Способ определения электрохимического потенциала головного мозга Советский патент 1992 года по МПК G01N33/483 

Изобретение относится к биологии и медицине и может быть использовано для длительной и непрерывной оценки электрохимического потенциала структур головного мозга, исследования динамики в пространственно-временной организации электрохимического потенциала разных отделов и областей мозга при различных формах поведения, при действии фармакологических препаратов и в процессе лечения.

Цель изобретения - повышение физио- логичности способа путем обеспечения возможности регистрации медленных изменений электрохимического потенциала, выделенных из сдвигов постоянного потенциала мозга, у животных со свободной подвижностью.

На фиг.1 показана режекция длительных прямоугольных электрических сигналов, подаваемых через объект (на А 1 мВ, на Б 10 мВ) на фоне медленных осцилляции электрохимического потенциала (стрелка вверх - включение сигнала, вниз - отключение, нижняя линия - отметка времени, отклонение вверх соответствует положительному знаку электрода, принятого за активный); на фиг.2 - снижение электрохимического потенциала мозга в первый период после переключения записи с открытого входа усилителя на объект и установление стабильного уровня электрохимического потенциала (точкой обозначено переключение регистрации с открытого входа на объект, двумя точками - обратное переключение); на фиг.З - динамика средних значений электрохимического потенциала кости на протяжении 60 дней при отведении вживленными платиновыми электродами, в качестве электрода сравнения принимаются электроды, вживленные слева от срединного шва, активного электрода - электроды, вживленные справа (8 кроликов, 22 пары электродов), абсцисса - дни после вживления, ордината - значения электрохимического потенциала, прерывистые линии - доверительные интервалы средних значений; на фиг.4 - запись электрохимического потенциала кости при отведении парой

СП

с

1

4 О

СА

вживленных платиновых электродов; на фиг.5 - изменения электрохимического потенциала разных областей головного мозга во время сочетаний сигнального (света) и подкрепляющего (электрокожного раздражения) стимулов при выработке условного оборонительного рефлекса (кролик).

Кривые 1-5 - записи электрохимического потенциала областей головного мозга, обозначенных на схеме мозга, приведенной внизу справа, нижняя запись - механограм- ма общего движения животного (фиг.5).

Способ осуществляется следующим образом.

Для вычленения медленных изменений электрохимического потенциала мозга из сдвигов его потенциала постоянного тока используется усилитель постоянного тока с сопротивлением входа достаточно низким (1 МОм) для того, чтобы постоянная времени системы электроды - вход усилителя имела значение не свыше 1-2 с. В этом, случае осуществляется режекция сдвигов постоянного тока мозга (фиг.1). Используемые усилители постоянного тока с низким сопротивлением входа позволяют осуществлять обмен электронами между электрохимическими системами, реагирующими на активном электроде и электроде сравнения. В результате этого имеет место снижение электрохимического потенциала систем с низкой электрохимической емкостью, что можно наблюдать по снижению межэлектродного потенциала, имеющему место в первые периоды регистрации электрохимического потенциала (фиг.2). Длительно регистрируются электрохимические потенциалы, создаваемые системами, имеющими емкость, достаточную для того, чтобы и в условиях обмена электронами через вход усилителя поддерживать гоме- остаз электрохимического потенциала (фиг.2).

В качестве электрода сравнения используется электрод, аналогичный активному электроду (платиновый привод), вживленный в кость черепа. Электрохимический потенциал кости черепа как в течение длительного хронического эксперимента (фиг.З), так и в течение одного эксперимента (до нескольких часов, фиг.4) весьма мал и изменяется в значительно меньших пределах (на 1-2 порядка), чем электрохимический потенциал мозга (фиг.4).

Таким образом, при использовании предлагаемого способа регистрации записи состоят из медленных изменений электрохимического потенциала мозга (длительностью от 2-3 с и более), на которые наложены

в суммарном виде изменения электрохимического потенциала более короткой длительности и изменения электрической активности мозга с периодами, длительность которых не превышает существенно постоянную времени регистрирующей системы.

Пример. Животным до твердой мозговой оболочки или в кору мозга вживляют

платиновые электроды (провод диаметром 0,2-0,3 мм), покрытые лаком вплоть до торца. В качестве активной поверхности служит торец электрода, который на электродах, введенных в толщу коры, срезали под углом. Электроды сравнения, аналогичные активным электродам, вживляли либо в носовые кости, либо в костные гребни черепа. Для регистрации электрохимического потенциала использовали усилитель

постоянного тока и самописец.

Этот способ позволил обнаружить медленные изменения электрохимического потенциала, развивающиеся как реакция на вживленный электрод и сопровождающие

различные формы поведения, например, ответы на сигнальные (свет) и подкрепляющие (электрокожное раздражение) стимулы (фиг.5).

Предлагаемый способ позволяет регистрировать изменения в электрохимическом потенциале мозга бодрствующих животных в условиях свободной или слабо ограниченной подвижности и может быть использован для регистрации электрохимического потенциала мозга человека в тех случаях, в которых у больного имеются золотые электроды, вживленные с диагностическими или лечебными целями.

Формула изобретения

Способ определения электрохимиче- скогб потенциала головного мозга, заключа- ющийся во введении в ткань мозга активного платинового электрода и электрода сравнения под кожу шеи с последующей регистрацией изменений электрохимического потенциала мозга, отличающий- с я тем, что, с целью повышения физиоло- гичности способа путем обеспечения возможности регистрации медленных изменений электрохимического потенциала, выделенных из сдвигов постоянного потенциала мозга, у животных со свободной подвижностью, активный электрод вживляют в кору головного мозга, а платиновый электрод сравнения вживляют в кость черепа, при этом используют электроды с сопротивлением 20-30 мОм, а сопротивление усилителя постоянного тока составляет 1 МОм.

ffT/f Ti

ччитли .ппччшичшшчщи.чч

a

01

I

Использование: физиология, экспериментальная медицина. Сущность изобретения: в мозг животного вживляют электроды из инертного металла (активные электроды), аналогичные электроды сравнения вживляют в кость черепа и используют схему изме- рения с сопротивлением, достаточно низким для того, чтобы произвести режек- цию потенциала постоянного тока мозга из регистрируемых электрических сигна- лов. 5 ил.

Ul

Tit

vtZ

.

Ј-2/7 A -viZ A Cr:;

-v - W . ,.Ј& . --. Af v- cx -i v-Mbv

- ,.- , -v.., «v.-- 4

Ч

пшшшшпп Шппп1шшш11ттпшптшшшш1ш;шшшшпшшшпппппш1тя11тт11«тш11Ш1т

°° J 1 J

4

Ч

г

. г 2

v

awoit

l-e«w f

ffiTTTi jnir-ti--т- т™ tWtminfllltttWi

Чвн эт I э°

ЛД

11С9Ш

Фа.г.5