КРОССКОРРЕЛЯЦИОННЫЙ И КОГЕРЕНТНЫЙ АНАЛИЗ ЭЛЕКТРОКОРТИКОГРАММ КРЫС, ПЕРЕНЕСШИХ ЧЕРЕПНО-МОЗГОВУЮ ТРАВМУ
PDF

Ключевые слова

черепно-мозговая травма
контролируемый кортикальный удар
электрокортикограмма
кросскорреляционный анализ
когерентный анализ

Как цитировать

Сысоев, Ю. И., Пьянкова, В. А., Крошкина, К. А., Карев, В. Е., & Оковитый, С. В. (2020). КРОССКОРРЕЛЯЦИОННЫЙ И КОГЕРЕНТНЫЙ АНАЛИЗ ЭЛЕКТРОКОРТИКОГРАММ КРЫС, ПЕРЕНЕСШИХ ЧЕРЕПНО-МОЗГОВУЮ ТРАВМУ. Российский физиологический журнал им. И. М. Сеченова, 106(3), 315–328. https://doi.org/10.31857/S0869813920030085

Аннотация

Черепно-мозговая травма (ЧМТ) является одной из ведущих причин смертности и стойкой утраты трудоспособности молодым населением как в РФ, так и за рубежом. Разработка адекватных и воспроизводимых моделей ЧМТ у лабораторных животных, а также объективных методов оценки степени возникающих неврологических нарушений позволит оптимизировать поиск и изучение новых эффективных нейрореабилитационных лекарственных средств. Цель исследования заключалась в проведении сравнительного кросскорреляционного и когерентного анализа электрокортикограмм условно здоровых крыс и животных, перенесших ЧМТ. После предварительной трепанации открытую проникающую ЧМТ моделировали методом контролируемого кортикального удара по области двигательной коры левого полушария. Регистрирующие нихромовые кортикографические электроды имплантировали билатерально в области первичной и вторичной двигательной коры, а также в область первичной соматосенсорной коры (над гиппокампом). Запись электрокортикограмм осуществляли на 3-и и 7-е сутки после операции в условии домашней клетки и состояния покоя. Кросскорреляционный анализ включал в себя расчет коэффициента кросскорреляции, средней частоты и максимального размаха кросскорреляционной функции . Для пар регистрируемых отведений рассчитывали среднюю мощность когерентности дельта-, тета-, альфа- и бета-ритмов. Одностороннее травматическое повреждение двигательной коры и нижележащих структур приводит к нарушению работы межполушарных и внутриполушарных связей, эти изменения фиксируются не только в области удара, но и в отдаленных участках коры на 3-и и на 7-е сутки после травмы.

Выявленные изменения параметров кросскорреляции и когерентности ЭКоГ, возникающие у крыс в результате ЧМТ, сходны с таковыми, наблюдаемыми у пациентов в клинической практике, поэтому можно предположить, что данная экспериментальная модель может быть использована для нейрофизиологических и фармакологических исследований.

https://doi.org/10.31857/S0869813920030085
PDF

Литература

Corrigan J.D., Selassie A. W., Orman J. A. The epidemiology of traumatic brain injury. J. Head Trauma Rehabil. 25(2): 72–80. 2010.

Тяжелая черепно-мозговая травма. Клинические рекомендации. Ассоциация нейрохирургов России. 2017. [Traumatic brain injury. Clinical recommendations. Russian neurosurgeons’ association. 2017. (In Russ)].

Потапов А.А., Крылов В.В, Гаврилов А.Г. Кравчук А.Д., Лихтерман Л.Б., Петриков С.С., Талыпов А.Э., Захарова Н.Е., Ошоров А.В., Сычев А.А., Александрова Е.В., Солодов А.А. Рекомендации по диагностике и лечению тяжелой черепно-мозговой травмы. Часть 2. Интенсивная терапия и нейромониторинг. Вопр. нейрохирургии. 1: 98-106. 2016. [Potapov А.А., Krylov V.V, Gavrilov A.G., Kravchuk A.D., Likhterman L.B., Petrikov S.S., Talypov A.E., Zaharova N.E., Oshorov A.V., Sychev A.A., Alexandrova E.V., Solodov A.A. Guidelines for the diagnosis and treatment of severe traumatic brain injury. Part. Intensive care and neuromonitoring. Voprosy neirokhirurgii. Burdenko's J. Neurosurgery. 1: 98-106. 2016. (In Russ.)].

Isaev N.K., Novikova S.V., Stelmashook E.V., Barskov I.V., Silachev D.N., Khaspekov L.G., Skulachev V.P., Zorov D.B. Mitochondria-targeted plastoquinone antioxidant skqr1 decreases trauma-induced neurological deficit in rat. Biochemistry (Moscow). 77(9): 996–999. 2012.

