Фармако-электроэнцефалография - Pharmaco-electroencephalography

Электроэнцефалография (ЭЭГ) - это наука о регистрации спонтанной ритмической электрической активности живого мозга через электроды на коже черепа. Мозговые ритмы имеют происхождение, аналогичное электрической активности сердца. Ритмическая активность меняется по частоте и амплитуде в зависимости от возраста, внимания, сна и химических концентраций кислорода, углекислого газа, глюкозы, аммиака и гормонов. Химические вещества, которые влияют на функции мозга, изменяют ритмы мозга систематическим и идентифицируемым образом. Когда были открыты новые психоактивные препараты, изменяющие поведение, основу науки психофармакологии , было обнаружено, что сопутствующие изменения ритмов зависят от класса наркотиков. Измерение изменений ритмов стало основой науки фармако-ЭЭГ.

Были разработаны определения изменений ритмов ЭЭГ, которые позволили идентифицировать и классифицировать психоактивные препараты, контролировать глубину анестезии и оценивать эффективность припадков, вызванных судорожной терапией (электрошок).

История

Первые записи электрической активности мозга были зарегистрированы в тканях мозга животных, подвергшихся воздействию, в 1870-х годах. В 1929 году немецкий психиатр Ханс Бергер сообщил о непрерывных электрических ритмах от неповрежденной головы человека с помощью электродов на коже черепа. Непрерывная электрическая активность варьировалась по частоте и амплитуде с сонливостью и сном, а также с решением умственных проблем. У больных эпилепсией регистрировались эпизодические бега и всплески медленных частот высокого напряжения.

В своем третьем отчете в 1931 году Бергер зафиксировал изменения ритмов под воздействием кокаина, морфина, скополамина и хлороформа. Каждое химическое вещество вызывало разную частоту и амплитуду и различное поведение.

Первые клинические применения заключались в выявлении внезапных всплесков медленных частот высокого напряжения во время приступов, как спонтанных, так и вызванных химическим пентилентетразолом (метразолом), электричеством при электрошоке и в коме, вызванной инсулином. При исследовании резерпина в 1953 г., хлорпромазина в 1954 г. и имипрамина в 1957 г. были описаны индивидуальные ритмические паттерны.

Паттерны ЭЭГ новых психоактивных препаратов предсказывали их клиническую активность. К 1960-м годам анализ ЭЭГ психоактивных препаратов был частью программы NIMH Early Clinical Drug Evaluation (ECDEU), которая оценивала и определяла новые психиатрические методы лечения. Предлагаемые психоактивные препараты, разработанные в химических лабораториях, сначала были протестированы на животных, а затем на человеке. Изменения в ЭЭГ легли в основу классификации новых препаратов.

Были разработаны методы оценки на людях-добровольцах, которые регистрировали изменения в состоянии покоя субъекта при различных дозировках, как при однократном однократном введении, так и при повторном ежедневном приеме. Наблюдаемые изменения сравнивали с таковыми для известных лекарств и предсказывали их поведенческие эффекты. Когда не было зарегистрировано никаких систематических изменений, считалось, что агенты не имеют клинического применения.

Графики дозирования были оптимизированы. У пациентов, которые не ответили на назначенное лечение, тех, кого считали «устойчивыми к фармакотерапии», исследования ЭЭГ показали, что химические вещества не вызывали идентифицируемых изменений мозга.

В доклинических испытаниях на животных записи ЭЭГ были связаны с изменениями бдительности и моторными показателями, что привело к заключению, что паттерны ЭЭГ были «диссоциированными», то есть имели мало отношения к изменениям в поведении. Однако в испытаниях на людях, когда измерения ЭЭГ могли быть связаны с бдительностью, настроением, памятью и психологическими тестами, теория «ассоциации ЭЭГ и поведения» развивала и поддерживала фармако-ЭЭГ исследования новых лекарств.

Технология была применена в анестезии, определении эффективности отдельных приступов в судорожной терапии, в исследованиях режимов сна и связи вызванных потенциалов с речевыми и психологическими тестами.

Социальные изменения в отношении к этике тестирования лекарств и лечения пациентов, заключенных, детей и добровольцев препятствовали дальнейшему развитию науки и отказу от нее.

