Вызванный потенциал (сокр. ВП) - это электрический потенциал определённого вида, записанный из некоторой части нервной системы, наиболее часто мозга, человека или животных после воздействия стимула, такого как вспышка света или чистый звук. Различные типы потенциалов являются результатом стимулов разных модальностей и типов. ВП отличается от спонтанных потенциалов, обнаруживаемых с применением электроэнцефалографии (ЭЭГ), электромиографии (ЭМГ) или другого электрофизиологического метода записи. Такие потенциалы полезны для электродиагностики и мониторинга, которые включают в себя обнаружение заболеваний и связанных с наркотиками, сенсорных дисфункций, а также интраоперационный мониторинг целостности сенсорных путей.
Амплитуда вызванного потенциала в основном бывает меньше, в диапазоне от менее микровольт до нескольких микровольт, в сравнении с десятками микровольт для ЭЭГ, милливольт для ЭМГ и часто близкими к 20 милливольтам для ЭКГ. Чтобы выделить эти низкоамплитудные потенциалы на фоне текущих ЭЭГ, ЭКГ, ЭМГ и других биологических сигналов и сопутствующего шума, обычно требуется усреднение сигнала. В то время, как сигнал привязан ко времени стимула, большая часть шума имеет случайный характер, что позволяет устранять его усреднением данных, полученных в повторяющихся испытаний.
Записываются и используются сигналы коры головного мозга, ствола головного мозга, спинного мозга и нервов периферической нервной системы. Обычно термин «вызванный потенциал» зарезервирован для обозначения откликов, включающих либо запись, либо стимуляцию структур центральной нервной системы. Поэтому, сложные вызванные потенциалы двигательного действия (моторные ВП - МВП; англ.: evoked compound motor action potentials - CMAP) или потенциалы сенсорного нерва (СВП; англ.: sensory nerve action potentials - SNAP)), используемые в исследованиях нервной проводимости (NCS), обычно не рассматриваются как вызванные потенциалы, хотя они соответствуют приведённому выше определению.
Вызванный потенциал отличается от потенциала, связанный с событием (ПСС), хотя эти термины иногда и используются как синонимы, однако ПСС связан с когнитивной обработкой более высокого уровня и имеет более длительную задержку. Термин психофизиологии.
Основные сведения Вызванные потенциалы применяются для исследования функции сенсорных систем мозга (соматосенсорной - соматосенсорная система , зрения - зрительная система, слуха - слуховая сенсорная система) и систем мозга ответственных за когнитивные процессы. В основе метода лежит регистрация биоэлектрических реакций мозга в ответ на внешнее раздражение (в случае сенсорных ВП) и при выполнении когнитивной задачи (в случае когнитивных ВП). В зависимости от времени задержки (латентности) вызванного оклика после предъявления стимула ВП принято разделять на коротко-латентные (до 50 миллисекунд), средне-латентные (50-100 мс) и длинно-латентные (свыше 100 мс). Особой разновидностью ВП являются моторные вызванные потенциалы, которые регистрируются с мышц конечностей в ответ на транскраниальное электрическое или магнитное раздражение моторной зоны коры (Транскраниальная магнитная стимуляция). Моторные ВП позволяют производить оценку функции кортико-спинальных (моторных) систем мозга.
