Методы функциональной диагностики мозга

Функциональная диагностика мозга является важной частью нейрофидбэка, поскольку именно на основе диагностических данных выбирается направленность тренинга и отслеживается динамика происходящих в результате тренинга изменений. В зарубежной терминологии функциональную диагностику мозга принято называть ассессментом, и далее в статье я буду использовать именно это слово, как наиболее распространенное и привычное для меня. По сути ассессмент – это то самое зеркало, которое может нам показать, что мозг находится далеко не в лучшей своей форме, и пора взяться за его тренировку, а возможно даже и обратиться за помощью к психотерапевту.

Обычно ассессмент проводится при помощи метода QEEG (количественная электроэнцефалография) и позволяет определить числовые показатели электрической активности нейронов в различных частях мозга. Для получения наиболее полной картины мозговой активности измерения проводятся на 19 и более отведениях, распределенных по поверхности головы. Эти измерения обычно включают в себя состояния с закрытыми глазами, с открытыми глазами и при решении каких-либо когнитивных задач. В результате получается набор данных, показывающий как изменяется активность мозга в зависимости от различных психических состояний – от расслабленности до активности.

Существует 2 основных подхода к анализу данных мозговой активности, полученных при помощи QEEG.

Population-based метод основывается на определении отклонения от среднестатистических показателей. Для этого все зарегистрированные показатели сравниваются с базой данных, в которой хранятся аналогичные показатели большого количества людей, записанные за последние 2-3 десятилетия. Сравнение может производиться как с нормативной базой данных условно здоровых людей, так и с базой данных людей, у которых были диагностированы те или иные отклонения. В результате вычисляется так называемая Z-оценка (Z-score), показывающая насколько сильно показатели отличаются от среднестатистических.

Pattern-based метод основывается на определении стандартных активационных паттернов, которые могут быть связаны с какими-либо психологическими проблемами или психическими нарушениями. Эти паттерны были также выявлены на основе статистических исследований среди людей, имеющих какие-либо отклонения, связанные с мозговой активностью (тревожность, депрессия, СДВГ и т.д.).

Population-based метод обычно используется в профессиональных системах стоимостью более 4000$ и прежде всего его возможности востребованы при проведении различных научных исследований. Pattern-based метод более ориентирован на практические вопросы, и может подсказать что именно нужно изменить для достижения тренировочных целей – изменения настроения, поведенческих аспектов или когнитивной производительности.

В данной статье я расскажу о двух наиболее популярных системах Pattern-based QEEG, которые работают с программой Bioexplorer и которыми пользуюсь я сам.

TQ7—The Trainer’s Q

Эта система разработана Питером Ван Дюзеном и по обширности получаемой диагностической картины вполне может быть неплохой альтернативой диагностическим возможностям, имеющимся в дорогих профессиональных системах QEEG. Процедура ассессмента изначально ориентирована на 2х-4х-канальные системы, поэтому процесс ассессмента разделен на 3-минутные сегменты, после каждого из которых электроды переставляются на следующий участок головы. Так, например, на 4х-канальном приборе за 4 диагностических сегмента можно снять показатели с 16 точек на голове.

Наличие усилителя Pocket Neurobics с электродной шапочкой существенно упрощает процедуру ассессмента, поскольку в процессе нужно будет только программно переключаться между разными отведениями на поверхности головы. В случае отсутствия шапочки придется постоянно переставлять электроды, что особенно при отсутствии сноровки отнимает достаточно много времени. В итоге вся процедура ассессмента может занять до часа времени, но полученный результат действительно стоит затраченного труда.

Каждый диагностический сегмент состоит из 3-х частей: 1 минута с закрытыми глазами, 1 минута с открытыми глазами и 1 минута отводится на выполнение задания, связанного с активацией того участка мозга, с которого снимаются показания. В результате выполнения процедуры ассессмента создаются текстовые файлы, содержащие данные по всем важным параметрам (амплитуды сигналов по всем частотным диапазонам, пиковые частоты, показатели когерентности, синхронности и т.д.). После чего, текстовые файлы загружаются в специальную форму ассессмента на базе MS Excel 2010, которая и выполняет всю оставшуюся работу по анализу полученных данных. Прежде всего производится анализ данных на наличие артефактов (электрических сигналов, не связанных с мозговой деятельностью), выполняется удаление артефактов, и затем создается подробный 8-страничный отчет по всем возможным показателям активности мозга.

