Сенсорные и моторные волокна нерва. Электромиография (ЭМГ)

Все мы уже привыкли к такому достаточно новому устройству ввода информации, как сенсорный экран. Казалось бы, следующим шагом должно быть создание устройств, понимающих наши мысли. Впрочем, над такими ученые и изобретатели уже работают. Но Исследователи из Университета Северной Каролины решили пойти немного другим путем. Они предложили совершенно новую вариацию того же сенсорного дисплея – сенсорные волокна.

Новая технология предусматривает использование мягких, эластичных и сенсорно-чувствительных микроскопических волокон, работа которых аналогична работе сенсорного экрана . Их новая разработка, по мнению самих ученых, в будущем приведет к созданию совершенно новых электронных носимых устройств, а также поможет создать более совершенные датчики и устройства зондирования, используемые во всех областях науки, медицины и повседневной деятельности.

Новые сенсорные волокна созданы из очень тонких нитей, трубчатой структуры. Внешняя часть нити состоит из полимера, а внутри, в качестве наполнителя, используется состав жидких металлов (эвтектика): галлия и индия (EGaIn). Такая нить, имеет диаметр несколько микрон, что немного больше толщины человеческого волоса.

Конечное сенсорное волокно, создано из пряди трех скрученных вместе нитей, и представляет собой достаточно прочную спираль. Принцип работы сенсорного волокна, как отмечалось ранее, аналогичен принципу работы емкостного сенсора.

Прядь из трех нитей представляет собой классическую систему, в которой переплетаются между собой проводники и диэлектрики . Проводником в данном случае выступает жидкий металл внутри нити, а диэлектриком – полимерная оболочка. Получается своеобразная сэндвич-система, реагирующая на изменение электрической емкости .

Разработчики отмечают, что трехкратная скрутка нитей вовсе необязательна. Например, для создания датчика вращения или кручения, достаточно использование всего двух нитей, скрученных «косичкой». Преимущество новой технологии еще и в том, что сенсорные устройства и особенно датчики, созданы из очень гибких компонентов поэтому не боятся многократной деформации.

1.2.1. Структурно­функциональная характеристика сенсорных рецепторов

Свойства сенсорных рецепторов. Возбудимость рецепторов очень высока, она превышает чувствительность новейших технических аппаратов, регистрирующих соответствующие сигналы. В частности, для возбуждения фоторецептора сетчатки глаза достаточно 1-2 квантов света, для обонятельного рецептора - одной молекулы пахучего вещества. Однако возбудимость висцерорецепторов ниже, чем экстерорецепторов. Низкую возбудимость имеют болевые рецепторы, приспособленные к ответу на действие повреждающих раздражителей.

Адаптация рецепторов - это уменьшение их возбудимости при длительном действии раздражителя, выражающееся в снижении амплитуды РП и, как следствие, частоты импульсации в афферентном нервном волокне. На начальном этапе действия раздражителей важную роль в адаптации рецепторов могут играть их вспомогательные структуры. Например, быстрая адаптация рецепторов вибрации (тельца Пачини) обусловлена тем, что их капсула пропускает к нервному окончанию только быстро изменяющиеся параметры раздражителя и «отфильтровывает» его статические составляющие. Следует заметить, что термин «темновая адаптация» фоторецепторов означает повышение их возбудимости. Одним из механизмов адаптации рецепторов является накопление Са 2+ в нем при возбуждении, что активирует Са 2+ -зависимые калиевые каналы; выход К + через эти каналы из клетки препятствует деполяризации ее мембраны и, следовательно, формированию РП. Обнаружены биохимические реакции, блокирующие формирование РП. Значение адаптации рецепторов заключается в том, что она защищает организм от избыточного потока импульсов, иногда - от неприятных ощущений.

Спонтанная активность некоторых рецепторов (фоно-, вестибуло-, термо-, хемо- и проприорецепторы) без действия на них раздражителя, что связано с проницаемостью клеточной мембраны для ионов, приводящей периодически к снижению ПП до КП и генерации ПД в нервном волокне. Возбудимость таких рецепторов выше, чем рецепторов без фоновой активности, - даже слабый раздражитель способен значительно повысить частоту импульсации нейрона. Фоновая активность рецепторов в условиях физиологического покоя участвует в поддержании тонуса ЦНС и бодрствующего состояния организма.

Функцией сенсорных рецепторов (лат. sensus -чувство, receptum -принимать) является восприятие раздражителей - изменение внешней и внутренней среды организма. Это осуществляется с помощью преобразования энергии раздражения в РП, который обеспечивает возникновение нервных импульсов.

Каждый вид рецепторов в процессе эволюции приспособлен к восприятию одного или нескольких видов раздражителей. Такие раздражители называются адекватными . К ним рецепторы имеют наибольшую чувствительность (например, рецепторы сетчатки глаза возбуждаются при действии 1-2 квантов световой энергии). К другим - неадекватным раздражителям - рецепторы малочувствительны. Неадекватные раздражители также могут возбудить сенсорные рецепторы, однако энергия этих раздражителей должна быть в миллионы и миллиарды раз больше энергии адекватных. Сенсорные рецепторы являются первым звеном в рефлекторном пути и периферической частью сенсорных систем.

Классификация сенсорных рецепторов проводится по нескольким критериям (рис. 12).

Рис. 12. Классификация рецепторов на первичные и вторичные. У вторичных рецепторов имеется рецепторная клетка, к которой подходят афферентные окончания чувствительного нейрона (Агаджанян, 2007).

По структурно - функциональной организации различают первичные и вторичные рецепторы.

Первичные рецепторы представляют собой чувствительные окончания дендрита афферентного нейрона. К ним относятся обонятельные, тактильные, температурные, болевые рецепторы и проприорецепторы. Тело нейрона расположено в спинальных ганглиях или в ганглиях черепных нервов.

