации составляет 15 – 50 мс. Время элементарного мыслительного акта лежит в пределах 150 – 300 мс. Из оценки скорости усвоения смысла читаемого текста, состоящего из известных слов, следует, что на осознание смысла одного слова в среднем требуется около 200 мс. Эту постоянную времени можно связать с тэта-ритмом, который манифестирует кортико-лимбические взаимодействия, регулирующие эмоции и умственную деятельность. Пара эквивалентных колебательных контуров, имеющих частоту тэта-ритма (тэта-контур), будет подобна альфа-контурам (Рис.9), только взамен таламуса и его лучистости будут фигурировать соответствующие структуры гиппокампа и базальных ганглий (скорлупа, хвостатое ядро) (Рис. 11). Поскольку характерные времена передачи ПД в пределах структур мозга по порядку величины не превышают ~10 мс, то можно предположить, что скорость мыслительного акта лимитируется химическим механизмом кодирования информации, требующим активации синаптических связей.

Характерное время кинетики расходования энергоресурса мозга в процессе мышления и последующего его восстановления можно связать с кинетикой  метаболизма глаз, энергетикой которых  определяется интенсивность стимулирующего воздействия на лобно-височные доли мозга ЭМ-вихря (Рис. 11). Метаболизм стекловидного глаза лимитирован скоростью его гидродинамики, характерное время которой равно ~900 с. И для восстановление данного ресурса глаз достаточно дневного сна длительностью ~15 мин. Филогенетически эта постоянная времени энергетики мозга может быть обусловлена биогенным действием продуктов распада термолизованного нейтрона, время жизни которого равно ~900 с.[5]

Одним из способов влияния на организм посредством влияния на  ритмы мозга является метод транскраниальной электростимуляции(ТЭС). Воздействие ТЭС характеризуется как направленное на нормализацию гомеостатических процессов регуляции, это является следствием активации эндорфинных механизмов мозга.

Транскраниальная электростимуляция

Под транскраниальной электростимуляцией (ТЭС) мы понимаем неинвазивное электрическое  воздействие, избирательно активирующее антиноцицептивную(защитные механизмы) систему мозга в подкорковых  структурах, работа которой осуществляется главным образом с участием таких нейротрансмиттеров и нейромодуляторов, как эндорфины и серотонин.

В настоящее время метод ТЭС-терапии  является общепризнанным методом физиотерапии.

Основные эффекты ТЭС-терапии, обусловленные  усиленной продукцией и выделением эндорфинов,  представлены на схеме(рис 12).

 Рис 12.Эффекты ТЭС-терапии

Следует подчеркнуть, что эффекты  ТЭС-терапии обладают следующими отличительными особенностями:

1. Проявляются комплексно и одновременно.

2. Имеют гомеостатическую направленность.

3. Носят многокомпонентный системный  характер.

          Механизмы анальгетического и сопряженных эффектов ТЭС

 Широкие исследования АНС показали, что эта система участвует не только в регуляции болевой чувствительности и проведения болевых импульсов в ЦНС, но и вовлекается в гомеостатическую регуляцию (нормализацию) ряда нарушенных функций организма. Сущственная часть АНС использует эндогенные морфиноподобные вещества(эндорфины), серотонин и некоторые другие вещества(например, холинэргические) в качестве нейротрансмиттеров и нейромодуляторов. В связи с этим возникают вопросы:

1. достигает ли ток, аплицируемый на поверхность головы элементов АНС в мозге?
2. Стимулирует ли ток АНС и сопровождается ли это активацией эндофинергической, серотонинергической, холинергической и других медиаторных систем?

С помощью  ЯМР-томографии были неинвазивно исследованы  внутричерепные пути распространения  тока (рис13)

рис 13. Схема распространения внутричерепных путей при ТЭС у кролика.

Установлено, что при саггитальном расположении электродов (именно это  положение эффективно для возникновения  анальгезии) ток распространяется двумя  путями — внемозговым и внутримозговым. В обоих случаях ток проходит по ликворным пространствам. Вне  мозга основной ток следует по цепи последовательно связанных ликворных цисцерн на базальной поверхности мозга.

