Трансформация сонного веретена в эпилептиформную активность

Изучение особенностей функциональной активности мозговых структур представляет собой чрезвычайно важную задачу современной неврологии, поскольку с помощью оценки этих изменений врач может диагностировать, подтверждать и осуществлять контроль неврологических заболеваний, в особенности связанных с пароксизмальными состояниями. Тем не менее некоторые важные аспекты взаимодействия корковых и подкорковых структур до сих пор остаются малоизученными, что затрудняет не только процесс диагностики и лечения различных пароксизмальных состояний в клинике нервных болезней, но и нередко дает повод к формированию различных неверных толкований одного и того же патологического процесса.

Одной из таких проблем является изучение механизмов интериктального взаимодействия корковых и глубинных мозговых структур и исследование их роли в генерации специфических эпилептиформных паттернов. Основная трудность состоит в том, что из-за технических, этических или других аспектов исследователь зачастую лишен возможности непосредственно получать информацию об активности той или иной мозговой структуры. По этой причине чаще всего исследователь оперирует суммарными данными, выделяя интересующий его аспект посредством различных технических решений.

В конце XIX века Х. Джексон рассматривал развитие эпилептического припадка только как патологический процесс корковых структур, фактически исключая подкорковые образования из процесса формирования эпилептического припадка, но уже в начале XX века, особенно после исследований А. Я. Кожевникова и представителей русской неврологической школы, мнения ученых разделились. Одно направление признавало исключительную роль корковых структур в формировании эпилептического припадка, другое рассматривало возможность генерации патологической эпилептиформной активности как в корковых, так и в глубинных мозговых структурах [1–3]. Только в 60-е годы прошлого века, после публикации фундаментальных работ У. Пенфилда и М. Джаспера, в среде неврологов укрепилось некое единое мнение о функциональном взаимодействии корковых и подкорковых мозговых структур, сформулированное в структуре теории о центрэнцефалической системе [4, 5]. На основании дальнейших исследований, в начале 70-х годов появилась «кортикоретикулярная» теория, согласно которой решающим звеном формирования эпилептиформной активности является механизм взаимодействия коры больших полушарий и ядер таламуса — «таламокортикальная петля» [6, 7]. Согласно этой теории, первично-генерализованные приступы возникают вследствие трансформации специфической таламокортикальной активности (так называемых веретен сна) в комплексы спайк-волна с последующей почти мгновенной генерализацией по всей коре головного мозга через таламические структуры.

Основными доказательствами этой теории служат данные видеоэлектроэнцефалографического (ВЭЭГ) мониторинга и полиграфических записей, свидетельствующие о наиболее частом возникновении специфических спайк-волновых ритмов во время 2-й фазы медленного сна, причем почти всегда имеет место сочетание сонного веретена, генерируемого ретикулярными клетками таламуса, и характерного для эпилептического разряда спайк-волнового графоэлемента или ритма.

Экспериментальные работы, результаты которых используются для подтверждения данной теории, приводят следующие экспериментальные факты: инъекция препаратов-конвульсантов (чаще всего блокаторов рецепторов гамма-аминомасляной кислоты) в кору вызывает появление эпилептиформной активности в виде разрядов высокоамплитудных комплексов спайк-волна частотой 3 Гц; инъекция тех же препаратов в ядра таламуса также вызывает генерацию колебаний частотой 3–4 Гц, но без развития типичных разрядов спайк-волна; при удалении таламуса инъекция препаратов-конвульсантов в кору у животных вызывает появление комплексов спайк-волна, но меньшей амплитуды и малой (1,5–2 Гц) частоты [8, 9].

Оппоненты данной теории также приводят свои доказательства. В частности, основным возражением является тот факт, что развитие генерализованного тонико-клонического припадка возникает не только в фазах медленного, но и в состоянии быстрого сна, а также и в состоянии физиологического бодрствования, когда активность ретикулярных клеток таламуса подавлена активностью корковых структур. При исследовании экспериментальных моделей эпилепсии установлено, что при раздражении глубинных структур, в частности и таламических, несмотря на сходность клинической картины не удается получить характерного эпилептиформного паттерна — острой-медленной волны, а полученная картина в основном состоит из полиморфных тета- и дельта-волн [10, 11].

Целью настоящего исследования стало изучение особенностей трансформации сонных веретен в эпилептиформные паттерны у пациентов с различными формами эпилепсий.

