Модель эпилепсии на основе
системного
исследования
В. А. Жаднов*
1.
Введение
Эпилепсия - до сих пор загадочное заболевание, и изученные
механизмы заболевания не во всем отвечают клиническим запросам. Частота
эпилепсии в популяции, по отчету ВОЗ 1997 года, составляет 0,68 случаев на 100 человек независимо от региона и
национальности. Медикаментозная курабельность эпилепсии
составляет 70 %, примерно 50 % больных можно вылечить хирургическими методами.
Около 75 % больных не получают
обоснованного своевременного лечения [14]. Клинический интерес к
заболеванию во всех аспектах его изучения высок. Актуальность представляемого
исследования определяется необходимостью развития методов анализа механизмов и
динамики болезни на современном методологическом и методическом уровне с целью
поиска широкого арсенала патогенетически обоснованных
методов лечения.
Исследование основано на комплексной многоуровневой
оценке функционального состояния больных с позиции основных положений теории
функциональных систем, а именно - с точки зрения ведущей роли результата в
системной организации функций [1, 11, 12].
Современная
специализированная медицина все более утрачивает цельное представление о человеке, и знание
патогенеза болезни естественным образом приходит в тупик. Понимание целостности
реакций и функциональных состояний человека необходимо для практического врача.
Возникает ряд соображений, устанавливающих зависимость между исходными
биологическими факторами человека в субклиническом и
болезненном состоянии и особенностями клинической характеристики заболевания.
Такая постановка вопроса создает возможность первичной и вторичной профилактики
заболеваний на основе системного анализа биологических основ болезни, а также
назначения патогенетически обоснованной коррекции.
Идея системности
природы и универсальности системного подхода в познании уже с начала XX века порождали попытки широких научных
обобщений.
Одним из воплощений
системно-процессуального подхода к анализу работы нервной системы является
широко известная теория функциональной системы П.К. Анохина (1933-1974),
созданная на основе идей и концепций И.М. Сеченова, И.П. Павлова, А.А. Ухтомского.
Важной особенностью теории функциональной системы является включение в нее
принципа целевой детерминации деятельности. На основании системного подхода
П.К. Анохиным выдвинута и концепция системогенеза, в
которой сочетаются идеи опережающего отражения действительности и гетерохронии
в становлении системной организации. В основе концепции лежит представление о
функциональной системе, в которую объединяется строго очерченная группа
процессов и структур с целью выполнения какой-либо определенной, качественно
своеобразной функции организма или акта его поведения. По П.К. Анохину, состав
функциональной системы не ограничивается лишь нервными структурами и не
определяется топографической близостью структур или их принадлежностью к
какой-либо существующей анатомической классификации. Важнейшая особенность системогенеза состоит в том, что соответствующая функциональная
система приобретает минимальную, но достаточную приспособительную роль до того,
как окончательно созреют органы и ткани, делегирующие свои элементы в ее
организацию. В этом находит свое отражение "цель" будущей функции, выступающая
как мощная детерминанта процесса развития.
П.К. Анохиным (1968) была предложена теория функциональной системы в
качестве логической схемы организации специализированной формы деятельности. К
началу 70-х было сформулировано представление о сложной интегрированной системе
реакций, объединенных определенной программой. Это представление послужило
основой для формирования понятия "функциональное состояние". Функциональное
состояние является результатом включения мозга в деятельность, в ходе которой
оно преобразуется, определяя успешность реализации программы. В основе всех
видов деятельности лежит цель, поэтому понятие цели должно войти в определение
функционального состояния. Любая деятельность мозга всегда является системной
реакцией, поэтому должен быть учтен ряд положений общей теории систем при
описании функциональных состояний. Исследование функционального состояния
должно начинаться с выявления целей деятельности. В любом функциональном
состоянии можно обнаружить инвариантную основу, на которой базируется
принципиальная схема ответа, направленная на достижение результата. Возможные
алгоритмы достижения называют стратегией решения.
Поскольку
деятельность, согласно теории функциональных систем [1], представляет сложный
процесс, обеспечиваемый целостным организмом, но со специфическим вкладом
дифференцированных звеньев, то едва ли
правомерно отображение структуры поведенческих актов отдельными (например,
электроэнцефалографическими) показателями. Многократно высказывалась точка
зрения, что для успешного решения проблемы взаимосвязи психических и биоэлектрических
показателей должны быть использованы не изолированные параметры электрической
активности, а сложные признаки ее организации [4-10].
