METODE SI TEHNICI DE INVESTIGARE A ANATOMIEI SI FIZIOLOGIEI CREIERULUI

METODE SI TEHNICI DE INVESTIGARE A ANATOMIEI SI FIZIOLOGIEI CREIERULUI

Intre gradul de cunoastere a anatoniei creierului si intelegerea functionarii lui exista o legatura indisolubila. Pentru lamurirea multor probleme actuale se impune aplicarea unor metode de studiu din ce in ce mai perfectionate. Circumscrierea registrului acestor metode depinde de profunzimea sau nivelul cu care se abordeaza raportul creier-functie-psihic.

Legat de aspectele concrete ale cunoasterii si de optica disciplinelor particulare (anatomie, fiziologie, neurobiologie, psihologie), unele metode se adreseaza fiziologiei, altele anatomiei si o a treia categorie revine psihologiei.

Metode si tehnici fiziologice. Cele doua modalitati de transmitere a informatiei electrica si chimica, ofera 2 seturi de tehnici de investigare (stimularea si inregistrarea chimica, stimularea si inregistrarea electrica).

Stimularea si inregistrarea electrica. Stimularea electrica prin mimarea activitatii naturale a creierului este cunoscuta de foarte multa vreme. Stimularea localizata implica in mod necesar utilizarea electrozilor cu un singur fir. Acestia pot fi atat de subtiri incat sa permita stimularea neuronilor individuali.

Pentru studii comportamentale se utilizeaza electrozi mai mari care activeaza sute sau mii de celule cerebrale.

Socul electroconvulsiv reprezinta stimularea electrica cea mai intensa. In astfel de cazuri, se trece un curent electric mai intens care induce o criza convulsiva. Aceasta tehnica traumatica nu ofera nici o imagine asupra functionarii cerebrale dar este considerata de unii ca fiind un tratament util pentru bolnavii depresivi.

Tehnica electrozilor implantati a furnizat date valoroase cu privire la fiziologia creierului. In prezent, ea este folosita atat in scop experimental cat si terapeutic. Aceasta nu inseamna ca trebuie sa admitem ideea gresita, comform careia oamenii vor putea actiona numai dupa vointa psihoterapeutului. In tendinta de exagerare a potentialului de utilizare a tehnicilor de manipulare cerebrala, unii cercetatori vad in mod eronat in aceste procedee nu numai posibilitatea inlaturarii tulburarilor psihiatrice intratabile, ci si modalitatea de conditionare a unui anumit comportament social, sau de blocare a unei actiuni nedorite.

Stimularea prin unde radio si controlul fizic de la distanta asupra functionarii creierului si comportamentului, urmareste sa puna in evidenta specializarea functionala a diferitelor zone ale creierului in conditiile mentinerii integritatii lui structurale (Delgado 1971). Stabilindu-se o legatura bilaterala, de tip feedback, intre subiect si experimentator se creeaza posibilitatea pe de-o parte, a urmaririi indelungate a dinamicii functionale a zonelor interesate, iar pe de alta parte a stimularii lor dirijate, evidentiindu-se specificitatea raspunsurilor comportamentale.

Explorarea diferitelor zone corticale si subcorticale apartinand sistemului extrapiramidal, limbic si diencefalic, a dus la inregistrarea unor comportamente senzoriomotorii si stari afectiv-emotionale de diferite grade de complexitate, coerenta si directionalitate.

In afara relevarii specializarii functionale a zonelor explorate s-a putut dovedi si faptul ca gradul de complexitate si specificitate a raspunsurilor provocate este direct proportional cu nivelul ierarhic la care se situeaza zona stimulata. Astfel, stimularea zonelor corticale a dus la declansarea unor acte comportamentale mai complexe si mai inchegate foarte apropiate de cele realizate in mod normal de catre animal, decat stimularea unor structuri ierarhice inferioare mezencefalice sau diencefalice (Danaila si Golu 1988). Desi la om aceasta metoda a fost utilizata pe scara foarte redusa, constatarile facute au dus la concluzia ca actele comportamentale au o baza de integrare semnificativ mai larga, cel putin la nivelul scoartei cerebrale, decat cele ale animalelor.