Analyze Page – содержит сводную информацию по всем отведениям, с которых снимались показания.

Frequency Distribution Maps – показывает в графическом виде распределение нейронной активности по 10 частотным диапазонам. Смещение палитры в сторону красного цвета показывает увеличение активности, а в сторону синего – снижение. В частности, такое представление позволяет выявить участки мозга с физиологическими повреждениями в результате заболеваний или травм.

Heads Display – показывает числовое распределение нейронной активности в абсолютных и относительных единицах.

Histograms – позволяет сравнивать амплитуды сигнала в разных частотных диапазонах между разными полушариями или между фронтальной и затылочной частями мозга, а DiffHistograms позволяет сравнивать уже сами разницы в амплитудах.

Synchrony Pages – содержит информацию о взаимодействии различных частей мозга между собой – данные синхронности и когерентности. Различные уровни когерентности также имеют различные цветовые обозначения.

Report Page – позволяет оценить величины всех важных соотношений (Бета/Тета, Альфа/Тета и т.д.), которые обозначены синим цветом, если значение ниже нормы, и красным цветом, если значение выше нормы.

Variance Page показывает степень стабильности регистрируемого сигнала, которая помимо прочего может свидетельствовать либо о наличии избыточного самоконтроля, либо наоборот, о его недостаточности.

В последнюю версию формы ассессмента TQ7 добавили еще автоматическое создание тренировочного плана (auto-plan), т.е. программа не только определит, что именно с мозгом не в порядке, но и сама подскажет, что и как нужно тренировать. Единственный недостаток, что при этом стоимость программы на сайте brain-trainer.com увеличилась более чем в 2 раза и сейчас составляет 795$, что на мой взгляд очень дорого. К сожалению, для тех, кто не хочет доверять создание тренировочного плана программному алгоритму, возможность купить версию без автоплана не предусмотрена. Также на сайте можно скачать бесплатную версию с ограниченной функциональностью.

ClinicalQ

Система ассессмента ClinicalQ разрабатывалась и совершенствовалась на протяжении 20 лет известным канадским нейрофизиологом Полом Свинглом (Paul Swingle). Система не является диагностической в полном смысле этого слова и не подходит для диагностики всего спектра функциональных нарушений мозга. Ценность этой системы в том, что она позволяет менее чем за 10 минут выявить все основные функциональные паттерны, которые могут быть связаны с какими-либо психологическими или когнитивными проблемами. В некоторых случаях по результатам ассессмента в том числе можно определить требуется ли более детальная QEEG-диагностика всей поверхности мозга для определения таких нарушений как травмы, эпилепсия или последствия инсультов.

Система ClinicalQ ни в коем случае не является альтернативой или заменителем полноценных QEEG-систем. Назначение системы – дать пользователям простую и эффективную возможность оценки текущего состояния мозга и возможного наличия проблем – такую же возможность, которую нам дает термометр или тонометр в сравнении с полноценным стационарным медицинским обследованием.

В своей книге “Adding Neurotherapy to Your Practice” Пол Свингл рассказывает, что зачастую он не спрашивает ни о чем приходящих к нему в клинику пациентов, а сначала проводит диагностику по методу ClinicalQ и затем сам рассказывает пациентам, с какими именно жалобами они хотят к нему обратиться. И обычно пациенты оказываются потрясенными точностью описания своих проблем.

Для проведения ассессмента по методу ClinicalQ измерения проводятся только в 5 точках поверхности головы: Cz, O1, Fz, F3 и F4. Показателей активности в этих 5 точках хватает чтобы определить достаточно внушительный перечень всевозможных нарушений. Для трех фронтальных отведений требуется всего 1 минута измерений с закрытыми глазами. Для отведения O1 измерения проводятся с закрытыми и открытыми глазами. Для отведения Cz помимо измерения активности с открытыми и закрытыми глазами, также проводятся измерения при решении задач и предусмотрена возможность измерения мозговой активности под воздействием различных безусловных стимулов. Последнее используется прежде всего для определения тех активностей, которые можно рекомендовать пациентам для самостоятельного использования дома. В клинике Свингла для этих целей обычно используется прослушивание терапевтических гармоник, позволяющих воздействовать на мозговую активность минуя сознательное восприятие.