Вторичные рецепторы имеют специальную клетку, синаптически связанную с окончанием дендрита сенсорного нейрона. К вторичным рецепторам относятся вкусовые, фото (зрительные)-, фоно (слуховые)- и вестибулорецепторы.

По скорости адаптации различают быстро адаптирующиеся (фазные), медленно адаптирующиеся (тонические) и смешанные (фазнотонические) рецепторы, адаптирующиеся со средней скоростью. Примером быстро адаптирующихся рецепторов являются рецепторы вибрации (тельца Пачини) и прикосновения (тельца Мейснера) кожи. К медленно адаптирующимся рецепторам относятся проприорецепторы, часть болевых рецепторов, механорецепторы легких. Со средней скоростью адаптируются фоторецепторы сетчатки глаза, терморецепторы кожи.

В зависимости от вида воспринимаемого раздражителя выделяют четыре типа рецепторов, а именно: хеморецепторы - вкусовые и обонятельные рецепторы, часть сосудистых и тканевых рецепторов (реагирующих на изменение химического состава крови, лимфы, межклеточной жидкости) - имеются в гипоталамусе (например, в пищевом центре) и продолговатом мозге (дыхательный центр); механорецепторы - расположены в коже и слизистых оболочках, опорнодвигательном аппарате, сосудах, внутренних органах, слуховой, вестибулярной и тактильной сенсорных системах; терморецепторы (их подразделяют на тепловые и холодовые) - находятся в коже, сосудах, внутренних органах, различных отделах ЦНС (гипоталамусе, среднем, продолговатом и спинном мозге); фоторецепторы - расположены в сетчатке глаза, воспринимают световую (электромагнитную) энергию.

В зависимости от способности воспринимать один или более видов раздражителей выделяют моносенсорные (обладают максимальной чувствительностью к одному виду раздражителей, например рецепторы сетчатки) и полисенсорные (воспринимают несколько адекватных раздражителей, например механический и температурный или механический, химический и болевой) рецепторы. Примером являются ирритантные рецепторы легких, болевые рецепторы.

По расположению в организме рецепторы делят на экстеро- и интерорецепторы . К интерорецепторам относятся рецепторы внутренних органов (висцерорецепторы), сосудов и ЦНС. Разновидностью интерорецепторов являются рецепторы опорно-двигательного аппарата (проприорецепторы) и вестибулярные рецепторы. К экстерорецепторам относятся рецепторы кожи, видимых слизистых оболочек (например, слизистой рта) и органов чувств: зрительные, слуховые, вкусовые, терморецепторы, обонятельные.

По ощущениям рецепторы подразделяют на зрительные, слуховые, вкусовые, обонятельные терморецепторы, тактильные, болевые (ноцицепторы) - это свободные нервные окончания, которые имеются в зубах, коже, мышцах, сосудах, внутренних органах. Они возбуждаются при действии механических, термических и химических (гистамин, брадикинин, К + , Н + и др.) раздражителей.

Механизм возбуждения рецепторов (рис. 13).

Рис. 13. Механизм возникновения и проведения сигнала от рецепторной клетки (Чеснокова, 2007)

При действии адекватного раздражителя в первичном рецепторе возникает рецепторный потенциал (РП), представляющий собой деполяризацию клеточной мембраны обычно вследствие движения ионов Nа + внутрь клетки. РП - это локальный потенциал, он является раздражителем нервного окончания (за счет своего электрического поля) и обеспечивает возникновение ПД в мякотных волокнах - в первом перехвате Ранвье, в безмякотных - в непосредственной близости от рецептора.

Во вторичных рецепторах при действии раздражителя сначала также возникаем РП в рецепторной клетке вследствие движения Nа + в клетку (вкусовые рецепторы) или К + (слуховые и вестибулярные рецепторы).

Под влиянием РП в синаптическую щель выделяется медиатор, который, действуя на постсинаптическую мембрану, обеспечивает формирование генераторного потенциала ГП (тоже локальный).

Последний является раздражителем (электрическое поле), обеспечивающим возникновение ПД в нервном окончании, как и в окончаниях с первичными рецепторами.

Зависимость частоты ПД в афферентном нервном волокне от величины РП показана на рис. 14.

Рис. 14. Типичные взаимоотношения между амплитудой РП и частотой ПД, возникающих в эфферентном нервном волокне при сверхпороговых уровнях РП (Гайтон, 2008)

Важную роль в развитии целого ряда нейропатий играют ганглиозиды. Ганглиозиды образуют семейство кислых сиалированных гликолипидов, состоящих из углеводных и липидных компонентов. Они в основном находятся во внешнем слое плазматической мембраны. Внешнее расположение углеводных остатков позволяет предположить, что такие углеводы действуют как антигенные мишени при аутоиммунных неврологических расстройствах. Молекулярная мимикрия между ганглиозидами и бактериальными углеводными антигенами (особенно с бактериальным липополисахаридом) может быть ключевым фактором развития целого ряда заболеваний (синдром Миллера - Фишера, энцефалит Биккерстаффа, нейропатия с анти-MAGантителами).

Антиганглиозидные антитела могут перекрёстно реагировать с другими гликолипидами и гликопротеинами (HNK1-эпитоп), включая гликопротеин миелина - P0, PMP-22, гликолипидами с сульфглюкуронил-параглобазидом и с сульфглюкурониллактозаминил параглобазидом. Недавно была описана ассоциация между цитомегаловирусной инфекцией и анти-GM2 антителами. Антитела, связывающиеся с углеводными антигенами наподобие анти-ганглиозид или анти-MAG (миелин ассоциированный гликопротеин), обнаружены при целом ряде периферических нейропатий. У больных с сенсорными нейропатиями могут наблюдаться признаки поражения вегетативных и моторных волокон.