Pentru provocarea unui act compus din mai multe verigi senzorio si ideomotorii, la om este necesara stimularea unui numar mai mare de puncte decat la animalele de experienta.

Conectarea telemetrica a creierului studiat al un computer echipat cu programe speciale de prelucrare - interpretare a datelor, despre dinamica functionala a creierului si de emitere a comenzilor de control, va permite obtinerea de date noi privitoare nu numai la descifrarea logicii interne de functionare a creierului, ci si in ceea ce priveste corectarea, fara interventii chirurgicale, a posibilelor erori si aberatii neurofiziologice in integrarea comportamentului.

La om, utilizarea acestui procedeu ca instrument de control sau manipulare a comportamentului este conditionata de rezolvarea prealabila a unor serioase probleme de ordin etic, politic si social. Oricum, nu se poate inlocui comportamentul natural prin comportamentul artificial indus experimental.

Electrozii pot fi utilizati si pentru inregistrarea activitatii electrice naturale a creierului. Inregistrarile pot fi facute pe neuroni singulari sau pe populatii de mii de neuroni asa cum se intampla in cazul potentialelor evocate sau a inregistrarii electroencefalogramei unde pot fi implicate milioane de celule.

Potentialele evocate sunt sarcini electrice evocate de un stimul (luminos sau auditiv) din mediul inconjurator. Ele apar la cateva milisecunde dupa aplicarea stimulului, latenta depinzand de localizarea exacta a electrodului inregistrator. Cel mai adesea, potentialele evocate sunt preluate din cortex cu ajutorul electrozilor plasati direct pe scalp, dar ele pot fi inregistrate si cu ajutorul unei singure unitati.

Deoarece creierul prezinta o activitate permanenta este imposibil a se deosebi un potential evocat singular de activitatea de fond. Pentru aceasta se utilizeaza stimuli repetati si un computer pentru inregistrarea activitatii electrice succesive in speranta constatarii in final a unui potential consistent care sa iasa deasupra activitatii de fond si care sa elimine activitatea aleatorie de fond. Masurarea potentialelor evocate, desi este utila in verificarea functionalitatii diferitelor regiuni de pe creier, semnificatia si relatia lor cu procesele cognitive constituie un subiect in dezbatere.

Electroencefalograma (EEG)

Electroencefalograma este o alta metoda de cercetare a activitatii cerebrale. Pornind de la lucrarile de pionierat ale lui Galvani (1791) si ale lui Volta (1792) asupra existentei biocurentilor la nivelul tesuturilor vii, fiziologul englez Caton (1874) a pus in evidenta pentru prima data prezenta biocurentilor cerebrali la iepure. Aceste constatari publicate la scurt interval n-au suscitat nici un interes deosebit. La om, prima inregistrare a ritmurilor bioelectrice cerebrale a fost facuta de psihiatrul german Hans Berger in 1924. El a inregistrat biocurentii cerebrali prin aplicarea unor electrozi nepolarizabili la un bolnav caruia i se facuse o trepanatie larga, decomprensiva. Tot el a descris ritmul si si reactia de oprire a ritmului sub actiunea unor stimuli exteriori. Ulterior, s-a trecut la aplicarea acestei metode noi si in patologia umana pentru diagnosticarea bolilor sistemului nervos.

In prezent, EEG are o larga aplicare in medicina, atat ca metoda de cercetare cat si ca metoda clinica de explorare functionala. Totusi, criteriile pe care le furnizeaza aceasta metoda au o valoare diagnostica relativa din lipsa de specificitate. Examenul EEG este extrem de usor de efectuat, se face intr-un interval de timp relativ scurt, nu produce senzatii neplacute si nu are contraindicatii.

EEG asa cum se inregistreaza in mod obisnuit cu ajutorul electrozilor diseminati pe suprafata scalpului, reflecta activitatea corticala fapt datorita caruia este denumita ECG (electrocorticograma). Ea reprezinta activitatea continua a milioane de neuroni care apare in doua variante: sincronizata si desincronizata.