Для изучения роли патогенных и адаптивных механизмов мы исследовали
модель эпилептического синдрома в качестве примера неврологического
расстройства как такового. Основное внимание оказывалось построению понятия
нейрофизиологического синдрома на основании системного анализа поведения
индивида.
Основываясь на
методологии системного подхода, главную цель исследования полагали в выявлении
различия по критерию внутрисистемных взаимоотношений здорового и больного эпилепсией
человека, а также в характеристике способов реагирования на экстремальную
ситуацию в ходе клинического эксперимента. С позиции теории системного анализа
эпилептический приступ (синдром) расценивался как врожденная, филогенетически
значимая форма защитного поведения, возникновение которого обусловлено
регрессом к архаичным формам реагирования.
2. Материалы и методы
Проведено рандомизированное контролируемое
клинико-физиологическое экспериментальное исследование. Обследовано 197
больных эпилепсией различных форм. Случайность и достоверность выборки
тестирована по нормальному распределению Гаусса. Применена классификация
эпилепсии, рекомендованная Международной лигой против эпилепсии 1989 года.
Использовалась цифровая электроэнцефалография
(ЭЭГ), исследование соматосенсорных вызванных потенциалов (ВП), кардиоинтервалометрия (по Р.М. Баевскому
[2,3]), стимуляционная электронейромиография
и психометрические исследования.
Контролем была группа из 56 здоровых людей (не имевших эпилептических
приступов). В ходе клинико-физиологического эксперимента проводились
нагрузочные пробы в качестве модели поведения системы. Перед нами стояла задача
установить связь функционального и клинического состояния пациента.
Статистическая достоверность оценивалась методами параметрической статистики.
Для процедур системного исследования применено как полное корреляционное
исследование, так и анализ вариантов (ANOVA) наряду
с кластерным анализом.
3.
Полученные результаты
Внутренняя логика исследования требовала поэтапной обработки
и компьютерного моделирования клинического синдрома.
На первом этапе обработки получены
статистически достоверные характеристики, описывающие различия функциональной
организации подсистем у людей с
эпилепсией и у здоровых индивидов.
Спектрально-корреляционный и частотно-мощностный
анализ ЭЭГ по алгоритму быстрого преобразования Фурье позволил достоверно
установить количественные различия у больных и здоровых. Существенные различия
между группами наблюдаемых представлены показателями средней спектральной
мощности и частоты ЭЭГ, а также показатели мощности ЭЭГ в диапазоне a-ритма. В ходе функциональной
нагрузки исследованы показатели реакции на открывание глаз, гипокапническую
гипервентиляцию, состояние релаксации после гипервентиляции. Качество
проведения гипервентиляционной пробы тестировано при
помощи капнографа с достижением уровня парциального
давления углекислоты крови в 2 раза ниже исходного. В табл. 1 представлены
результаты вторичной обработки энцефалограммы (ЭГ) в
виде основных параметров.
Таблица
1
Электроэнцефалографические
параметры больных
эпилепсией и контрольной группы в фоновом
состоянии
и при гипервентиляционной пробе
|
Фон |
Больные |
Здоровые |
|
Средняя мощность ЭЭГ, мкВт/см2 |
13537,2 |
9147,533 |
|
Средняя частота ЭЭГ, Гц |
13,07 |
14,62 |
|
Дисперсия мощности |
1,06E+08 |
1,1E+08 |
|
Дисперсия частоты |
1,655 |
2,526 |
|
Гипервентиляция |
||
|
Мощность, мкВт/см2 |
23375,36 |
14495,45 |
|
Частота, Гц |
12,47 |
13,49 |
|
Дисперсия мощности |
1,16E+08 |
2,68E+11 |
|
Дисперсия частоты |
1,570 |
2,674 |
Кардиоинтервалометрия
(КИМ) проводилась синхронно с регистрацией ЭЭГ на параллельном компьютере. Из
совокупности параметров исследованы индекс напряжения и комплексный параметр
активности регулирующих систем (ПАРС). В ходе исследования проводилось
моделирование функциональной нагрузки и получен динамический ряд параметров,
характеризующих "поведение" регулирующих систем в экстремальных условиях. Основные
параметры КИМ представлены в табл. 2.