Патогенез

С позиций патофизиологии в настоящее время выделяют ноцицептивную и нейропатическую боль. Ноцицептивной называют боль, обусловленную действием повреждающего фактора на болевые рецепторы, при интактности других отделов нервной системы. Под нейропатической подразумевается боль, возникающая при органическом поражении или дисфункции различных отделов нервной системы.

При оценке и диагностике нейропатической боли у больных с полинейропатией учитывается распределение нейропатической боли (зона иннервации соответствующих нервов, сплетений и корешков), выявляется взаимосвязь между анамнезом заболевания, вызвавшего нейропатическую боль, и локализацией, и нейроанатомическим распределением самой боли и сенсорных расстройств, оценка наличия позитивных и негативных сенсорных симптомов.

Патофизиология болевых проявлений при полинейропатиях

Ввиду того, что диабетическая полинейропатия является наиболее частым и труднокурабельным осложнением сахарного диабета, то патогенез нейропатической боли наиболее хорошо изучен при указанной нозологии.

Для исследования патофизиологии нейропатической боли, как правило, используются экспериментальные модели. Повреждение нерва обусловливает запуск патологических изменений поражённых нейронов, однако до сих пор не совсем ясно, какие из выявленных нарушений определяют инициацию и длительное существование нейропатической боли. У больных с полинейропатией в периферическом нерве не все нейроны повреждаются одновременно. Выявлено, что в поддерживании существования нейропатической боли важную роль играют патологические взаимодействия периферических сенсорных волокон: при дегенерации эфферентных волокон нерва в расположенных рядом интактных С-волокнах отмечается спонтанная эктопическая нейрональная активность, сенситизация нейронов на фоне экспрессии цитокинов и нейротрофических факторов. Всё это может указывать на значимость в патогенезе болевых расстройств повреждения толстых нервных волокон.

Важную роль в сенситизации нервных волокон, возникновении термической гипералгезии при нейропатической боли играет серотонин, действие которого опосредованно 5-гидрокситриптаминовыми 3 рецепторами. Проведение боли при этом связывают с четырьмя основными разновидностями натриевых каналов: Nav1.3, Nav1.7, Nav1.8 и Nav1.9. Увеличение численности Na-каналов создаёт условия развития нейрогенного воспаления и вторичной центральной сенситизации. Показано, каналы Nav1.7, Nav1.8, Nav1.9 экспрессированы на тонких ноцицептивных волокнах и участвуют в проведении болевой афферентации.

Повышенная экспрессия каналов как Nav1.3, которые в норме у взрослых лишь в небольшой степени представлены в периферической нервной системе, так и Nav 1.6 может играть важную роль в повышении возбудимости нейронов и развитии нейропатической боли при повреждении периферических нервов и спинного мозга. Указанные изменения наблюдаются на 1-8 нед. после начала механической аллодинии. Кроме того, ослабление проницаемости для калия в миелиновых волокнах может способствовать повышению возбудимости нейрона.

При нейропатической боли выявляется более низкий порог активации Ар и А5-волокон на механическую стимуляцию. Увеличение спонтанной активности было найдено в С-волокнах. Гипералгезия при болевых стимулах у больных с полинейропатией может быть связана с повышением уровня циклооксигеназы-2, PG2 как в нейронах дорсального ганглия, так и задних рогах спинного мозга, активацией накопления сорбитола, фруктозы, что указывает на важность в формировании и проведении нейропатической боли проводниковых трактов спинного мозга.

В спиноталамическом тракте крыс регистрируется высокая спонтанная активность, увеличение рецепторных полей, также как и более низкий порог ответа нейронов в ответ на механическое раздражение. Нейрогенное воспаление при экспериментальной диабетической полинейропатии в случае болевых проявлений выражено в большей степени в сравнении с недиабетическими нейропатическими болевыми нарушениями. Было выявлено, что аллодиния, возникающая при диабетической полинейропатии, является следствием гибели С-волокон с дальнейшей центральной сенситизацией, повреждение Аб-волокон, воспринимающих холодовые стимулы, ведёт к холодовой гипералгезии. Вольтаж-зависимые кальциевые N-каналы, расположенные в заднем роге спинного мозга, участвуют в формировании нейропатической боли.

Имеются данные об увеличении высвобождения нейро-трансмиттеров при активации вольтаж-зависимых кальциевых каналов. Предполагается, что а2Д-1 субъединица, входящая в состав всех вольтаж-зависимых кальциевых каналов, является мишенью для антиаллодинического действия габапентина. Плотность кальциевых каналов с а2Д-1 субъединицей увеличена в случае индуцированного сахарного диабета, но не при винкристиновой полинейропатии, что указывает на различные механизмы аллодинии при различных типах полинейропатий.

ERK (extracellular signal-regulated protein kinase)-зависимая сигнализация выполняет важную роль в реакциях пролиферации, индуцированных факторами роста, клеточной дифференцировки и цитотрансформационных изменений. При сахарном диабете в экспериментальных моделях выявляется быстрая активация как MARK киназы (the mitogen-activated protein kinase), так и внеклеточной сигнал-зависимой киназы (ERK 1и 2) компонента ERK-каскада, коррелирующая с началом стерптозицин-индуцированной гипералгезии.

Было выявлено в экспериментальных моделях, что применение фактора некроза опухоли TNF-a, связанного с активацией MAPK (p38 mitogen-activated protein kinase), при полинейропатии приводит к увеличению гипералгезии не только в пораженных волокнах, но и интактных нейронах, что может определять различные особенности болевых синдромов. При гипералгезии в патогенезе болевого синдрома важную роль играет активация киназы А. Также в патогенезе боли в экспериментальных моделях при диабетической полинейропатии выявлена значимость локальной гипергликемии в индуцировании механической гипералгезии.

