Электроэнцефалографией (ЭЭГ) называется метод регистрации электрической активности (биопотенциалов) головного мозга через неповрежденные покровы головы, позволяюший судить о его физиологической зрелости, функциональном состоянии, наличии очаговых поражений, общемозговых расстройств и их характере.
Первая публикация о наличии электрического тока в центральной нервной системе была сделана Дюбуа Раймондом в 1849 г. К 1875 г. данные о наличии электрической активности в мозге у подопытного животного (собаки) были получены независимо друг от друга Р. Катоном в Англии и В. Я. Данилевским в России. Последний не только показал возможность регистрации электрической активности мозга, но и указал на ее связь с нейрофизиологическими процессами. В 1912 г. П. Ю. Кауфман выявил связь электрических потенциалов мозга с наркозом, внешними раздражениями и эпилептическим припадком. Первая регистрация электрической активности мозга человека была произведена Г. Бергером в 1928 г. В его же работах были описаны основные ритмы ЭЭГ и их изменения при функциональных пробах и патологических изменениях в мозге. Интерес к этому методу значительно вырос после публикаций о значительных индивидуальных различиях электрической активности мозга у людей и данных о роли ЭЭГ в диагностике опухолей мозга и эпилепсии [11]. Дальнейшее развитие данного метода связано не только с установлением связи полученных кривых с теми или иными состояниями мозга, но и в первую очередь с поиском механизмов, ответственных за генерацию того или иного ЭЭГ- феномена. Большое значение для понимания природы электрических колебаний головного мозга имели исследования нейрофизиологии отдельных нейронов с помощью метода микроэлектродов, выявившие те структурные субъединицы и механизмы, из которых слагается суммарная оценка этого метода [11].
Современное ЭЭГ-исследование включает регистрацию электрической активности головного мозга по нескольким каналам, датчики которых определенным образом расположены на поверхности головы. В настоящее время применяются системы 10-10 и 10-20, названные так из-за особенностей расположения электродов. В отдельных случаях возможны отступления от вышеперичисленных систем, связанные с целями конкретного исследования. При этом количество электродов может колебаться от 4 до нескольких сотен (рис. 2.3). Подобные схемы расположения электродов позволяют охватить (при их достаточном количестве) все участки больших полушарий головного мозга. Это, в свою очередь, предоставляет информацию о процессах, происходящих на достаточно хорошо локализованном участке мозга (рис. 2.4,2.5).
Цифровая обработка ЭЭГ позволяет выявить дополнительную информацию об электрических процессах, происходящих в ЦНС.

Рис. 2.3. Элементы интерфейса программы для ЭЭГ-исследований Слева представлено расположение электродов по системе 10-20 (21 датчик), справа —по системе 10-Ю(бодее60 датчиков). Условно представлен вид сверху на поверхность скальпа (А1, А2 — ушные электроды). Обозначения цифрами и латинскими буквами позволяют идентифицировать каждый электрод.
При анализе ЭЭГ видно (рис. 2.6.), что она состоит из компонентов различной амплитуды и частоты. Для оценки этих компонентов используется несколько видов математического анализа. Задачей подобных методов является определение активности и взаимосвязи различных нервных центров.

Рис. 2.4. Проекция на поверхность головы различных анатомических образований

Рис. 2.5. Электрические колебания, полученные с датчиков, расположенных над различными участками головного мозга

Рис. 2.6. ЭЭГ здорового человека, затылочное отведение, глаза закрыты. Хорошо видно доминирование d-ритма
Частотный анализ дает информацию о распределении частот в формировании картины ЭЭГ. В настоящее время выделяют следующие частотные диапазоны:

Выше 40 Гц находится область у-ритлт, или, как его иначе называют, высокочастотного $-ритма. Каждый из этих ритмов имеет свое функциональное значения и может присутствовать как в норме, так и при патологии.
Рассмотрим функциональную роль основных ритмов ЭЭГ.
й (альфа)-ритм. Регистрируется у большинства (85-95%) здоровых взрослых. Фокус ритма находится в затылочных отделах, а по на правлению кпереди амплитуда его постепенно уменьшается. Наибольшую амплитуду ритм имеет в состоянии спокойного расслабленного бодрствования при закрытых глазах в темной комнате. Генерацию ритма связывают с деятельностью зрительного анализатора. Считается, что одним из значимых морфологических субстратов является тала- мокортикальные связи. Амплитуда ритма может существенно изменяться. Это может быть связано с функциональным состояние мозга. Выявлены и спонтанные изменения амплитуды, так называемые модуляции ритма, выражающиеся в изменении амплитуды волн с образованием характерных «веретен», длительность которых колеблется от 2 до 8 с.
й-ритм - один из первых выявленных ритмов мозга и его изучению было уделено немало внимания. В частности, установлено, что при повышении уровня функциональной активности мозга (напряженное внимание, интенсивная психическая работа, страх) амплитуда й-рит- ма уменьшается. На ЭЭГ появляется высокочастотная несинхронная активность. Автоматический анализ показывает, что в спектре мощности ЭЭГ й-ритм исчезает. Таким образом, при кратковременном, внешнем раздражении (особенно влияющем на зрительный анализатор) эта десинхроиизация возникает резко. Подобный процесс получил несколько названий: «ЭЭГ корелята ориентировочной реакции», «реакция угашения й-ритма», «реакция десинхронизании». Угашение реакции десинхронизации коррелирует с угашением ориентировочной реакцией. Скорость угасания реакции существенно зависит от субъективной значимости нового стимула.
Р (бета)-ритм. Этот ритм лучше регистрируется в области передних центральных извилин, но может распространяся и на задние центральные и лобные извилины. Он связан с соматическими, сенсорными и двигательными корковыми механизмами и дает реакцию на двигательную активацию или тактильную стимуляцию. При выполнении или даже умственном представлении движения p-ритм исчезает.
© (тета)-ритм. В бодрствующем состоянии у здорового взрослого человека этот ритм визуально практически не наблюдается. Однако спектральный анализ позволяет выявить колебания данной частоты у большинства людей. Считается, что генерация этого ритма связана с гиппокампом и стволовыми структурами мозга. Указывалось на роль ©-ритма в формировании условных рефлексов. Колебания в частотной области ©-ритма наблюдаются в третьей фазе сна. В то же время появление ©-ритма у здорового человека во время бодрствования может служить признаком патологии.
А (дельта)-ритм. Как и ©-ритм, в бодрствующем состоянии у здорового взрослого человека визуально практически не наблюдается. Однако и в этом случае спектральный анализ позволяет выявить колебания частоты этого ритма у большинства людей. Его генерация связана со стволовыми структурами мозга. Колебания в частотной области Д-ритма наблюдаются в третьей и четвертой фазах сна. Появление визуально детектируемого A-ритма у здорового человека во время бодрствования может служить признаком патологии.
Наряду с четырьмя основными (А, ©, й, Р) в ЭЭГ-исследованиях иногда выделяют дополнительные ритмы.
Например, р (мю)-ритм, имет частоту 8-13 Гц и амплитуду 50 мкВ Он наблюдается в роландической области. Активируется р-ритм во время умственной нагрузки и психического напряжения.
В последние десятилетия было доказано наличие в области 40 Гп ритма, не зависимого от традиционного p-ритма. Новый ритм (у) связан с познавательными операциями и несет ценную информацию о нормальных механизмах организации соответствующих высших психических функций и может служить диагностике их нарушений [11].
Детальное исследование распространения ритмов ЭЭГ и их амплитуды несет значимую информацию о процессах, происходящих в головном мозге. Одним из способов представления подобной информации является картирование амплитудно-частотного распределения (рис. 2.7).
Для цифровой электроэнцефалографии стали традиционными преобразования получаемой информации в виде карт: частотных и амплитудных. Топографические карты отражают распределение спектральной мощности электрических потенциалов ЭЭГ. Преимущества этого подхода заключаются в том, что некоторые задачи распознавания, согласно данным психологии, решаются человеком лучше на основе визуально-пространственного восприятия. Получение карты распределения мощности в определенном спектральном диапазоне производится следующим образом:
а)              вычисляют спектры мощности для каждого из отведений:
б)              затем методом множественной интерполяции определяют все значения, лежащие пространственно между электродами;
в)              спектральная мощность в определенной полосе кодируется для каждой точки интенсивностью цвета в заданной цветовой шкале на цветном дисплее.
В результате на экране получается изображение головы исследуемого (вид сверху), на котором вариации цвета соответ ствуют мощности спектральной полосы в соответствующей области. Анализируя подобные карты, можно определить изменения амплитуды в каждом из исследуемых частотных диапазонов. А это, в свою очередь, даст представление об активности тех или иных нервных центров.
Другим подходом являются оценки синхронизации между различными отведениями (каналами записи ЭЭГ). Если присутствует синхронизация в колебаниях электрической активности под электродами, расположенными в проекциях разных отделов головного мозга то можно говорить и о синхронной работе соответствующих нервных центров.
Это наблюдение позволяет сделать вывод о наличии между исследуемыми группами нервных центров функциональной связи (рис. 2.8).