Методология

Полифармация и широкое использование активных психиатрических препаратов затрудняли изучение отдельных соединений у психиатрических пациентов. Затем наука успешно сосредоточилась на бдительных добровольцах-мужчинах (поскольку ЭЭГ варьировала в зависимости от менструального цикла у женщин).

Бдительность. Записанная ЭЭГ кожи головы чувствительна к изменению бдительности. Разработаны различные методы поддержания контролируемого уровня бдительности с использованием ручных зуммеров, которые срабатывают, когда субъект расслабляется и задремал.

Волонтерское базовое обучение и обучение плацебо. Поскольку ЭЭГ чувствительна к тревоге, начальная тренировка стала стандартной процедурой. Базовая запись выявила субъектов, записи которых были уникальными.

Запись ЭЭГ. Были протестированы различные варианты размещения электродов. Обычно записи производились с использованием лобно-затылочных или бифронтальных отведений. Использовались стандартные усилители ЭЭГ.

Количественная оценка и анализ. Вначале записи ЭЭГ делались на бумаге, а изменения измерялись визуально, измерялись линейкой и штангенциркулем. К 1960-м годам электронные анализаторы 10-секундных эпох измеряли изменения «мощности». Затем последовали цифровые компьютерные методы с использованием периодического анализа, анализа спектральной плотности мощности и амплитуды.

Количественные изменения средней частоты, средних амплитуд, процентной дельты времени (1-3 Гц), тета (3,5-7,5 Гц), альфа (8-12,5 Гц), бета1 (13-21 Гц) и бета2 (> 21 Гц). ), а наличие всплесков в 10-секундные эпохи обычно использовалось для выявления закономерностей.

Прогностические шаблоны. Меры , связанные с ЭЭГОМ изменения в общие классы психоактивных препаратов-антидепрессантах, анксиолитический , антипсихотический , галлюциноген, вызывающий делириума , седатативные , и стабилизатор настроения является наиболее частыми. Какое-то время фармако-ЭЭГ-профили различных классов препаратов активно использовались для выявления активных психотропных агентов.

Приложения

Психофармакология. Фармако-ЭЭГ-исследования были экономически полезны для клинической классификации новых агентов, диапазонов доз и продолжительности действия, а также для отделения активных веществ от неактивных. Список успешных приложений обширен; некоторыми конкретными примерами являются идентификация миансерина (GB-94) и доксепина как антидепрессантов из класса имипрамина; о неактивности флутролина в качестве предлагаемого нейролептика у человека, несмотря на активность у собак; и эквивалентной активности на ЭЭГ левовращающих и декстроэнантиомеров 6-азамиансерина (миртазапина), несмотря на различия в доклинических исследованиях.

Исследования различных составов каннабиса (гашиш, марихуана, экстракт тетрагидроканнабинола-∆-9) показали одинаковые закономерности в ЭЭГ, сердечно-сосудистых и клинических профилях. Развитие толерантности было отмечено при остром введении каннабиса хроническим потребителям гашиша.

При тестировании антагонистов наркотиков ( налоксон , циклазоцин ) и заменителей опиоидов ( метадон , левометадил ) при лечении опиоидной зависимости количественные эксперименты на ЭЭГ показали эффективность антагонистической и замещающей активности различных схем дозирования. Испытания по подбору доз налоксона не показали специфического воздействия на ЦНС при введении отдельно, но очень эффективно антагонистически действовали при дозе опиоидов и передозировке.

Судорожная терапия. Грандмальный припадок - центральное событие при электрошоке (электросудорожная терапия, ЭСТ) и инсулиновой коме. Он был представлен в 1934 году, и к 1940-м годам записи ЭЭГ во время лечения показали классическую последовательность эпизодов эпилептических припадков, признанных «великими припадками». В 1950-х годах записи записей между приступами в дни после индуцированного припадка показали прогрессирующее замедление средних частот и увеличение амплитуды во время курса лечения. Эти изменения были необходимым сопровождением эффективных курсов лечения - пациенты без прогрессирующего замедления не выздоравливали.