Наиболее часто встречаются следующие клинические варианты сенсорных полинейропатий: дистальная симметричная полинейропатия (ДСП), дистальная сенсорная полинейропатия тонких волокон (ДСПТВ), сенсорная нейронопатия (СН).

Симптомы сенсорных нейропатий

При сенсорных нейропатиях выявляются негативные симптомы нарушения чувствительности: гипестезия/гипалгезия в виде перчаток и носков, нижней части живота. Подобные симптомы чаще всего возникают при хронических воспалительных демиелинизирующих полинейропатиях, при дефиците витаминов В12 и Е, интоксикации витамином В6, при паранеопластических полинейропатиях. Нарушение периферической чувствительности связано с гибелью или прекращением функционирования по меньшей мере половины афферентных волокон. Эти изменения бывают выражены в различной степени в зависимости от того, как быстро наступает поражение чувствительных волокон.

Если процесс хронический и происходит медленно, потерю поверхностной чувствительности при осмотре выявить затруднительно при функционировании даже небольшого количества сенсорных нейронов. В случае быстро развивающегося поражения нервных волокон с большей частотой регистрируются положительные симптомы, хорошо распознающиеся пациентами, в сравнении с клиническими нейропатическими проявлениями, которые развиваются в результате медленно прогрессирующей деафферентации. Расстройства чувствительности на доклинической стадии, не выявляемые при осмотре, могут быть обнаружены исследованием проведения по чувствительным нервам или соматосенсорных индуцированных потенциалов.

К позитивным сенсорным симптомам относятся:

• болевой синдром при диабетической, алкогольной, амилоидной, паранеопластической, токсических полинейропатиях, при васкулитах, нейроборрелиозе, интоксикации метронидазолом;
• парестезии (чувство онемения или ползания мурашек без нанесения раздражения);
• ощущение жжения;
• гиперестезии;
• гипералгезия;
• дизестезия;
• гиперпатия;
• аллодиния.

Появление позитивных симптомов связано с регенерацией аксональных отростков. При поражении волокон, проводящих глубокую чувствительность, развивается сенситивная (чувствительная) атаксия, характеризующаяся шаткостью при ходьбе, которая усиливается в темноте и при закрытых глазах. Моторные нарушения характеризуются периферическими парезами, начинающимися с дистальных отделов нижних конечностей. Иногда в процесс вовлекаются мышцы туловища, шеи, краниобульбарная мускулатура (при порфирийной, свинцовой, амилоидной, ХВДП, паранеопластической полинейропатиях, синдроме Гийена-Барре). Максимальное развитие гипотрофии наблюдается к концу 3-4 месяца.

При наличии спонтанной эктопической генерации нервных импульсов вследствие регенерации возникают нейромиотония, миокимии, крампи, синдром беспокойных ног. Вегетативные симптомы, появляющиеся в результате поражения вегетативных волокон, можно разделить на висцеральные, вегетативно-возомоторные и вегетативно-трофические. Висцеральные симптомы появляются вследствие развития автономной полиневропатии (диабетической, порфирийной, амилоидной, алкогольной и других токсической полинейропатиях, а также синдроме Гийена-Барре).

Формы

Классификация нейропатий с учётом типов поражённых сенсорных нервных волокон (Левин С., 2005, Mendell J. R., SahenkZ., 2003).

• Сенсорные нейропатии с преимущественным поражением толстых нервных волокон:
  • Дифтерийная нейропатия;
  • Диабетическая нейропатия;
  • Острая сенсорная атактическая нейропатия;
  • Диспротеинемическая нейропатия;
  • Хроническая воспалительная демиелинизирующая полирадикулонейропатия;
  • Нейропатия при билиарном циррозе печени;
  • Нейропатия при критических состояниях.
• Сенсорные нейропатии с преимущественным поражением тонких нервных волокон:
  • Идиопатическая нейропатия тонких волокон;
  • Диабетическая периферическая нейропатия;
  • MGUS-нейропатии;
  • Нейропатии при заболеваниях соединительной ткани;
  • Нейропатии при васкулитах;
  • Наследственные нейропатии;
  • Паранеопластические сенсорные нейропатии;
  • Наследственная амилоидная нейропатия;
  • Приобретённая амилоидная нейропатия;
  • Нейропатия при почечной недостаточности;
  • Врождённая сенсорная автономная полинейропатия;
  • Полинейропатия при саркоидозе;
  • Полинейропатия при отравлении мышьяком;
  • Полинейропатия при заболевании Фабри;
  • Полинейропатия при целиакии;
  • Полинейропатия при ВИЧ-инфекции.

Диагностика сенсорных нейропатий

Методы клинической диагностики

Необходимо тестировать различные сенсорные волокна, так как возможно селективное вовлечение тонких и/или толстых нервных волокон. Необходимо учитывать, что чувствительность снижается с возрастом и зависит от индивидуальных особенностей пациента (способности к концентрации и понимания задачи). Относительно простым и быстрым способом является использование нейлоновых монофиламентов, обычных игл или булавок.

