Способ управления текущим функциональным состоянием головного мозга

 

Изобретение относится к области медицины и может быть использовано в нейрофизиологии. Способ позволяет управлять функциональным состоянием головного мозга. Для этого на поверхности коры мозга располагают две системы электродов - отводящие и токовые. За счет пропускания через токовые электроды сигнала формируемого четырехэлектродным фиксатором потенциала с полосой 0,3 - 100 Гц, сигналы, отводимые с участков коры в любой момент времени в точности повторяют подаваемый на специальный вход фиксатора командный сигнал, а спонтанная активность подавляется. 2 з. п. ф-лы.

Изобретение относится к медицине, а именно к физиологии, психиатрии, психологии, психофизиологии, нейрофизиологии, нейрофармакологии, нейро- и психохирургии.

На повестке дня медицины стоит задача управления высшей нервной деятельностью человека и животных. Основная идея подхода заключается в том, что в процессе саморегуляции функционального состояния такие структуры мозга, как ретикулярная формация, задний гипоталамус, зоны моста, таламус, хвостатое ядро взаимодействуют между собой. Влияя каким-либо способом на взаимодействия структур можно управлять функциональным состоянием.

Известен способ управления поведением живого организма, заключающийся в том, что снимают биопотенциалы в период спонтанной или вызванной активной биологической деятельности с нервных структур регулирующих эти виды деятельности, усиливают и используют для электрической стимуляции этих структур. Суть метода заключается в том, что спонтанная электрическая активность "рецепиента" корректируется за счет подмешивания к ней электрического сигнала "донора", находящимся в определенном состоянии. Таким способом можно, вводя биопотенциалы животного-донора, зарегистрированные в состоянии отрицательного эмоционального возбуждения, вызвать у животного-рецепиента поведенческие и электрографические изменения, аналогичные отмеченным у донора.

Указанный способ имеет следующие недостатки.

1). Глубина изменения электрической активности в этом способе невелика, поскольку спонтанная электрическая активность не изменяется (а лишь несколько корректируется) и остается характерной для данного индивидуума. Другими словами, спонтанная электрическая активность мозговых структур животного реципиента не подавляется, вследствие чего проявления наведенных от животного донора эффектов маскируется.

2). При формировании сигнала от животного донора используется не вся ЭКоГ, а лишь информация заложенная в определенных структурах мозга (гипоталамус), в то же время желательно корректировать состояние не пренебрегая информацией содержащейся во всей ЭКоГ.

3). Вживление электродов накладывает большие ограничения на широкое применение указанного способа, в частности на человека.

4) Для осуществления указанного способа необходимы два животных-донор и реципиент.

Целью изобретения является увеличение глубины изменения ЭКоГ и создание возможности навязывания всей коре данного животного или индивидуума любых ЭКоГ любой длительности за счет того, что на каждом участке коры мозга располагается своя пара из отводящего и токового электрода; при помощи своего электронного устройства (четырехэлектродный фиксатор потенциала) каждый участок охватывается глубокой отрицательной обратной связью. Для уменьшения шумов, артефактов и наводок полоса фиксатора сужена до полосы, в которой обычно регистрируется ЭКоГ и ЭЭГ 0,3-100 Гц. При этом электронные устройства будут сколь угодно долго воспроизводить на различных участках поверхности мозга командные сигналы любой формы и полностью подавлять спонтанную ЭЭГ.

Цель достигается тем, что в способе управления поведением животного организма, заключающемся в пропускании через определенные участки мозга электрического тока от животного донора отличием является то, что на всей поверхности коры осуществляется пространственная фиксация потенциала; при этом на каждом участке коры располагаются пары электродов (отводящий и токовый) и с помощью четырехэлектродного фиксатора потенциала с полосой 0,3-100 Гц отводимая с каждого участка электрическая активность подавляется и этому участку коры навязывается любая ЭЭГ или ЭКоГ. Отличительные признаки предлагаемого технического решения в научно-технической и патентной литературе не описаны.

Пример 1. Вначале с помощью многоканального отведения на магнитограф или ЭВМ записываем сигналы ЭЭГ человека или ЭКоГ крысы. После этого на поверхности мозга крысы (2 шт.) или скальпа человека (8 24 шт.) и непосредственной близости друг от друга располагают как электроды для отведения ЭКоГ, так и электроды для пропускания электрического тока. Электроды для отведения располагаются точно по такой же схеме и в том же порядке как и при регистрации электрической активности мозга. Каждая пара из отводящего и референсного электродов соединяется со входами своего электронного фиксатора потенциала. Один выход всех фиксаторов объединяется и заземляется. Общий заземленный электрод располагается вблизи референсного отводящего электрода. Другой выход каждого фиксатора соединяется с электродом, расположенным вблизи соответствующего отводящего электрода. Каждый фиксатор работает следующим образом. Усиленный сигнал (ЭКоГ, ЭЭГ) реципиента сравнивается с командным сигналом (в нашем случае ЭКоГ другого животного-донора), который подается на соответствующий вход электрического фиксатора потенциала с помощью магнитофона или ЭВМ. Фиксатор сигнал рассогласования усиливает и инвертирует (фаза переворачивается на 180^o). При этом между токовыми и земляным электродами через соответствующий участок поверхности объекта пропускается такой ток, чтобы сигнал рассогласования в любой момент времени стал равным 0. Благодаря пропусканию через каждый участок коры внешнего электрического тока заданной формы спонтанная ЭКоГ подавлена и навязывается электрическая активность соответствующего участка другого животного записанного предварительно на какой-либо регистратор.

Пример 2. Порядок действий как в примере 1 за исключением того, что на входы для командного потенциала подается ЭКоГ записанные на этом же животном в другие моменты времени или любой другой корректирующий сигнал.

Пример 3. Порядок действий как в примере 1 за исключением того, что отводящие и токовые электроды располагаются на поверхности скальпа, а на входы для командных потенциалов подается ЭЭГ (вместо ЭКоГ) другого животного.

Благодаря предложенному подходу различным участкам поверхности коры можно навязывать сигнал любой формы.

Формула изобретения

1. Способ управления текущим функциональным состоянием головного мозга путем коррекции деятельности его регуляторных систем с помощью подачи на электроды командных биопотенциалов, отличающийся тем, что дополнительно вблизи с каждым отводящим электродом располагают токовый электрод, пропускают через него электрический ток и подавляют спонтанную электрическую активность мозга, при этом каждый отводящий электрод соединяют с входом своего фиксатора потенциалов с полосой пропускания 0,3 100 Гц.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве командного потенциала подают электрокортикограмму, записанную на этом же животном в другие моменты времени.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве командного потенциала подают электроэнцефалограмму другого животного.