Внутрь мозга ток попадает через  тонкую медиальную стенку передних рогов  латеральных желудочков, проходит по передним рогам через отверстие  Монро поступает в III желудочек. Затем по Сильвиеву водопроводу ток достигает IV желудочка. Оба пути имеют соединения через гипоталамические структуры дна III желудочка и боковые отверстия Люшки в IV желудочке. При билатеральном положении электродов ток не поступает к элементам АНС, а наибольшая его плотность отмечена в области полушарий, прилегающих к области расположения электродов. Таким образом, только при расположении электродов, обеспечивающих сагиттальное направление тока, последний имеет доступ к основным элементам АНС(вентромедиальный гипоталамус, околоводопроводное серое вещество, дно IV желудочка). Это соответствует результатам наблюдений, согласно которым анальгетический эффект возникал только при таком расположении электродов.

Определение структур мозгового  ствола, активируемых током при ТЭС выявлялось в ауторадиографических экспериментах с помощью деоксиглюкозы(ДГ), которая накапливается в нервных клетках в соответствии с уровнем их возбуждения. При нанесении болевого раздражения повышенное накопление ДГ прослеживалось в группах нейронов продолговатого мозга, таламуса и коры, т.е по пути распространения болевых импульсов. Если болевое раздражение наносили на фоне ТЭС, то повышенное накопление ДГ наблюдали в околоводопроводном сером веществе и некоторых структурах гипоталамуса — образованиях, относящихся к АНС. В тоже время избыточного накопления ДГ в структурах,   участвующих в проведении болевых импульсов, не отмечалось. Это позволило сделать вывод, что под влиянием ТЭС за счет активации АНС происходит блокада проведения восходящих болевых импульсов и предупреждается их поступление в кору головного мозга. 

Было установлено, что в формировании анальгетического эффекта ТЭС участвует опиоидный нейрохимический механизм. Об этом свидетельствует ряд данных, полученных в экспериментах и клинике. Во-первых, было отмечено, что во время и после ТЭС усиливалось  выделение опиоидного пептида — бэта-эндорфина (БЭ) в мозге и увеличивалась концентрация этого пептида в спинномозговой жидкости и крови. При этом, наиболее интенсивное выделение БЭ происходило с частотой, оптимальной для анальгетического эффекта.(рис14) Во-вторых, как показали эксперименты, все эффекты ТЭС, включая сопряженные, предупреждались или устарнялись после введения налоксона — блокатора мю-опиоидных рецепторов. В-третьих, анальгетический эффект ТЭС не возникал у животных и людей с высокой толерантностью к морфину. И, наконец, в-четвертых, транскраниальная анальгезия значительно усиливалась веществами, которые угнетали активность ферментов, расщепляющих эндорфины. Все эти факты соответствуют общепринятым критериям, которые принимаются как доказательства участия опиоидных пептидов в эффектах стимуляции АНС.

В формировании анальгетического эффекта активно ТЭС участвуют  также серотониновые механизмы  АНС, связанные, вероятно с опиоидными последовательно. Действительно, блокаторы серотониновых рецепторов или механизмов выделения этого медиатора устраняли анальгетический эффект ТЭС, а серотонинопозитивные вещества с разным механизмом его усиливали. Это важно с практической точки зрения, поскольку серотонино позитивные вещества, в отличие от антогонистов опиоидных рецепторов, не обладают наркотическим эффектом. 

Рис 14. Влияние ТЭС  с разной частотой на концентрацию БЭ в плазме добровольцев. По оси  ординат: концентрация БЭ. По оси абсцисс: моменты взятия плазмы до и после проведения ТЭС.

Подводя итог можно утверждать, что  ТЭС в действительно неинвазивно  и достаточно селективно активирует АНС.[6]

Выбор оптимального режима электрического воздействия

Опыты производились на крысах массой 150-180г.