Исследование болевой чувствительности

Исследования начинают с определения болевой чувствительности. Порог болевой чувствительности (немиелинизированные С-волокна) определяется прикладыванием предметов с высокой и низкой температурой или использованием обычных игл или взвешенных игл (уколомер). Исследование болевой чувствительности начинают с изучения жалоб. К числу самых частых жалоб относят жалобу на боль, при опросе больного выясняется характер боли (острая, тупая, стреляющая, ноющая, сжимающая, колющая, жгучая и т.д.), ее распространенность, является ли она постоянной или возникает периодически. Исследуются ощущения при нанесении определенных раздражений; выясняется, как больной их воспринимает. Уколы не должны быть слишком сильными и частыми. Сначала выясняют, различает ли больной на исследуемом участке укол или прикосновение. Для этого попеременно, но без правильной последовательности прикасаются к коже тупым или острым предметом, а больному предлагают определить «остро» или «тупо». Уколы должны быть короткими, не вызывающими резкой болезненности. Для уточнения границы зоны измененной чувствительности исследования проводят как от здорового участка, так и в обратном направлении.

Исследование температурной чувствительности

Нарушение различения теплого и холодного - результат поражения тонких слабо- и немиелинизированных нервов, отвечающих за болевую чувствительность. Для исследования температурной чувствительности в качестве раздражителей используются пробирки с горячей (+40 °С... +50 °С) и холодной (не выше +25 °С) водой. Исследования проводятся раздельно для тепловой (реализуется А5-волокнами) и холодовой чувствительности (С-волокна), так как они могут нарушаться в разной степени).

Тактильная чувствительность

Этот вид чувствительности обеспечивается большими миелинизированными А-а и А-р волокнами. Может быть использован аппарат Фрея (конский волос разной толщины) и его современные модификации.

Исследование глубокой чувствительности

Оцениваются функции только толстых миелинизированных волокон.

Вибрационная чувствительность: порог вибрационной чувствительности обычно оценивается на кончике большого пальца ноги и на латеральной лодыжке. Используют калиброванный камертон, ножка которого устанавливается на головку первой тарзальной кости. Больной должен сначала ощутить вибрацию, а затем сказать, когда она прекратится. Исследователь в этот момент считывает по одной из нанесённых на камертон шкал значения 1/8 октавы. Патологическими являются значения менее 1/4 октавы. Тест повторяется не менее трёх раз. Амплитуда вибрации увеличивается постепенно. Обычно используется камертон, рассчитанный на частоту 128 Гц (если камертон не-калиброванный, в норме вибрация ощущается в течение 9-11 секунд). Нарушение вибрационной чувствительности свидетельствует о нарушении глубокой чувствительности.

Суставно-мышечное чувство, связанное с активацией в капсуле суставов и сухожильных окончаниях мышечных веретён при локомоции, оценивается при пассивном движении в суставах конечностей. Инструментальные методы исследования сенсорных нейропатий. Электромиография как метод функциональной диагностики сенсорных нейропатий.

Ключевым в диагностике особенностей повреждения нервного волокна является электромиография (ЭМГ), которая изучает функциональное состояние нервов и мышц. Объектом изучения является двигательная единица (ДЕ) как функциональное ключевое звено нервно-мышечной системы. ДЕ - это комплекс, состоящий из двигательной клетки (мотонейрона переднего рога спинного мозга), её аксона и группы иннервируемых этим аксоном мышечных волокон. ДЕ обладает функциональной целостностью, и поражение одного отдела приводит к компенсаторным или патологическим изменениям в остальных отделах ДЕ. Основные задачи, решаемые при проведении ЭМГ: оценка состояния и функционирования мышцы, нервного аппарата, выявление изменений на уровне нервно-мышечной передачи.

Выделяют следующие методики обследования при проведении ЭМГ:

Игольчатая ЭМГ:

1. Исследование отдельных потенциалов двигательных единиц (ПДЕ) скелетных мышц;
2. Исследование интерференционной кривой с анализом по Виллисону;
3. Суммарная (интерференционная) ЭМГ;

Стимуляционная ЭМГ:

1. Исследование М-ответа и скорости распространения возбуждения по моторным волокнам (СРВм);
2. Исследование потенциала действия нерва и скорости распространения возбуждения по сенсорным волокнам (СРВс);
3. Исследование поздних нейрографических феноменов (F-волна, H-рефлекс, А-волна);
4. Ритмическая стимуляция и определение надежности нервно-мышечной передачи.

Диагностическая ценность методик различна и часто окончательная диагностика проводится на основе анализа многих показателей.

Игольчатая ЭМГ

Изучается спонтанная активность и при минимальном напряжении мышцы, когда генерируются и анализируются потенциалы отдельных ДЕ. В состоянии покоя выявляется несколько феноменов спонтанной активности при патологических изменениях в мышцах.

Положительные острые волны (ПОВ) наблюдаются при необратимой дегенерации мышечных волокон, являются индикатором необратимых изменений гибели мышечных волокон. Укрупнённые ПОВ, увеличенной амплитуды и длительности, говорят о гибели целых комплексов мышечных волокон.

Потенциалы фибрилляций (ПФ) - это потенциалы отдельного мышечного волокна, возникающие в результате денервации при травматическом или ином поражении любого отдела ДЕ. Возникают чаще на 11-18 день от момента денервации. Раннее возникновение ПФ (на 3-4 день) является неблагоприятным прогностическим признаком, свидетельствующим о значительном поражении нервных волокон.

Потенциалы фасцикуляций (ПФц) спонтанная активность всей двигательной единицы. Возникают при различных вариантах поражения ДЕ, ПФц характерны для нейронального процесса. Некоторые феномены спонтанной активности нозологически специфичны (миотонические разряды при миотониях).

При мышечном напряжении регистрируют потенциалы двигательных единиц (ПДЕ). Основными параметрами ПДЕ являются амплитуда, длительность, степень полифазии, которые изменяются при патологии ДЕ в виде функциональной и гистологической перестройки. Это находит своё отражение в ЭМГ стадиях денервационно-реиннервационного процесса (ДРП). Стадии различаются между собой по характеру распределения гистограмм длительности ПДЕ, изменению средней, минимальной и максимальной длительности ПДЕ относительно норм, указанных в таблицах. Комплексный анализ электрической активности мышцы позволяет выявить характер компенсаторных изменений в мышце в результате патологического процесса.