Сысоев Ю.И., Оковитый С.В., Узуегбунам Б. Влияние нового производного диэтиламиноэтанола на выраженность неврологического дефицита у крыс после черепно-мозговой травмы. Биомедицина. 14(2): 95–105. 2018. [Sysoev Yu.I., Okovityi S.V., Uzuegbunam B. The influence of new diethylaminoethanol compound on the neurologic deficit in rats after traumatic brain injury. Biomedicina. 14(2): 95–105. 2018. (In Russ)].

Сысоев Ю.И., Дагаев С.Г., Кубарская Л.Г., Гайкова О.Н., Узуегбунам Б.Ч., Модисе К., Маквана Л.Т., Оковитый С.В. Нейропротекторная активность агониста альфа-2 адренорецепторов мафедина на модели черепно-мозговой травмы у крыс. Биомедицина. 15(1): 62–77. 2019. [Sysoev Yu.I., Dagaev S.G., Kubarskaja L.G., Gaikova O.N., Uzuegbunam B.C., Modise K., Makwana T.L., Okovityi S.V. Neuroprotective activity of alpha-2 adrenoreceptor agonist mafedine in the rat traumatic brain injury model. Biomedicina. 15(1): 62–77. 2019. (In Russ)].

Chen X., Wu S., Chen C., Xie B., Fang Z., Hu W., Chen J., Fu H., He H. Omega-3 polyunsaturated fatty acid supplementation attenuates microglial-induced inflammation by inhibiting the HMGB1/TLR4/NF-κB pathway following experimental traumatic brain injury. J. Neuroinflammation. 14(1): 143. 2017.

Chen S.F., Hsu C.W., Huang W.H., Wang J.Y. Post-injury baicalein improves histological and functional outcomes and reduces inflammatory cytokines after experimental traumatic brain injury. Br. J. Pharmacol. 155(8): 1279–1296. 2008.

Зенков Л.Р. Клиническая электроэнцефалография (с элементами эпилептологии). Руководство для врачей. 8-е изд. М. МЕДпрессинформ. 2017. [Zenkov L.R. Klinicheskaya elektroencefalografiya (s elementami epileptologii). Rukovodstvo dlya vrachej. [ Clinical electroencephalography (with elements of epileptology). Guidelines for doctors.] 8th ed. Moscow. MEDpressinform. 2017. (In Russ)].

Карпов С. М., Шарай Е. А. Электроэнцефалографические показатели у детей с разными формами закрытой черепно-мозговой травмы. Пробл. эксперимент. мед. 8(1): 15-17. 2008. [Karpov S.M., Sharay Е.А. Electroencephalographic factors beside children with different forms locked skull-brain trauma. Problemy` e`kspertizy` v medicine. 8(1): 15-17. 2008. (In Russ)].

Авалиани Т.В., Константинов К.В., Сизов В.В., Цикунов С.Г. Особенности пространственно-временной организации биоэлектрической активности мозга у потомства от крыс латерализованной травмой мозга. Рос. физиол. журн. им. И.М. Сеченова. 99 (10): 1149-1159. 2013. [Avaliani T.V., Konstantinov K.V., Sizov V.V., Tsikunov S.G. Features of an existential organization of an bioelectric activity of the brain at posterity from rats with a lateral injury of the brain. Russ. J. Physiol. J. 99(10): 1149-1159. 2013. (In Russ)].

Калинина Д.С., Вольнова А.Б., Алексеева О.С., Журавин И.А. Электрическая активность неокортекса у взрослых крыс после пренатальной гипоксии и при моделировании эпилепсии. Журн. эволюц. биохимии и физиологии. 52(5): 321-327. 2016. [Kalinina D.S., Alekseeva O.S., Zhuravin I.A., Vol’nova A.B. Electrical activity of the neocortex in adult rats after prenatal hypoxia and in epilepsy model. J. Evol. Biochem. Physiol. 52(5): 321-327. 2016. (In Russ)].

Costecalde T., Aksenova T., Torres-Martinez N., Eliseyev A., Mestais C., Moro C., Benabid A.L. A Long-Term BCI Study With ECoG Recordings in Freely Moving Rats. Neuromodulation. 21(2): 149-159. 2018.

Русинов В.С., Гриндель О.М., Болдырева Г.Н., Вакар Е.М. Биопотенциалы мозга человека. М. Медицина. 1987. [Rusinov V.S., Grindel О.М., Boldyreva G.N., Vakar Е.М. Biopotencialy mozga cheloveka. [Biopotencials of the human brain.] Мoscow. Medicina. 1987. (In Russ)].