Поскольку амплитуда ВП (5-15 мкВ) гораздо меньше амплитуды ЭЭГ в состоянии бодрствования (20-70 мкВ), то для выделения ВП проводят усреднение сигнала, путём проведения нескольких испытаний с предъявлением одного и того же стимула, после чего осуществляется усреднение отрезков ЭЭГ, которые следуют сразу после предъявления стимула. В результате постоянные компоненты ВП суммируются и выделяются, а «случайные» составляющие ЭЭГ, наложившиеся на запись во время регистрации ВП, усредняются в 0Шагас Ч. Вызванные потенциалы в норме и патологииЗенков Л. Р., Ронкин М. А. Функциональная диагностика нервных болезней.Гнездицкий В. В. Вызванные потенциалы мозга в клинической практике. (см. Потенциал, связанный с событием#Вычисления). Соотношение сигнал/шум при выделении ВП из ЭЭГ пропорционально квадратному корню из количества проведённых испытаний. Например, если средняя амплитуда ЭЭГ при записи ВП составляет 50 мкВ, то после 25 поданных сигналов уровень шума уменьшится до мкВ, после 50 поданных сигналов — до значения около 7 мкВ, после 100 — до 5 мкВ и т. д. Так как при получении когнитивных ВП зачастую используются несколько различных типов сигналов, то для четкого выделения ВП на конкретный тип стимула следует учитывать не общее количество поданных сигналов, а количество поданных сигналов этого типа. Рекомендуется для выделения компонентов с высокой амплитудой подавать 50-60 стимулов, со средней амплитудой — 200—300, с низкой — более 500Steven J. Luck. Introduction to the Event-related Potential Technique..
Кроме электроэнцефалографии, для регистрации ВП используют также магнитоэнцефалографию (МЭГ)Наатанен Ристо. Внимание и функции мозга.. Различают зрительные (видио) ВП (ВВП), аудио ВП (АВП), соматосенсорные ВП (ССВП), потенциалы, связанные с событиями (ПСС), когнитивные ВП (КВП), которые являются частным случаем ПСС и моторные ВП (МВП).
Характеристиками вызванных потенциалов являются латентный период (латентность), амплитуда (или площадь), полярность (негативная/позитивная) и форма.
Для диагностических целей наибольшее применение получили коротколатентные аудио, соматосенсорные, видео и моторные ВП. Например, стволовые АВП (Brainstem auditory evoked potentials) используются в качестве стандартного нейрофизиологического теста для исследования поражений ствола мозга и объективной оценки нарушений слуха. Соматосенсорные и моторные ВП позволяют выявить и оценить степень нарушения функции проводящих путей спинного мозга. Зрительные ВП имеют важное значение в диагностике рассеянного склероза.
В научной практике, ВП первоначально выступали как основа для анализа реакций мозга на внешние стимулы, в дальнейшем стали использоваться и для анализа внутренне обусловленных нервных процессов. На основании данных, полученных с помощью этого метода, строятся гипотезы относительно ощущения, восприятия, внимания, интеллекта, функциональной асимметрии мозга и индивидуальной психофизиологической дифференциации. В частности, могут быть зафиксированы биоэлектрические колебания, связанные с активностью двигательной коры (моторный потенциал), с окончанием движения, с состоянием намерения произвести какое-либо действие (Е-волна), пропуска ожидаемого стимула. Форма, амплитуда и латентный период колебаний длинно-латентных вызванных потенциалов обусловлены местом локализации регистрирующего электрода, модальностью и интенсивностью стимула, состоянием и специфическими особенностями индивида.
Сенсорные вызванные потенциалы Сенсорные вызванные потенциалы (СВП; англ.: Sensory evoked potentials - SEP) регистрируются в центральной нервной системы после стимуляции органов чувств, например, визуально вызванные потенциалы (ВВП), вызванные мигающим светом или изменяющимся рисунком на монитореO'Shea, R. P., Roeber, U., & Bach, M. (2010). Evoked potentials: Vision. In E. B. Goldstein (Ed.), Encyclopedia of Perception (Vol. 1, pp. 399-400, xli). Los Angeles: Sage. , слуховые(аудио) вызванные потенциалы (АВП) с помощью щелчка или тонального стимула, представленного через наушники, или тактильный или соматосенсорно вызванный потенциал (ССВП; англ.: somatosensory evoked potential - SSEP) вызывается тактильной или электрической стимуляцией сенсорного или смешанного нерва в периферической нервной системе. Сенсорные вызванные потенциалы широко использовались в клинической диагностике медицине с 1970-х годов, а также в интраоперационном мониторинге нейрофизиологии (IONM), также известном как хирургическая нейрофизиология.