Материал и методы исследования

Был произведен анализ записей функциональной активности мозговых структур, произведенных посредством ВЭЭГ-мониторинга сна 8 пациентов разного возраста, страдающих идиопатической эпилепсией с эпилептическими припадками во время ночного сна. В их число вошли 1 пациент с детской абсансной эпилепсией, 3 пациента с юношеской миоклонус-эпилепсией, 4 пациента с эпилепсией с изолированными тонико-клоническими припадками во время сна. Возраст обследованных пациентов составлял от 6 до 26 лет. Кроме того, в качестве группы сравнения аналогичному обследованию были подвергнуты 3 пациента, страдающие симптоматической фокальной лобной эпилепсией посттравматического генеза, также имеющие эпилептические припадки, развивающиеся преимущественно во сне. Возраст этих пациентов составлял 16–26 лет.

На основании того факта, что в записи сигнала электроэнцефалограммы (ЭЭГ) присутствуют различные частотные составляющие, анализ полученных результатов включал как оценку нативной записи в сочетании с представлением интересующего участка в различных монтажных схемах ЭЭГ коммутации, так и выделение отдельных частотных гармоник сигнала, посредством узкополосной фильтрации.

Результаты исследования

Наиболее типичные результаты исследований характеризовались регистрацией во время 2-й фазы сна с медленным движением глазных яблок (NonRapid Eye Movements (non-REM)) эпилептиформной активности в виде мономорфных ритмических высокоамплитудных комплексов острая-медленная волна (спайк-, полиспайк-медленная волна), графически связанных с сигма-ритмом (сонными веретенами).

Клиническое исследование № 1

Пациентка К., возраст 6 лет. Диагноз: «идиопатическая эпилепсия с генерализованными тонико-клоническим припадками». Пациентка была направлена на ВЭЭГ для подтверждения диагноза.

В ходе исследования у пациентки была выявлена первично-генерализованная эпилептиформная активность в виде ритмов высокоамплитудных комплексов острая-медленная волна частотой 3–3,5 Гц, возникающих преимущественно во 2-й фазе медленного сна как трансформация сонного веретена (рис. 1).

Тем не менее, дальнейший анализ ЭЭГ-записи с использованием смешанной схемы отведений (моно- и биполярного монтажа) позволил выявить сохранение в ЭЭГ-записи активности, характерной для сонных веретен (рис. 2). Это наблюдение заставило проверить характеристики регистрируемой активности с применением узкополосной фильтрации сигнала, позволяющей выделить его отдельные составляющие.

Использование ремонтажа схемы отведений с последующей узкополосной фильтрацией обнаружило, что, при подавлении характерной структуры эпилептиформного сигнала в биполярной схеме отведений, в записи сохранялась деформированная активность, характерная для сонных веретен.

Дальнейшее использование фильтрации с еще более узкой полосой пропускания сигнала в сочетании с биполярной схемой отведений (рис. 3) позволило лучше выделить сохранение сонных веретен даже в момент развития эпилептиформной активности.

При дальнейшей фильтрации ЭЭГ-сигнала и использовании узкой полосы фильтрации, соответствующей частотам сонных веретен, была выявлена сохранность структуры сонных веретен во время генерализованной эпилептиформной активности (рис. 4): на рисунке видно, что она лишь незначительно деформирует структуру сонного веретена, что, вероятно, является результатом простого наложения этих двух сигналов при отображении.

Клиническое наблюдение № 2

Пациентка А. М., возраст 25 лет. Диагноз: «эпилепсия с генерализованными тонико-клоническим припадками во время сна в стадии медикаментозной ремиссии». Пациентка была направлена на ВЭЭГ для решения вопроса об отмене антиконвульсантной терапии.

Во время исследования у пациентки была выявлена эпилептиформная активность в виде вспышек высокоамплитудных комплексов полиспайк–медленная волна, возникающих преимущественно во 2-й фазе медленного сна на окончании сонного веретена (рис. 5).

В приведенном примере видно сохранение биоэлектрической активности, характерной для сонного веретена после вспышки эпилептиформной активности. Дальнейший анализ, проведенный с использованием ремонтажа схемы отведений и узкополосной фильтрации, также позволил выявить сохранность структуры сонного веретена в иктальный период (рис. 6 и 7).

Таким образом, применение узкополосной фильтрации в анализе ЭЭГ пациентов, имевших трансформацию сонных веретен в эпилептиформную активность, показывает относительную независимость изучаемых колебательных процессов друг от друга, поскольку в противном случае частотно-волновая структура сонных веретен должна была нарушаться в период возникновения эпилептиформной активности, но такового в обследованных записях не наблюдалось.

Анализ сна пациентов, страдающих симптоматической парциальной эпилепсией, не выявлял никакой связи между временем развития патологической эпилептиформной активностью на ЭЭГ и фазами сна. Патологическая эпилептиформная активность, в отличие от идиопатических форм заболевания, регистрировалась практически во всех фазах REM-сна без какого-либо устойчивого преобладания, никакой связи развития эпилептиформной активности с сонными веретенами также не выявлялось (рис. 8 и 9).