В начале 1980-х годов коммерческие устройства ECT были оснащены 2-канальным регистратором ЭЭГ, который измерял характеристики и продолжительность ЭЭГ. Качество записи ЭЭГ стало стандартом для «эффективного» лечения. Те же количественные показатели, которые используются в психофармакологии, были установлены в клинической ЭСТ.

Анестезия. В современных хирургических отделениях широко распространено специализированное оборудование для отслеживания текущего определения этапов анестезии.

Ссылки

История.

Финк М. Фармакоэлектроэнэфалография: записка по ее истории. Нейропсихобиология 1984; 12: 173-178

Финк М. Клиницист-исследователь и ECDEU: 1959-1980. В: Т. Бан, Д. Хили, Э. Шортер (ред.): Триумф психофармакологии и история CINP. Будапешт, Анимула, 82-96, 2000.

Финк М. Фармако-электроэнцефалография: Избирательная история изучения реакции мозга на психоактивные препараты. В: T. Ban, E. Shorter, D. Healy (Eds.): History of CINP, IV: 661-672, 2004.

Гальдериси С., Саннита РГ. Фармако-ЭЭГ: история прогресса и упущенных возможностей. Клиническая ЭЭГ и нейробиология 37: 61-65, 2006;

Финк М. Вспоминая утерянную науку фармако-ЭЭГ. Acta Psychiatr Scand., 121: 161-173. 2010 г.

Методология

Brazier MAB (Ed): Компьютерные методы анализа ЭЭГ. Журнал ЭЭГ, Приложение 20, 1-98, 1961.

Stille G, Herrmann W, Bente D, Fink M, Itil T, Koella WP, Kubicki S, Künkel H, Kugler J, Matejcek M, Petsche H. Рекомендации по фармако-ЭЭГ-исследованиям у человека. Фармакопсихиатрия 15: 107-108; 1982

Херрманн В.М., Абт К., Коппола Р. и др. Международная группа фармако-ЭЭГ (IPEG). Рекомендации по картированию ЭЭГ и вызванного потенциала. Нейропсихобиология 22: 170-176. 1989 г.

Ассоциация или диссоциация?

Виклер А. Фармакологическая диссоциация поведения и «паттернов сна» ЭЭГ у собак: морфин, н-аллинорморфин и атропин. Proc Soc exp Biol 79: 261-264, 1952;

Виклер А. Клинические и электроэнцефалографические исследования действия мескалина, n-аллиИнорморфина и морфина на человека. Журнал Дис. 120: 157-175, 1954.

Финк М. Классификация ЭЭГ психоактивных соединений в человеке: Обзор и теория поведенческой ассоциации. В: Efron D, Cole JO, Levine J, Wittenborn JR. (Ред.): Психофармакология: обзор прогресса 1957-1967 гг. USGPO, Вашингтон, округ Колумбия, 497-507, 1968;

Финк М., Итиль Т. Нейрофизиология фантастики: ЭЭГ и поведенческие отношения у человека. В: Efron D, Cole JO, Levine J, Wittenborn JR. (Ред.): Психофармакология: Обзор прогресса 1957-1967 гг. USGPO, Вашингтон, округ Колумбия, 1231–1239, 1968;

Финк М. Итиль Т. ЭЭГ и психофармакология человека: IV: Клинические антидепрессанты. В: Efron D, Cole JO, Levine J, Wittenborn JR. (Ред.): Психофармакология: Обзор прогресса 1957-1967 гг. USGPO, Вашингтон, округ Колумбия, 671–682, 1968;

Финк М. ЭЭГ и психофармакология человека. Annu Rev Pharmacol 9: 241-258, 1969;

Брэдли П. и Финк М. (ред.): Антихолинергические препараты и функции мозга у животных и человека. Prog Brain Res 28, 184 стр., 1968.

Финк М. ЭЭГ и поведение: ассоциация или диссоциация в человеке? Интегративная психиатрия 9: 108-123, 1993.

Примеры исследований на людях.

Финк М., Кан Р.Л. Связь дельта-активности ЭЭГ с поведенческой реакцией на электрошок: количественные серийные исследования. Arch Neurol & Psychiatry 78: 516-525,1957

Финк М. Электроэнцефалографические и поведенческие эффекты тофранила. Канадская психиатрическая ассоциация J, 4 (доп.) 166-71, 1959.