Таблица 2
Кардиоинтервалометрические параметры больных
эпилепсией и
здоровых в состоянии фонового исследования
и гипервентиляционной
пробы, M +m
|
Фон |
Здоровые |
Больные |
|
Исходный индекс напряжения |
136,84+29,63 |
282,71+38,33 |
|
Нагрузочный индекс напряжения |
256,14+53,63 |
423,82+55,32 |
|
Исходная спектральная мощность ЭКГ (уровень
активности подкорковых центров регуляции), мкВт/см2 |
0,132 +0,014 |
0,166+0,006 |
|
Нагрузочная спектральная
мощность ЭКГ, мкВт/см2 |
0,156+0,016 |
0,189+0,01 |
Соматосенсорные
вызванные потенциалы регистрировались с 4 точек скальпа, соответствующих
проекции соматотопического распределения первичных
сенсорных зон. Процедура состояла в регистрации 100 ответов на стимуляцию
проекции срединного нерва последовательно с обеих сторон в фоновом состоянии и при
гиперкапнической гипервентиляции. Наложение ответов
осуществлялось программным способом на ПЭВМ. Получены для каждой из групп
достоверные параметры суммарной площади и максимальной амплитуды вызванного
потенциала, представленные в табл. 3.
Таблица 3
Параметры соматосенсорных вызванных потенциалов
при стимуляции левой руки
|
Область
скальпа (по Джасперу) |
Больные эпилепсией |
Здоровые |
||
|
|
M+m |
p |
M+m |
p |
|
Площадь соматосенсорного
потенциала, мм2 |
||||
|
T4 |
27572,89+1150,69 |
p < ,01 |
20959,03+1542,21 |
p< ,10 |
|
C4 |
42787,03+1711,34 |
p < ,01 |
33112,80+2155,43 |
p< ,05 |
|
C3 |
41169,01+1760,13 |
p < ,01 |
31390,60+2496,42 |
p< ,01 |
|
T3 |
26441,93+1416,07 |
p < ,01 |
20435,73+1746,66 |
p< ,01 |
|
Максимальный размах
соматосенсорного вызванного потенциала, мкВ |
||||
|
T4 |
12,046+0,5091 |
р< ,01 |
8,8626+0,5999 |
p< ,05 |
|
C4 |
18,298+0,7111 |
р< ,05 |
13,783+0,8519 |
p< ,10 |
|
C3 |
17,439+0,7421 |
р< ,01 |
12,468+0,9027 |
p< ,10 |
|
T3 |
11,433+0,5005 |
р< ,01 |
8,174+0,6584 |
p< ,05 |
При
стимуляционной электронейромиографии
исследованы показатели амплитуды Н-рефлекса
и отношение Н/М (максимальной амплитуды
рефлекса Гоффмана к максимальному мышечному ответу).
Достоверные параметры характеризовали различия между больными эпилепсией и
здоровыми (табл. 4).
Таблица 4
Параметры стимуляционной электронейромиографии
у больных эпилепсией
и здоровых людей
|
Параметры |
Больные эпилепсией |
Здоровые |
||
|
|
M+m |
ð |
M+m |
ð |
|
Максимальная амплитуда Н-рефлекса, мкВ |
787,42+ 89,82 |
p <
,01 |
1678,07+ 61,19 |
p <
,01 |
|
Н/М |
0,45+ 0,05 |
p <
,01 |
0,74+ 0,09 |
p <
,01 |
Психометрическое
тестирование характеризовало базовые свойства индивидов и включало стандартные
наборы тестов Айзенка, Тейлора, Стреляу.
Результаты исследования показали незначительные, но достоверные различия по
характеристике личностной тревожности (тест Тейлора) и соотношению возбудимости
и торможения (тест Стреляу) (табл. 5).
Таблица 5
Психометрические показатели в группах
больных и здоровых, M+m
|
Показатель |
Больные |
Здоровые |
|
Индекс тревожности |
23,57+1,00 |
19,98+1,50 |
|
Индекс возбужд./тормож. |
0,90+ 0,02 |
0,99+ 0,05 |
На каждом
исследованном уровне установлены достоверные различия функционального состояния
больных эпилепсией и здоровых людей. Анализ первичных параметров решает прикладные
задачи и позволяет оценить ход лечения,
установить медикаментозную резистентность. Первичные
показатели не могут помочь исследовать механизм заболевания, спрогнозировать
его течение и спланировать патогенетически
обоснованное лечение. Поэтому проведен второй
этап - системное исследование неврологического синдрома.