Перестройка структуры ДЕ точно отражает уровень поражения отделов ДЕ: мышечный, аксональный, нейрональный.

Исследование М-ответа и скорости распространения возбуждения по двигательным нервам.

Позволяет исследовать функционирование двигательных волокон периферического нерва и, косвенно, судить о состоянии мышцы. Метод позволяет определить уровень поражения нервного волокна, характер поражения (аксональный или демиелинизирующий), степень поражения, распространённость процесса. При непрямой стимуляции периферического нерва возникает электрический ответ (М-ответ) с мышцы, иннервируемой данным нервом. Для аксонального процесса характерно значительное уменьшение (ниже нормальных показателей) амплитуды М-ответа, полученного при дистальной стимуляции (дистального М-ответа), а также в других точках стимуляции, скоростные показатели страдают в меньшей степени.

Для демиелинизирующего поражения характерно снижение СРВм в 2-3 раза (иногда на порядок). Величина амплитуды дистального М-ответа при этом страдает в меньшей степени. Важным при исследовании М-ответа является определение отражающей проводимость по самым терминальным ветвлениям нерва резидуальной латентности (РЛ), увеличение которой указывает на патологию терминальных ветвлений аксонов.

Поздние нейрографические феномены F-волна и Н-рефлекс

F-волна является ответом мышцы на импульс, посланный мотонейроном в результате возбуждения его антидромной волной, возникающей при дистальной непрямой стимуляции нерва током супрамаксимальной (по отношению к М-ответу) величины. По своей природе F-волна рефлексом не является, при этом импульс дважды проходит по самым проксимальным отрезкам нерва двигательным корешкам. Следовательно, анализируя параметры временной задержки (латентности) и скорости распространения F-волны, мы можем судить о проводимости по самым проксимальным отделам. Так как вторичный ответ обусловлен антидромным раздражением мотонейрона, то, анализируя степень вариабельности амплитуды и латентности F-волны, можно судить о возбудимости и функциональном состоянии мотонейронов.

H-рефлекс является моносинаптическим рефлексом. У взрослых в норме вызывается в мышцах голени при стимуляции большеберцового нерва током субмаксимальной (по отношению к М-ответу) величины. Импульс проходит путь по сенсорным волокнам, далее по задним корешкам, переключается на мотонейроны. Возбуждение мотонейронов приводит к сокращению мышцы. Так как импульс проходит вверх по чувствительным, а вниз по двигательным аксонам, можно провести оценку проводимости по проксимальным отделам сенсорных и двигательных путей. При анализе соотношения амплитуды Н-рефлекса и М-ответа при нарастании силы стимула, изучается степень возбудимости рефлекторной дуги, сохранность её элементов. Рассчитывая латентность Н-рефлекса и F-волны, при стимуляции из одной точки можно достаточно точно определить поражение сенсорного или двигательного отдела рефлекторной дуги.

Исследование потенциала действия нерва и сенсорной проводимости

Метод позволяет выявить поражения сенсорных волокон, что особенно важно при диссоциированной полинейропатии.

Соматосенсорные вызванные потенциалы (ССВП)

Применяемые в диагностике дистальной нейропатии тонких волокон соматосенсорные вызванные потенциалы (ССВП) являются универсальным методом диагностики афферентных сенсорных систем. Однако поскольку регистрация ССВП осуществляется при неизбирательной стимуляции нервов, регистрируемый ответ отражает возбуждение толстых нервных волокон. Для оценки функции тонких А-6 и С-волокон, а также проводящих путей болевой и температурной чувствительности используются методики стимуляции немиелинизированных С-волокон болевым температурным воздействием, слабомиелинизированных А-6 волокон - тепловой стимуляцией. В зависимости от типа стимулятора эти методики подразделяются на лазерные и контактные тепловые вызванные потенциалы (Contact Heat-Evoked Potential-CH EP). У больных с нейропатической болью в начальной стадии полинейропатии, несмотря на нормальную плотность эпидермальных нервов, отмечается снижение амплитуды ответа CHEP, что позволяет использовать этот метод для ранней диагностики дистальной сенсорной полинейропатии тонких волокон.

Ограничивает применение этого метода исследования флюктуация результатов на фоне анальгетической терапии, недифференцированная стимуляция центральной или периферической сенсорных систем.

Биопсия нервов, мышц, кожных покровов

Биопсия нервов и мышц необходима для дифференциальной диагностики аксональных и демиелинизирующих нейропатий (в первом случае определяются аксональная дегенерация нейронов, группировки мышечных волокон I и II типов, во втором - «луковичные головки» при биопсии нервов, при биопсии мышц - группировки мышечных волокон I и II типов.

Биопсия кожи проводится при сенсорной нейропатии с преимущественным поражением тонких волокон (выявляется снижение плотности немиелинизированных и слабомиелинизированных нервных клеток в коже).

Экология потребления.Наука и техника: Волокна, из которой плетется "чувствительная" ткань, были разработаны исследователями из университета Северной Каролины.

Принципы управления и взаимодействия людей практически со всеми современными электронными устройствами основаны в настоящее время на использовании сенсорных экранов. Однако, существует ряд видов электронных устройств, в который входит встраиваемая носимая электроника, в которых использование сенсорных экранов невозможно в силу различных причин. И управление работой таких устройств можно организовать, использовав для этого мягкие и эластичные волокна специальной ткани, которые обладают чувствительностью к растяжению и прикосновению к их поверхности.