Itil TM, Polvan N, Hsu W. Клинические и ЭЭГ эффекты GB-94, тетрациклического антидепрессанта: модель ЭЭГ в открытии нового психотропного препарата. Curr Ther Res 14: 395-413, 1972.

Волавка Дж., Левин Р., Фельдштейн С., Финк М. Краткосрочные эффекты героина у человека. Arch Gen Psychiatry 30: 677-684, 1974.

Itil TM, Cora R, Akpinar S, Herrmann WH, Patterson CJ. «Психотропное» действие половых гормонов: компьютеризированная ЭЭГ для определения непосредственного воздействия стероидных гормонов на ЦНС. Курр Терапевтический Рес 16: 1147-1170, 1974.

Финк М., Кети С., Макгоу Дж. (Редакторы): Психобиология судорожной терапии. Вашингтон, округ Колумбия: VH Winston & Sons, 1974.

Волавка Дж., Финк М, Панайотопулос С.П. Острые эффекты ЭЭГ препаратов каннабиса у лиц, длительно употребляющих наркотики. В: С. Стефанис, Р. Дорнбуш, М. Финк (редакторы): Гашиш - исследование долгосрочного употребления. Нью-Йорк: Raven Press, 1977.

Американская психиатрическая ассоциация Электросудорожная терапия. Отчет оперативной группы № 14. Вашингтон, округ Колумбия: Американская психиатрическая ассоциация. (1978). (200 стр.).

Финк М., Ирвин П., Саннита В., Папакостас Ю., Грин М.А. Фенитоин: эффекты ЭЭГ и уровни в плазме у добровольцев. Therap Drug Monitoring 1: 93-104, 1979.

Финк М. и Ирвин П. ЭЭГ и профиль поведения флутролина (CP-36,584), нового антипсихотического препарата. Психофармакология 72: 67-71, 1981.

Финк М. и Ирвин П. Фармако-ЭЭГ исследование 6-азамиансерина (ORG-3770): диссоциация ЭЭГ и фармакологических предикторов антидепрессивной активности. Психофармакология 78: 44-48, 1982.

Финк М., Ирвин П. Эффекты ацетилсалициловой кислоты на ЦНС (аспирин). Clin Pharm Therap 32: 362-365, 1982.

Дополнительные замечания.

• Встречи заинтересованных ученых начались на Всемирном конгрессе психиатров в Монреале в 1961 году и на встрече CINP в Вашингтоне, округ Колумбия, в 1966 году. После этого двухгодичные встречи IPEG (Международной группы фармако-ЭЭГ) были запланированы в разных городах, в основном в Европе. < http://www.ipeg-society.org/ >. Труды были опубликованы в томах, которые разные редакторы цитировали в Fink (1984).
• ACNP записала интервью с ведущими учеными. Стенограммы опубликованы в Ban T, Fink M. (Eds.): Oral History of Neuropsychopharmacology: The First Fifty Years: Neurophysiology. Брентвуд TN: ACNP. Том 2: 319 с.
• Видеозаписи интервью с Энохом Каллэуэем, Максом Финком, Тураном М. Итилем и А. Артуром Шугарманом можно найти в Интернете по адресу < https://web.archive.org/web/20140507040813/http://www.acnp.org/programs /history.aspx >.
• Финк М. взял интервью у Коула Дж.О. в книге «Устная история нейропсихофармакологии - первые пятьдесят лет: коллегиальные интервью» (Томас А. Бан, редактор), Том 2 - «Нейрофизиология» (Макс Финк, редактор тома). Брентвуд: Американский колледж нейропсихофармакологии; 2011. с. 7 - 20.
• Финк М. взял интервью у Хили Д. в «Устной истории нейропсихофармакологии - первые пятьдесят лет: коллегиальные интервью» (Томас А. Бан, редактор), том 9 - «Обновление» (Барри Блэквелл, редактор тома). Брентвуд: Американский колледж нейропсихофармакологии; 2011. с. 73 - 104.
• Библиотека СБУ. Архивы Макса Финка с 1950-х годов по настоящее время находятся в Специальных коллекциях Мемориальной библиотеки Фрэнка Мелвилла Университета Стоуни-Брук, Стони-Брук, Нью-Йорк [1] .