Существует три вида вызванных потенциалов широко используемые в клинических исследованиях: аудио вызванные потенциалы (АВП), обычно записываемые со скальпа, но возникающие на уровне ствола мозга (САВП); визуально вызванные потенциалы и соматосенсорно вызванные потенциалы, которые вызываются электрической стимуляцией периферического нерва. Примеры использования СВП: ССВП может быть использован для обнаружения повреждений, в периферическом нерве или спинном мозге. ВВП и САВП могут дополнять нейровизуализация как часть работ по диагностике таких заболеваний, как рассеянный склероз. ВП с коротким временем ожидания, такие как ССВП, ВВП и САВП, могут использоваться для прогноза развития травматического и аноксического повреждения головного мозга. Ранее после аноксического повреждения головного мозга, отсутствие реакции точно указывает на смертность. При черепно-мозговой травме ненормальный ответ указывает на неспособность оправиться от комы. При обоих типах травм нормальные ответы могут указывать на хороший результат. Более того, восстановление в откликах часто указывает на клиническое выздоровление.
Лонг и Аллен были первыми исследователями, сообщившими о ненормальных слуховых (аудио) вызванных потенциалах ствола мозга (стволовых аудио вызванных потенциалов - САВП; англ.: brainstem auditory evoked potentials - BAEPs)) у женщины-алкоголички, которая выздоровела от синдрома приобретенной центральной гиповентиляции. Эти исследователи выдвинули гипотезу о том, что ствол мозга их пациентки был отравлен, но не разрушен её хроническим алкоголизмом. Стабильно вызванный потенциал Вызванный потенциал - это электрический ответ мозга на сенсорный стимул. Риган создал аналоговый анализатор рядов Фурье для записи гармоник вызванного потенциала на мерцающий (синусоидально модулированный) свет. Вместо того, чтобы интегрировать синусоидальные и косинусные части, Риган подавал сигналы на двухрежимный рекордер через фильтры нижних частот Это позволило ему показать, что мозг достигает стационарного режима, в котором амплитуда и фаза гармоник (частотных составляющих) отклика становилась примерно постоянными по времени. По аналогии с установившимся откликом резонансного контура, который следует за начальным переходным откликом, он определил идеализированный устойчивый вызванный потенциал (УВП; англ.: idealized steady-state evoked potential - SSEP) как форму отклика на повторяющуюся сенсорную стимуляцию, в которой составляющие частотные составляющие отклика остаются постоянными со временем как по амплитуде, так и по фазе.. Хотя это определение подразумевает серию идентичных временных сигналов, более полезно определить УВП в терминах частотных компонентов, которые являются альтернативным описанием сигнала во временной области, потому что разные частотные компоненты могут иметь совершенно разные свойстваRegan, D. (1989). Human brain electrophysiology: Evoked potentials and evoked magnetic fields in science and medicine. New York: Elsevier, 672 pp.. Например, свойства высокочастотного мерцания УВП (пиковая амплитуда которого составляет около 40–50 герц) соответствуют свойствам впоследствии обнаруженных крупноклеточных (magnocellular) нейронов в сетчатке обезьяны макаки, в то время как свойства среднечастотного мерцания УВП (пик амплитуды которого составляет около 15–20 герц) соответствуют свойствам мелкоклеточных (parvocellular) нейронов. Поскольку УВП может быть полностью описан в терминах амплитуды и фазы каждого частотного компонента, то он может быть определён количественно более однозначно, чем усредненный переходный вызванный потенциал.
Иногда утверждают, что УВП вызываются только стимулами с высокой частотой повторения, но это не всегда правильно. В принципе, синусоидально-модулированный стимул может вызывать УВП, даже если его частота повторения низкая. В соответствии с крутизной высокочастотной части УВП высокочастотная стимуляция может привести к почти синусоидальной форме волны УВП, но это не относится к определению УВП.