С
позиции системного подхода функциональная организация описывается не только и
даже не столько значениями абсолютных характеристик исследуемых параметров,
сколько характеристиками взаимосвязей деятельности элементов системы в тех или
иных условиях. Поэтому предпринят полный корреляционный анализ первичных
параметров с построением корреляционных плеяд (рис. 1 и 2).
|
Таблица 6 Оценка
влияния гипервентиляции и релаксации на функциональные характеристики здоровых и
больных эпилепсией методом ANOVA
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Плотность
штриховки соответствует показателю корреляционного отношения, сплошная линия -
прямой линейной корреляции, пунктир - обратной линейной корреляции.
При
сравнительном анализе внутрисистемных отношений у больных эпилепсией и здоровых
лиц установлены следующие особенности функциональной организации. Исходная
организация внутрисистемных отношений у здоровых людей характеризуется диффузностью и равновесностью
связей (все параметры равномерно связаны между собой нелинейными отношениями).
У больных эпилепсией внутрисистемные отношения неравномерны и избирательны, что
характеризуется как ограничение степеней свободы. При функциональной нагрузке
(гипервентиляции) происходит реорганизация внутренних связей, причем особенная
для каждой группы наблюдаемых.
Таким образом,
установленное своеобразие внутрисистемных отношений связано с потенциальной
возможностью (предрасположенностью) реализации особого вида поведения - эпилептического
приступа.
Анализ
статической структурно-системной организации системы на третьем этапе исследования дополнен дисперсионным анализом.
Определено влияние гипервентиляционной нагрузки и постнагрузочной релаксации на основные функциональные характеристики.
Результаты анализа представлены в табл. 6.
Установлено, что
влияние гипервентиляции и релаксации на
все функциональные показатели у больных эпилепсией выше, чем у здоровых.
Системные характеристики у больных эпилепсией реагируют на экстремальный фактор
энергичнее, ответ имеет "взрывной" характер на всех уровнях организации
поведения по сравнению со здоровыми
людьми.
На
заключительном этапе осуществлена попытка формализованной классификации и
диагностики эпилепсии посредством кластерного анализа. Кластеризация учитывала
30 первичных параметров. Диагностика эпилепсии посредством кластерного анализа
оказалась неудачной, так как результате процедуры в один кластер оказались
объединенными больные эпилепсией и 18 здоровых лиц из группы контроля, что не
позволило выделить формальные характерные признаки. При клиническом анализе
этой группы людей главным объединяющим
признаком оказался высокий уровень социализации поведения.
4. Анализ полученных
результатов
При
исследовании первичных показателей выявились статистические различия у больных
эпилепсией и у здоровых людей. Однако существующие переходы и пограничные формы
заболевания существенно ограничивают возможности формализованной диагностики и
трактовки патогенеза неврологического расстройства, в данном случае -
эпилепсии.
Исследование
системных характеристик, а именно внутрисистемных отношений и способа
реагирования системы, однозначно описывает существенные особенности организации
больного эпилепсией. Ограничение степеней свободы, выявленное корреляционным
анализом, свидетельствует о готовности (предрасположенности) системы к
целенаправленной деятельности. А поскольку в рандомизированном
исследовании принят один ограничивающий фактор - эпилептический вид поведенческой
активности, то обнаруженная системная организация является проявлением целевой
детерминанты - эпилептического приступного механизма.
Исследование другого компонента системной организации - способа реагирования - характеризует
|
Рис. 1. Корреляционные плеяды больных эпилепсией в
условиях фонового исследования и гипервентиляционной пробы.
Рис. 2. Корреляционные плеяды испытуемых контрольной
группы в условиях фонового
исследования и гипервентиляционной пробы |
эпилептическую
систему с динамической стороны. Взрывной характер работы системы свидетельствует о большой энергетической
включаемости подсистем организма на всех уровнях организации поведения.
Биологическая значимость такого события может характеризоваться необходимостью
мгновенного вовлечения в определенный тип поведения. Такой тип поведения реализуется
при организации пароксизмальных реакций защитного типа у животных. Это
характеризует феномен эпилепсии у всех
млекопитающих, в том числе и человека, как регрессию к архаичному типу
защитного поведения. Одно из условий такого регрессивного перехода, возможно,
заключается в снижении уровня социализации поведения индивида.
5. Выводы
1.
Клинико-неврологический синдром, т. е. эпилептический синдром в качестве
проявления заболевания в частном виде,
является формой архаичных филогенетически значимых способов поведения.