Activitatea EEG sincronizata are o forma ondulatorie caracteristica, repetata, care poate fi identificata prin numarul de unde pe secunda. Astfel, la subiectii relaxati EEG este dominata de undele alfa si delta.

Ritmul alfa are o fregventa intre 8-12 c/sec si o amplitudine care variaza intre 25 si V . O asimetrie de amplitudine care depaseste 50% de o parte, fata de partea opusa, trebuie considerata patologica. Uneori amplitudinea ritmului alfa este ceva mai scazuta pe hemisferul dominant. Amplitudinea undelor creste si descreste progresiv imbracand aspectul unor fusuri. Aceste fusuri pot avea o durata de 1-3 secunde. Undele alfa se inregistreaza numai in conditii de repaus psihosenzorial.

Orice excitatie (luminoasa, psihosenzoriala, efort de atentie, activitate psihica), produce disparitia ritmului alfa, fapt cunoscut in EEG sub denumirea de reactie de oprire.

Stimularea luminoasa intermitenta produce unde alfa care preiau ritmul stimulilor luminosi.

Ritmul delta este constituit din unde cu o fregventa de 0.5-3 c/secunda si o amplitudine de 50-100 V sau chiar mai mare.

Pe EEG, la adult, in conditii de veghe, nu se inregistreaza in mod normal unde din banda delta. Ritmul delta poate fi monomorf sau polimorf. Ritmul alfa monomorf este constituit din oscilatii cu contur regulat, sinusoidale, cu fregventa de 0.5-3 c/sec si cu amplitudine mai mare, in jurul a 100 V. El denota perturbatii ale activitatii bioelectrice subcorticale.

Ritmul delta polimorf are contur si fregvente neregulate dar amplitudinea este mai mica decat cea a ritmului delta monomorf. Acest ritm releva tulburarile din activitatea bioelectrica a cortexului cerebral provocate de procesele patologice superficiale. Ritmul alfa releva fie activitatea bioelectrica cerebrala din anumite stari fiziologice (somn, imaturitate cerebrala), fie activitatea bioelectrica ce insoteste anumite stari patologice (come, encefalite, hipertensiune intracraniana).

Ritmul beta este constituit din unde cu o fregventa care variaza intre 15-25c/sec si o amplitudine intre 10-30 V. Se considera ca undele beta au in medie jumatate din amplitudinea undelor alfa si dublul fregventei lor. Foarte neregulate, ele sunt dispersate printre ritmul alfa si astfel mascate incat numai dupa suprimarea ritmului alfa printr-un excitant psihosenzorial se pot pune in evidenta.

Incidenta maxima a acestui ritm se situeaza la nivelul regiunilor frontale si temporale dar indeosebi la nivelul regiunii rolandice. In timpul reactiei de oprire, ritmul beta se inregistreaza si la nivelul regiunii occipitale. Fata de undele alfa, ritmul beta este mai putin labil si nu este influentat de un numar asa de mare de excitanti psihosenzoriali.

Excitatiile tactile duc la disparitia undelor beta, fenomen asemanator reactiei de oprire produsa de excitatiile luminoase asupra ritmului alfa. Si la reactia de oprire a ritmului beta se descrie un timp de latentta de perseverare si de adaptare, intocmai ca la reactia de oprire a ritmului alfa. Totusi ritmul beta este un ritm de activitate.

EEG disincronizata nu are o unda dominanta sau caracteristica, ci consta in activitati electrice neregulate. O inregistrare puternic disincronizata este tipica pentru starea de trezire, de atentie si de somn cu vise. Anumite tipare EEG pot fi inregistrate si la nivelul structurilor subcorticale cu ajutorul electrozilor invazivi implantati in diferite formatiuni.

Interesanta este EEG si unda sa caracteristica teta a carei semnificatie functionala a constituit subiect de discutii aprinse timp de multi ani.