Волокна, из которой плетется "чувствительная" ткань, были разработаны исследователями из университета Северной Каролины. Каждое волокно состоит из сплетенных микроскопических, чуть более толстых, чем человеческий волос, полимерных трубок, заполненных жидким металлом, сплавом галлия и индия. При этом, волокно плетется из трубок, имеющих разную степень заполнения их полости жидким металлом. Одни волокна полностью заполнены сплавом, вторые заполнены на две третьи, и еще один вид заполнен сплавом на одну треть.

Это волокно реагирует на прикосновение точно таким же образом, как и поверхность сенсорного дисплея - путем регистрации изменений емкости отдельных участков, вызванных приближением к ним и воздействием на них пальца человека. Прикосновение пальца к различным участкам чувствительного волокна приводит к возникновению различных электрических сигналов, что обусловлено неравномерностью заполнения жидким металлом отдельных полимерных трубок. Эти сигналы можно интерпретировать соответствующим образом, преобразовать в жесты и на их основе выработать соответствующие команды управления электронными устройствами.


Следует отметить, что нечто подобной уже было сделано в недалеком прошлом при помощи серебряных нанопроводников, в одном случае, и токопроводящих чернил для печати, в другом. Но использование волокна с жидким металлом внутри является более перспективным направлением, если сплести вместе несколько волокон определенным образом, можно не только регистрировать прикосновения к ним, но и измерять уровни скручивания и растяжения, что значительно расширяет диапазон возможных областей применения.

"Используя данные об изменении электрической емкости волокна, мы можем сказать точно, насколько сильно оно деформировалось и сколько времени все это продолжалось" - рассказывает профессор Майкл Дики (Michael Dickey), - "На основе таких данных мы можем создать новые датчики скручивания, которые могут регистрировать сколько времени и как быстро вращался контролируемый объект. За счет использования в волокне упругих материалов, такой датчик может быть деформирован (скручен) в 100 раз сильнее, нежели любые подобные существующие датчики". опубликовано

Сенсорные системы считаются составляющими НС, которая участвует в восприятии информации из внешнего мира, передаче ее внутрь мозга и анализе. Прием данных из окружающей среды и своего тела — необходимый фактор для жизнедеятельности индивида.

Данный анализатор является одной из важнейших составляющих ЦНС, предполагающей сенсорные рецепторы, нервные волокна, переносящие информацию к мозгу и его отделам. Далее они начинают перерабатывать и анализировать данные.

Общие сведения

Каждый анализатор подразумевает наличие периферических рецепторов, проводящих протоков и переключательных ядер. Кроме того, они обладают особой иерархией, имеют несколько уровней поэтапной обработки данных. На низшем уровне подобного восприятия участвуют первичные сенсорные нейроны, расположенные в специальных органах чувств либо ганглиях. Они помогают проводить возбуждение от периферических рецепторов в ЦНС. Периферические рецепторы являются восприимчивыми высокоспециализированными новообразованиями, которые способны воспринимать, преобразовывать и передавать внешнюю энергию в первичные сенсорные нейроны.

Принцип устройства

Чтобы понять как функционирует сенсорная система, необходимо узнать о ее структуре. Различают 3 ее составляющие:

• периферическая (рецепторы);
• проводниковая (способы проведения возбуждения);
• центральная (нейроны коры, анализирующие стимул).

Началом анализатора являются рецепторы, а окончанием — нейроны. Не следует путать анализаторы с . У первых отсутствует эффекторная часть.

Принцип работы сенсорных систем

Общие правила функционирования анализаторов:

• Преобразование раздражения в частотный код импульсных сигналов. Является универсальным функционированием какого-либо рецептора. В каждом из них обработка будет начата с изменений характеристик мембраны клеток. Под влиянием стимула внутри мембраны открываются управляемые каналы ионов. Они распространяются благодаря данным каналам и происходит деполяризация.
• Топическое соответствие. Поток информации в передаточной структуре должен иметь соответствие существенным показателям раздражителя. Это может значить, что его ключевые показатели будут закодированными в качестве потока импульсов и НС создается образ, который будет иметь сходство с раздражителем.
• Детекция. Является отделением качественных симптомов. Нейроны начинают реагировать на конкретные проявления объекта и не воспринимать прочие. Для них характерны резкие переходы. Детекторы добавляют нечеткому импульсу осмысление и идентичность. В различных импульсах ими выделяются схожие параметры.
• Искажение сведений об анализируемом объекте на всех уровнях подачи возбуждения.
• Специфика рецепторов. Их восприимчивость максимальна к конкретному виду раздражителя с различной силой.
• Обратная взаимосвязь между структурами. Последующие структуры способны изменять состояние предшествующих, характеристики поступающего к ним потока возбуждения.

Зрительная система

Зрение является процессом, предполагающим наличие многих элементов и начинающимся с проецирования картинки на сетчатку. После фоторецепторы возбуждаются, далее они преобразуются в нейронном слое и наконец принимается решение о сенсорном образе.

Зрительный анализатор предполагает определенные отделы:

• Периферический. Дополнительный орган - глаз, где сконцентрированы рецепторы и нейроны.
• Проводниковый. Зрительный нерв, который представляет волокна 2 нейронов и передает данные 3. Часть из них располагается в среднем мозгу, вторая - в промежуточном.
• Корковый. 4 нейроны сосредоточены в больших полушарий. Это формирование является первичным полем либо ядром сенсорной системы, назначением которого станет образование ощущений. Возле него располагается вторичное поле, назначением которого становится распознавание и обработка сенсорного образа, что станет фундаментом восприятия. Последующее преобразование и связь данных с информацией от остальных анализаторов наблюдается в нижнетеменной области.