Обсуждение и выводы

Полученные в ходе исследования данные показывают, что при возникновении генерализованной эпилептиформной активности структура сигма-ритма сонных веретен сохраняется даже в момент регистрации эпилептиформного паттерна на ЭЭГ. Фактически, данный феномен можно расценивать как сохранность активности ретикулярных клеток таламуса во время развития эпилептиформной активности в коре. Тем самым не подтверждается основной постулат таламокортикального взаимодействия — возникновения эпилептиформной активности вследствие трансформации сонного веретена в комплексы острая–медленная волна и их дальнейшее распространение по корковым структурам через корково-таламические связи, поскольку в последнем случае структура сонного веретена должна была нарушиться из-за изменения функционального состояния таламических структур.

Таким образом, возникновение эпилептиформной активности в корковых структурах по типу ритмов высокоамплитудных комплексов острая–медленная волна, исходя из данных примеров, вероятнее всего является исключительно корковым феноменом, который в некоторых случаях, возможно, провоцируется активностью сонного веретена.

Наблюдаемая исследователями общая картина трансформации сонного веретена в эпилептиформную активность, регистрируемая в первоначальной (нативной) записи, скорее всего, является:

1) результатом графической суммации и суперпозиции различных частотных сигналов и их составляющих, возникающих в единый момент времени;

Тем не менее, преобладание эпилептиформной активности во 2-й фазе non-REM-сна у больных идиопатическими формами эпилепсии все же заставляет предполагать существование механизмов (возможно, непрямых), активизирующих возникновение эпилептиформной активности со стороны глубинных структур, поскольку близкая клиническая картина, наблюдаемая у пациентов с симптоматическими формами заболевания, не выявляла аналогичных феноменов, демонстрируя разобщение сигма-активности (сонные веретена) и эпилептиформных паттернов.

Литература

1. Jackson J. H. Epileptic attacks in a patient who had symptoms pointing to gross organic disease of the right temporosphenoidal lobe // Brain. 1899; 22: P. 534–549.
2. Петрухин А. С., Мухин К. Ю., Глухова Л. Ю. Принципы диагностики и лечения эпилепсии в педиатрической практике. М., 2009; 43 с.
3. Полыковский М. Г., Добронравов С. Н. Электроэнцефалография при кожевниковской эпилепсии // Ж. невропатологии и психиатрии. 1952. Т. 2, вып. 5, с. 47–49.
4. Luders H., Noachtar S. eds. Atlas and Classification of Electroencephalography. Philadelphia: WB Saunders, 2000; 208 p.
5. Gloor P. Generalised cortico-reticular epilepsies. Some considerations on the pathophysiology of generalised bilaterally synchronous spike and wave discharge // Epilepsia. 1968; 9: p. 249–263.
6. Leresche N., Lambert R. C., Errington A. C., Crunelli V. From sleep spindles of natural sleep to spike and wave discharges of typical absence seizures: is the hypothesis still valid? // Pflugers Arch. Eur J Physiol. 2012, 463: p. 201–212.
7. Crunelli V., Leresche N. Childhood absence epilepsy: genes, channels, neurons and networks // Nat Rev Neurosci. 2002; 3: p. 371–382.
8. Avoli M., Gloor P., Kostopoulos G., Gotman J. An analysis of penicillin-induced generalized spike-and-wave discharges using simultaneous recording of cortical and thalamic single units // J Neurophysiol. 1983; 50: p. 819–837.
9. Kostopoulos G., Gloor P., Pellegrini A., Siatitsas I. A study of the transition from spindles to spike and wave discharge in feline generalized penicillin epilepsy: EEG features // Exp. Neurol. 1981, 73: p. 43–54.
10. Penfield W., Jasper H. Epilepsy and the Functional Anatomy of the Human Brain. Boston: Little, Brown & Co; 1954: 204 p.
11. Smyk M. K., Coenen A. M., Lewandowski M. H., van Luijtelaar G. Endogenous rhythm of absence epilepsy: relationship with general motor activity and sleep–wake states // Epilepsy Res. 1993: p. 120–127.
12. Мухин К. Ю., Петрухин А. С., Глухова Л. Ю. Эпилепсия, атлас электроклинической диагностики. М.: Альварес Паблишинг, 2004. 440 с.

С. А. Гуляев, доктор медицинских наук, профессор
А. В. Овчинников
И. В. Архипенко, кандидат медицинских наук
С. Е. Гуляева, доктор медицинских наук, профессор

ГОУ ВПО ВГМУ МЗ РФ, Владивосток

Контактная информация об авторах для переписки: sergruss@yandex.ru