Ritmul teta este constituit din unde cu o fregventa de 4-7c/sec si cu o amplitudine de 30-70 V. Ele se inregistreaza sub forma unor unde izolate pe toate derivatiile si reprezinta 10-15% din numarul total de unde. In jurul varstei de 4 ani, ritmul teta constituie ritmul dominant pe traseele EEG. De asemenea el domina traseele EEG ale adultului si in primele faze ale somnului. Aceste date releva faptul ca ritmul teta este generat de formatiunile subcorticale.

Paroxismele de unde teta grupate pe mai multe derivatii apar in cazul proceselor patologice localizate in straturile cerebrale profunde. In cazul unui traseu EEG normal, undele teta izolate si asincrone nu trebuie sa depaseasca 10-15% din totalul undelor inregistrate.

Pe traseul unui adult normal in stare de veghe si la adapost de orice excitanti psihosenzoriali, ritmul alfa si beta constituie in medie 90% din totalul oscilatiilor inregistrate. Totusi diferentele individuale sunt mari. De la traseele EEG cu ritm alfa dominant si pana la cele cu ritm beta dominant se descriu numeroase tipuri intermediare. In starile de excitatie corticala se intalnesc ritmuri rapide de tip beta iar in starile de inhibitie apar unde mai lente si mai ample de tip alfa. Starile emotive se insotesc de artefacte musculare foarte pronuntate sau de fenomene vasomotorii care deasemeni produc artefacte. Activitatea psihica dezorganizeaza in mod necaracteristic traseul EEG, fara a se putea trage vrea concluzie asupra unui anumit act psihic. In baza elementelor EEG nu se pot face corelari cu anumite functii psihice si nici nu se pot face aprecieri asupra capacitatii intelectuale. La debilii mintali traseul EEG poate fi complet normal.

Electroencefalograma din timpul somnului difera dupa cele 5 stadii descrise de Loamis si colaboratorii:

Stadiul A corespunde perioadei de relaxare care precede somnolenta. EEG se traduce printr-un ritm alfa lent, prin sectoare de unda teta si uneori prin sectoare de liniste electrica.

Stadiul B corespunde perioadei de somnolenta si adormire. In aceasta faza in care traseul se aplatizeaza se pot inregistra in mod sporadic unde lente cu o fregventa de 4-5c/sec.

Stadiul C corespunde perioadei de somn superficial. EEG se traduce prin bufee de unde rapide cu o fregventa medie de 14c/sec. Aceste unde grupate in fusuri se deosebesc de undele alfa prin aceea ca au o fregventa mai mare si o amplitudine mai mica.

Stadiul D este echivalent cu faza de somn usor. Din punct de vedere EEG in afara de fusurile descrise anterior se inregistreaza si unde lente din banda alfa cu o fregventa de 0.5-3c/sec, dar cu o amplitudine mai mare care poate ajunge pana la 250-300 V.

Stadiul E desemneaza perioada de somn profund. Pe traseul EEG in locul fusurilor rapide apar unde lente din banda alfa si rare unde lente de tip teta. In aceasta faza, traseul are un aspect omogen si uniform. Somnul provocat de hipnotice are caracteristici EEG ca si somnul spontan. In cercetarile ulterioare s-au produs mici modificari ale acestor stadii ale somnului.

Astfel a aparut notiunea de somn lent si cea de somn rapid sau paradoxal. Somnul rapid sau faza E reprezinta in medie 18-20% din durata totala a somnului si apare indeosebi spre dimineata. EEG se caracterizeaza prin absenta fusurilor si a complexelor K spontane si provocate si prin activitate de mica amplitudine cu o fregventa apartinand undelor teta si alfa. Pe regiunile anterioare se observa ritmuri rapide cu bufeuri scurte de 16-24c/sec care amintesc activitatea beta de la adormire.

In esenta, somnul rapid sau paradoxal se caracterizeaza printr-o activitate electrica desincronizata, rapida si plata , atat la nivelul cortical cat si diencefalic, prin aparitia activitatii musculare pe EMG, prin miscari ale globilor oculari, prin vibratii ale pleoapelor, prin mioza si prin variatii cardiovasculare si respiratorii ( hipertensiune arteriala, bradicardie sau tahicardie ,neregularitatea respiratiei , variabilitatea frecventei respiratorii ).