Рис. 2.7. Картирование распределения активности основных ршмов ЭЭГ Более светлым цветом выделены наиболее активные участки мозга, тем» и им наименее. Условные обозначения: ФЗ — фоновая запись, ОГ - открытые i л.*.ы, ЗГ — закрытые глаза, ГВ — гипервентиляция, Д — дельта-ритм, Т — тета-pmм, Л альфа-ритм, БН — низкочастотный бета-ритм, БВ — высокочастотный бота-ритм.

Рис. 2.8. Картирование корреляции в колебаниях основных ритмов ЭЭГ Черным цветом выделены наиболее высококоррелированные участки, белым — наименее. Условные обозначения см. на рис. 2.7.
Для выявления тех или иных изменений в электрической активности мозга кроме записей ЭЭГ в состоянии покоя применяют различные функциональные пробы:

1. пробу с открыванием и закрыванием глаз;
2. гипервеитшзяцию (усиленное дыхание);
3. фотостимуляцию (воздействие вспышками света определенной частоты);
4. фоностимуляцию (воздействие звуком определенной частоты).

Наблюдения за изменением ЭЭГ при проведении подобных проб
позволяют существенно детализировать знания о работе головного мозга.
Разработка цифровой ЭЭГ позволила выявить целый ряд феноменов, выявление которых в рамках традиционной ЭЭГ, записываемой на бумажных носителях, не всегда возможно. В первую очередь речь идет об анализе вызванных потенциалов (ВП).
Основным методом, используемым в настоящее время для выделения ВП, является метод синхронного, или когерентного, накопления. Стандартный подход предполагает использование для селекции двух отличительных признаков сигналов вызванных потенциалов - идентичность откликов и постоянство времени их задержки относительно моментов генерации стимулов. Эти признаки, при достаточно большом времени накопления, могут обеспечить требуемое качество. Сигналы ВП должны быть статистически независимыми от спонтанной ритмики, однако в некоторых условиях ЭЭГ-активность может частично синхронизироваться предъявляемыми стимулами, что также может существенно исказить выделенные сигналы вызванных потенциалов.
Одним из современных методов анализа ЭЭГ является оценка локализации источника внутримозговой активности, основанная на математическом анализе электрических колебаний, регистрируемых на поверхности кожи головы. При этом строится модель источника электрической активности, расположенного внутри головного мозга. В случае совпадения результата анализа модели с результатом, имеющим место в конкретном наблюдении, считается, что источник внутримозговой активности обнаружен [9].