Определение оптимальной частоты. Как видно на графике (рис15А), наибольшее уменьшение интенсивности болевой вокализации(31±9%) происходит при частоте импульсного тока 70 Гц. При частотах 50 и 80 Гц отмечалась лишь тенденция к уменьшению болевой вокализации до (60±14.6%). Воздействие с частотой 90Гц вызвало статистически достоверную гиперальгическую реакцию.

Рис 15. Зависимость анальгетического эффекта от частоты импульсного  тока (А-В) и величины суммарного тока(Г). По оси ординат – интенсивность болевых вокализаций при транскраниальном воздействии, в % от исходной. По оси абсцисс на А-В указана частота импульсов, Гц, на Г – частота суммарного тока, мА. А – выраженность болевой вокализации при воздействии импульсного тока с разной частотой при условии сохранения постоянным среднего импульсного тока. Б-В – то же самое при неизменной амплитуде импульсов; В – выраженность болевой вокализации при воздействиях импульсного тока с неизменной амплитудой импульсов и сохранении соотношения постоянного и среднего импульсного токов как 2:1. Г- влияние увеличения суммарного тока на выраженность болевой вокализации при частоте импульсов 70 Гц.

Таким образом, частота импульсного  тока, равная 70 Гц, является оптимальной  для достижения анальгетического эффекта. Следует отметить, что увеличение анальгетического эффекта при постоянном среднем импульсном токе происходило при переходе от 50 до 70 Гц на фоне монотонного уменьшения амплитуды прямоугольных импульсов, обратно пропорционально частоте. Так при частоте 70Гц амплитуда импульсов была меньше таковой при частоте 50 Гц на 40%. Это дает основание сделать вывод, что именно частота, а не изменение амплитуды импульсов опредеялет здесь развитие анальгетического эффекта.

Выраженность анальгетического эффекта критично зависит от частоты импульсного тока и при прочих равных условиях увеличивается при увеличении суммарного тока.

В отношении вегетативных компонентов  болевой реакции имеется отчетливый частотный оптимум угнетения, совпадающий  с частотным оптимумом угнетения болевой вокализации.

Определение оптимальной длительности прямоугольных импульсов. Все определения проводились при частоте 70Гц и при неизменной амплитуду импульсов.

Рис 16. Зависимость анальгетического эффекта от длительности импульсов при их постоянной частоте (70 Гц). По оси ординат – интенсивность болевых вокализаций, в % от исходной; по оси абсцисс – длительность импульсов, мс; А – вырвженность болевой вокализации при изменении длительности импульсов и сохранении соотношения постоянного и среднего импульсного токов как 2:1. Б – то же, при изменении длительности импульсов и неизменной величине постоянного тока.

Как показано на рис 16, А. наиболее выраженное подавление болевой вокализации  происходило при длительности импульсов 3 и 3.5 мс. 

Значение сочетания постоянного  и импульсного токов и их соотношения.

При условии использования источника транскраниальной стимуляции, имеющего стабилизированный по напряжению выход, уменьшения болевой вокализации не наступало, если воздействие наносилось раздельно постоянным и импульсными токами.

Наоборот, только сочетание постоянного  тока с прямоугольными импульсами вызывало анальгетический эффект без предварительного возникновения выраженной двигательной и судорожной реакций. Из данных опытов следует, что оптимальное соотношение постоянного и среднего импульсного токов составляет 2:1. Именно при таком соотношении наибольший анальгетический эффект может быть получен при наименьшем суммарном токе.

Интересным является выяснение  вопроса о том, какие именно структуры мозга активируются при транскраниальном электрическом воздействии. Получение таких данных позволило бы понять, почему параметры импульсного тока столь критичны. Судя по достаточно большой длительности отдельных импульсов можно предположить, что для возникновения анальгетического эффекта необходимо  возбуждение мелких нейронов с медленно проводящими аксонами.

Рис 17. Зависимость анальгетического эффекта от соотношения постоянного и импульсного токов. По оси абсцисс – соотношение постоянного и импульсного токов, по оси ординат – интенсивность болевых вокализаций, в % от исходной.

Основные характеристики электрических воздействий и  типы аппаратов, используемых при электроанальгезии