Bowyer S.M. Coherence a measure of the brain networks: past and present. Neuropsychiatr. Electrophysiol. 2:1. 2016.

Thatchera R.W., Northa D., Bivera C. EEG and intelligence: Relations between EEG coherence, EEG phase delay and power. Clin. Neurophysiol. 116(9): 2129-2141. 2005.

Dixon C.E., Clifton G.L., Lighthall J.W., Yaghmai A.A, Hayes R.L. Controlled cortical impact model of traumatic brain injury in the rat. J. Neurosci. Methods. 39(3): 253–262. 1991.

Paxinos G., Watson C. The rat brain in stereotaxic coordinates. 7th edition. Acad. Press. 2013.

Шарова Е.В., Челяпина М.В., Коробкова Е.В., Куликов М.А., Зайцев О.С. ЭЭГ-корреляты восстановления сознания после тяжелой черепно-мозговой травмы. Вопр. нейрохирургии. 1: 14-18. 2014. [Sharova Е.V., Cheljapina М.V., Korobkova Е.V., Kulikov M.A., Zajcev O.S. EEG-correlates of consciousness revovery after severe traumatic brain injury. Vopr. neirokhirurgii. (1): 14-18. 2014. (In Russ)].

Климаш А.В., Цицерошин М.Н., Шеповальников А.Н., Зайцева Л.Г., Кондаков Е.Н., Боровикова В.Н. Нарушения пространственной организации биоэлектрической активности мозга у больных с тяжелой черепно-мозговой травмой при различной выраженности угнетения сознания. Физиология человека. 35(5): 49-65. 2010. [Klimash А.V., Ciceroshin М.N., Shepovalnikov А.N., Zajceva L.G., Kondakov E.N., Borovikova V.N. Disorders of the spatiotemporal organization of the brain's bioelectrical activity in patients with different depressions of consciousness after severe head injury. Fiziologiya cheloveka. 35(5): 49-65. 2010. (In Russ)].

Трифонов М.И., Панасевич Е.А. Методические аспекты кросскорреляционного анализа ЭЭГ. Рос. физиол. журн. им. И.М. Сеченова. 104 (7): 856-871. 2018. [Trifonov M.I. Panasevich E. A. Methodological aspects of cross-correlation analysis of EEG data. Russ. J. Physol. 104(7): 856-871. 2018. (In Russ)].

Сысоев Ю.И., Крошкина К.А., Оковитый С.В. Особенности соматосенсорных вызванных потенциалов у крыс после черепно-мозговой травмы. Рос. физиол. журн. им. И.М. Сеченова. 105(6): 749–760. 2019. [Sysoev Yu.I., Kroshkina К.А., Okovityi S.V. Characteristic of somatosensory evoked potentials in rats after traumatic brain injury. Russ. J. Physol 105(6): 749–760. 2019. (In Russ)].

Коновалов А.Н., Лихтерман Л.Б., Потапов А.А. Клиническое руководство по черепно-мозговой травме. Т. 1. М. Антидор. 1998. [Konovalov А.N., Lihterman L.B., Potapov А.А. Klinicheskoe rukovodstvo po cherepno-mozgovoj travme. [Traumatic brain injury clinical recommendations.] Vol. 1. Мoscow. Antidor. 1998. (In Russ)].

Лихтерман Л.Б. Черепно-мозговая травма. Диагностика и лечение. М. ГЭОТАР-Медиа. 2014. [ Likhterman L.B. Cherepno-mozgovaya travma. Diagnostika i lechenie. [ Traumatic brain injury. Diagnosis and treatment.] Мoscow. GEOTAR-Media. 2014. (In Russ)].

Bareyre F., Wahl F., McIntosh T.K., Stutzmann J.M. Time course of cerebral edema after traumatic brain injury in rats: effects of riluzole and mannitol. J. Neurotrauma. 14 (11): 839-849. 1997.

Русинов В.С., Майорчик В.Е., Гриндель О.М. Клиническая электроэнцефалография. М. Медицина. 1973. [Rusinov V.S., Majorchik V.Е., Grindel О.М. Klinicheskaya elektroencefalografiya. [Clinical encephalography.] Мoscow. Medicina. 1973. (In Russ)].

Исламов Р.А. Методология эксперимента с использованием лабораторных животных. Вестник КазНМУ. 1: 489-492. 2016. [Islamov R.A. The methology of the experiment using laboratory animals. KazNMU J. 1: 489-492. 2016. (In Russ)].