Слуховая система

Слуховой анализатор обеспечивает кодировку акустических образов и обусловливает возможность ориентирования в пространстве благодаря оцениванию раздражителя. Периферические участки данного анализатора представляют органы слуха и находящиеся во внутреннем ухе фонорецепторы. На основе образования анализаторов появляется номинативное назначение речи - ассоциация вещей и наименований.

Слуховой анализатор считается одним из наиболее важных, поскольку он становится средством общения между людьми.

Наружное ухо

Внешний проход уха способствует проведению звуковых импульсов в барабанную перепонку, отделяющую внешнее ухо от среднего. Она является тонкой перегородкой и похожа на ориентированную внутрь воронку. После воздействия звуковых импульсов через внешнее ухо перепонка осуществляет колебание.

Среднее ухо

Оно содержит в себе 3 кости: молоточек, наковальню и стремя, которые поэтапно преобразуют колебательные импульсы барабанной перепонки во внутреннее ухо. Рукоять молоточка вплетается в саму перепонку, а 2 часть соединяется с наковальней, направляющей в свою очередь импульс стремени. Оно передает импульсы меньшей амплитуды, однако более интенсивные. Внутри среднего уха располагаются 2 мышцы. Стременная закрепляет стремя, не позволяя ему двигаться, а напрягающая сокращается и повышает натяжение. Осуществляя сокращение приблизительно спустя 10 мс, данные мышцы предотвращают перегрузки во внутреннем ухе.

Строение улитки

Внутреннее ухо содержит улитку, которая является костной спиралью с габаритами по ширине 0,04 мм, а наверху - 0,5 мм. Данный канал разделяется 2 перепонками. Вверху улитки каждая из этих перепонок соединена. Верхний будет перекликаться с нижним каналом посредством овального отверстия при помощи барабанной лестницы. Они заполняются перилимфой, схожей по консистенции с цереброспинальной жидкостью. Посреди 2 каналов располагается перепончатый, который заполнен эндолимфой. В нем на основной мембране располагается аппарат, который воспринимает звуки и включает рецепторные клетки, преобразующие механические импульсы.

Обонятельная

Данный анализатор воспринимает и анализирует химические раздражители, которые располагаются в окружающем мире и действуют на систему обоняния. Сам процесс представляет собой восприятие посредством особых органов каких-либо характеристик (ароматов) разнообразных веществ.

Обонятельная система у индивида выражена эпителием, который располагается вверху носовой полости и включает с каждой стороны отделы боковой раковины и перегородки. Он обволакивается обонятельной слизью и включает в себя особые хеморецепторы, опорные и базальные клетки. Участок дыхания обладает свободными окончаниями сенсорных волокон, которые реагируют на ароматные вещества.

Содержит в себе следующие отделы:

• Периферический. Предполагает обонятельные органы и эпителий, которые содержат хеморецепторы и нервные волокна. В парных проводящих протоках нет общих элементов, потому вероятно повреждение центров обоняния с одной стороны.
• Вторичный центр преобразования данных. Предполагает наличие первичных центров обоняния и вспомогательного органа.
• Центральный. Конечная инстанция обработки данных, который располагается в переднем мозге.

Соматосесорная

Соматосенсорный анализатор предусматривает нервные процессы, которые обрабатывают сенсорные данные во всем теле. Соматическое восприятие противостоит специфическим ощущениям, которые предполагают зрительную и слуховую функцию, аромат, вкус и координацию.

Выделяются 3 физиологических разновидности таких ощущений:

• механорецептивные, которые включают осязание и ориентирование (стимулируются механическими перемещениями определенных тканей в теле);
• терморецептивные, проявляющиеся под воздействием температурных показателей;
• болезненные, формирующиеся под влиянием каких-либо факторов, которые повреждают ткани.

Существуют прочие критерии разделения подобных ощущений:

• экстероцептивные, которые появляются в процессе раздражения рецептора, располагающегося на теле;
• проприоцептивные, которые имеют отношение к физическому состоянию (расположение тела, тонус мускулатуры и сухожилий, уровень давления на стопы и чувство координации).

Висцеральные ощущения сопряжены с состоянием организма. Глубинные чувства идут от глубоких тканей. К ним относятся преимущественно «глубинное» давление, боли и вибрация.

Сущность восприятия

Является более запутанным психоэмоциональным процессом относительно ощущения. Восприятие является целостным образом предметов и событий, которые возникают вследствие синтеза ощущений. Во время данного процесса отмечается выделение самых значимых и важных характеристик предмета с отделением от незначительного для подобного случая и соотношение воспринятого с пережитым опытом. Любое восприятие предполагает активную функциональную составляющую (прощупывание, активность глаз при рассматривании и пр.) и сложную аналитическую работу мозга.

Восприятие может проявиться в следующих формах: сознательное, подпороговое и экстрасенсорное.

Специалисты изучают в основном исследование сознательного, далеко продвинувшись в осознании механизмов и закономерностей данного процесса. Его изучение основывается на данных психофизиологических исследований.

Сенсорная система является комплексом периферических и центральных отделов ЦНС, которые несут ответственность за прием импульсов различных образов из внешнего мира либо собственного тела.

Такая структура предполагает наличие рецепторов, нейронных протоков и отделов в головном мозге. Они отвечают за преобразование исходящих сигналов. Самыми известными считаются зрительный, слуховой, обонятельный, соматосенсорный анализаторы. Благодаря им возможно дифференцировать различные физические характеристики (температурные показатели, вкусовые, звуковые колебания либо давление).Сенсорные анализаторы являются важнейшими элементами нервной системы индивида. Они принимают активное участие в обработке данных из внешней среды, ее преобразовании и анализе. Прием информации из окружающей среды станет необходимым условием для жизнедеятельности.