2. Синдром как способ регрессии имеет системные описательные признаки в
виде особенных и индивидуальных внутрисистемных отношений и динамических
характеристик, что соответствует понятиям "архитектоника" и "энергетика
системы".
3.
Глубина регрессии к архаичным способам поведения вариативна, что определяет
полиморфизм и индивидуальность синдрома, наличие множества промежуточных, субклинических форм. Некоторые степени регрессии могут
носить адаптивный характер и использоваться в онтогенезе, другие приводят к социально-психологической дизадаптации.
4. Механизм регрессии заключается
в реорганизации внутрисистемных отношений и может быть объяснен сложным взаимоотношением
внешних и внутренних событий. Механизм
компенсации регрессивного поведения состоит в наличии альтернативных способов поведения.
Для эпилепсии, как архаичной формы защитного поведения, альтернативой служит
социализация и актуализация поведения.
5.
Изучение механизмов и использование альтернативных способов поведения может
иметь клиническое значение.
Литература
1. Анохин П.К. Биология и нейрофизиология условного рефлекса.- М.:
Медицина.- 1968.- 547 с.
2. Баевский Р.М., Кириллов О.И., Клецкин С.З.
Математический анализ изменений сердечного ритма при стрессе.- М.: Наука,
1984.- 222 с.
3. Баевский Р.М. Прогнозирование состояний на грани нормы и патологии.- М.:
Медицина, 1979.- 295 с.
4. Механизмы деятельности мозга человека. Часть 1. Нейрофизиология
человека / Под ред. Н.П. Бехтеревой.- Л.: Наука, 1988.- 677 с.
5. Жирмунская Е.А., Лосев В.С., Маслов В.К. Математический анализ типа и
межполушарной асимметрии ЭЭГ // Физиология человека.- 1978.- Т. 4,
N 5.- С. 791-798.
6. Жирмунская Е.А. О преодолении традиций, сложившихся в электроэнцефалографии
// Физиология человека.- 1991.- Т. 17, Вып. 2.- С. 147-154.
7. Жирмунская Е.А. Функциональная взаимозависимость больших полушарий головного
мозга человека.- Л.: Наука, 1989.
8. Ливанов М.Н. Пространственная организация процессов головного
мозга. - М.: Наука, 1972.
9. Монахов К.К. ЭЭГ как отражение программы
мозговой активности // Мозг и психическая деятельность.- 1984.- С. 31-38.
10. Монахов К.К. Пространственная синхронизация и
функциональная стратификация: системный аспект деятельности мозга // Успехи
физиологических наук. - 1987.- Т. 18, N
3.- С. 52.
11. Судаков К.В. Общая теория функциональных систем.- М.: Медицина,
1984.- 224 с.
12.
Судаков К.В. Рефлекс и функциональная система.- Новгород: НовГУ, 1997.- 399 с.
13. Данилова Н.Н. Функциональные состояния: механизмы и диагностика.-
М.: МГУ, 1985.- 287 с.
14. Гехт А.Б., Авакян Г.Н.,
Гусев Е.И. Современные
стандарты диагностики и лечения эпилепсии в Европе // Журнал неврологии и психиатрии
им. С.С. Корсакова.- 1999. - N 7.- С.
5-9.
15. Богданов Н.Н. Изучение механизмов возникновения и развития
нарушений эпилептического круга // Журн. неврол. и
психиатр.- 1999.- N 10. - С. 37-47.
16. Glantz С.,
Epileptic Model Based on the Systemic Analysis
V. A. ZhadNov
Summary
In
the randomized clinically and physiologically inspected experimental research
on the basis of the multilevel multiparametric
analysis with usage of the methodology of the systemic analysis the characterologic features of frame and speakers "of the
epileptic system" were fixed. Usage of the traditional theory of functional
systems allows to correlate epileptic
model with the form of inherent phylogenetic
significant behavior of the individual, to justify an epilepsy as the form of
regression to archaic forms of protective responses and to justify variants of
the rehabilitation.
|
|
Жаднов
Владимир Алексеевич, 1954 г. р.,
ассистент кафедры нервных болезней и нейрохирургии Рязанского государственного
медицинского университета им. акад. И.П. Павлова. Кандидат медицинских наук.
Клиническая специальность - нейрохирургия. Область исследований - клиническая эпилептология и неврология функциональных состояний.