Терапевтические гармоники – это еще один любопытный результат многолетних исследований Пола Свингла. На слух они воспринимаются как обычный белый шум, но тем не менее, в этом шуме содержится совокупность нескольких частотных составляющих, которые влияют на мозг в обход сознания. Так, например, OMNI-гармоника имеет свойство подавлять Тета-активность, а SERENE-гармоника – стимулировать Альфа-активность. Несмотря на то, что по словам Пола Свингла эти гармоники действуют не на всех людей, если я делаю ассессмент, то зачастую не упускаю случая проверить и то, как они влияют на работу мозга.

Но разумеется, вместо прослушивания гармоник можно проверить воздействие и любых других стимулов на мозг. Например, можно протестировать наличие активизирующего воздействия от прослушивания бодрящего трека любимой рок-группы или наоборот релаксационное воздействие треков в жанре эмбиент или чилл-аут. Ну и конечно интересно увидеть, как влияют на мозг такие специализированные активности как чтение мантр или дыхательные практики. В общем, тут уж на что хватит вашей исследовательской фантазии. Главное, чтобы по результатам этого исследования можно было бы рекомендовать какие-либо активности для самостоятельного использования в тренировочных целях.

Лично мне метод ClinicalQ еще нравится тем, что он дает большую гибкость в проведении ассессмента, а вычисления всех показателей достаточно подробно описаны в книгах Пола Свингла. В то же время, например, в системе TQ7 принципы некоторых расчетов не совсем прозрачны, а сама процедура жестко регламентирована и не предполагает отклонений от плана. Ну и если для системы TQ7 необходимо иметь знания, которые позволят интерпретировать полученные показатели, то система ClinicalQ уже изначально содержит подробное описание и объяснение каждого вычисленного параметра.

Стоимость системы ClinicalQ на сайте soundhealthproducts.com составляет $150, однако для ее покупки будет необходимо подтвердить свой профессиональный статус. Сложно понять для чего введено такое ограничение, но видимо Пол Свингл имеет какие-то соображения на этот счет. Однако, учитывая что программная реализация системы представляет собой форму ассессмента на базе MS Excel, при наличии терпения и углубленных навыков работы с пакетом MS Office, такую форму можно создать и самостоятельно.

Но читателям “Adding Neurotherapy to Your Practice” я посоветовал бы вдумчиво применять приведенные в книге формулы, поскольку некоторые из них (не знаю, случайно или намеренно) приведены не корректно. При подсчете процентного изменения какого-либо параметра все-таки правильным будет вычитать из конечного значения начальное (а не наоборот), и полученную разность делить именно на начальное значение. Таким образом, полученный положительный результат (конечно умноженный на 100) будет означать процент прироста, а отрицательный – процент падения изначального показателя. В книге же с этим настоящая путаница)) А отсутствие нужных скобок в некоторых формулах еще и усугубляет ситуацию.

Заключение

Описанные мной 2 системы ассессмента предназначены для работы с программой Bioexplorer, но разумеется могут быть адаптированы и для использования любого другого программного обеспечения, которое может экспортировать результаты измерений в текстовом виде. В конечном итоге для формы с отчетом требуется только наличие определенных текстовых файлов, формат которых также может быть скорректирован уже при непосредственной обработке в Excel.

У кого-то может возникнуть вопрос, насколько точными могут быть измерения, если мы говорим о такой сложной и динамической системе как мозг? В данном случае могу сказать, что по крайней мере на себе самом я пробовал проводить измерения несчетное количество раз, и как в случае с системой TQ7, так и в случае с ClinicalQ, всякий раз результаты оказываются практически неизменными. В независимости от психологического состояния разброс значений различных показателей не превышает нескольких процентов, что практически не меняет общую диагностическую картину.

Дело в том, что когда мы говорим о Pattern-based системах ассессмента, то результатом их работы являются не абсолютные, а относительные величины – выявленные активационные паттерны, которые по сути показывают, как соотносятся меду собой те или иные характеристики мозговой активности. И как бы ни менялась амплитуда регистрируемого сигнала в каком-либо частотном диапазоне, отношение среднего значения этой амплитуды относительно средних амплитуд в других частотных диапазонах будет мало изменяться даже при изменении психического состояния. Т.е. паттерны показывающие, например, предрасположенность к тревожности или депрессии, даже с течением времени будут оставаться на своих местах, и ждать своего момента, чтобы проявиться. Разумеется, это справедливо только для тех случаев, когда человек целенаправленно не использует для своего развития методы нейрофитнеса.