Ekologiya cheloveka (Human Ecology)Ekologiya cheloveka (Human Ecology)Экология человека1728-08692949-1444Eco-Vector1698010.17816/humeco16980ArticlesСтатьиResearch ArticleANALYSIS OF DC-POTENTIAL LEVEL IN ASSESSMENT OF BODY FUNCTIONAL STATE (REVIEW)Анализ распределения уровня постоянного потенциала головного мозга в оценке функционального состояния организма (обзор)DeputatI SДепутатИ С

кандидат биологических наук, доцент, заведующая лабораторией прикладной психофизиологии института медико-биологических исследований

imbi@narfu.ruNekhoroshkovaA NНехорошковаА НGribanovA VГрибановА ВBolshevidcevaI LБольшевидцеваИ ЛStartsevaL FСтарцеваЛ ФInstitute of Biological and Medical Research, Northern (Arctic) Federal University named after M. V. LomonosovИнститут медико-биологических исследований Северного (Арктического) федерального университета имени М. В. Ломоносова151020152210NO10 (2015)№10 (2015)273623102019Copyright ©; 2015, Human EcologyCopyright ©; 2015, Экология человека2015Human EcologyЭкология человекаhttps://hum-ecol.ru/1728-0869/article/view/16980

A review of modern scientific approaches to assessment of the brain energy metabolism by way of recording DC-potential levels has been presented in the article. A DC-potential level is a slowly varying steady potential of the millivolt range. It is one of the types of superslow physiological processes recorded between the brain and reference areas with use of DC amplifiers. It reflects individual characteristics of general and local energy consumption associated with the general brain and nervous system functional state. It has been underlined that the DC-potential level was a quantitative index of body current functional state that determined its physiological activity, presented activity of the neurophysiological mechanisms of permanent purpose supporting cerebral homeostasis in norm and regulating the functional hemispheric asymmetry. There have been shown views of domestic and foreign scientists on the nature of the DC-potential level and physiological patterns of the DC-potential level distribution. The dependence of the dynamics of the DC-potential level indices on the age influences and the cyclic mode of the body functionality has been described. It has been shown that the study of the DC-potential level helped to reveal mechanisms of interdependence of the brain energy metabolism and other body systems, to determine homeostasis features in changing environment, to assess probabilities of psychosomatic pathology and effectiveness of drug therapy. Particular attention has been paid to the analysis of possibilities of using the DC-potential level for establishment of relationships between the body functional activity and the brain energy metabolism and for practical development of new methods for diagnosis of different states.

В статье представлен обзор современных научных подходов к оценке энергетического метаболизма головного мозга посредством регистрации уровня постоянного потенциала (УПП). Уровень постоянного потенциала представляет собой медленно меняющийся устойчивый потенциал милливольтного диапазона, один из видов сверхмедленных физиологических процессов, регистрируемый между мозгом и референтными областями с помощью усилителей постоянного тока. Он отражает индивидуальные особенности общих и локальных энергозатрат, связанных с функциональным состоянием головного мозга и нервной системы в целом. Подчеркнуто, что УПП является количественным показателем текущего функционального состояния организма, определяющего его физиологическую активность, отражает деятельность нейрофизиологических механизмов стационарного назначения, которые поддерживают церебральный гомеостаз в норме и регулируют функциональную межполушарную асимметрию. Отражены взгляды отечественных и зарубежных ученых на природу постоянного потенциала и физиологические закономерности распределения УПП. Описана зависимость динамики показателей УПП от возрастных влияний и циклического режима работы организма. Показано, что изучение УПП помогает раскрыть механизмы взаимообусловленности энергетического метаболизма головного мозга с другими системами организма человека, определить особенности гомеостаза в изменяющихся условиях среды, оценить вероятность развития психосоматической патологии, эффективность медикаментозной терапии. Особое внимание уделено рассмотрению возможностей использования анализа УПП для установления взаимосвязи функциональной активности организма с энергетическим метаболизмом головного мозга и для практической разработки новых методов диагностики различных состояний.

DC-potential levelbrain energy metabolismуровень постоянного потенциалаэнергетический метаболизм головного мозгаАладжалова Н. А. Психофизиологические аспекты сверхмедленной ритмической активности мозга. М. : Наука, 1979. 214 с.Аракелян А. С., Долецкий А. Н. Изменение уровня постоянного биоэлектрического потенциала мозга при эмоциональных и физических нагрузках // Тезисы докладов XXII съезда Физиологического общества имени И. П. Павлова. Волгоград : Изд-во ВолгГМУ, 2013. С. 33.Бойцова Ю. А. Сравнительное исследование количественных характеристик ЭЭГ и сверхмедленной активности мозга человека в диапазоне секундных колебаний : автореф. дис.. канд. биол. наук, Санкт-Петербург, 2007. 17 с.Бедерева Н. С., Гезалова Н. В., Шилов С. Н. Особенности нейрометаболических реакций и активационных процессов коры головного мозга у младших школьников с различными темпераментными характеристиками в условиях школьных нагрузок // Сибирский вестник специального образования. 2013. № 1 (9). С. 25-37.Борисова Ю. В., Шмырев В. И., Витько Н. К. и др. Современные методы диагностики легких и умеренных когнитивных расстройств различного генеза // Кремлевская медицина. Клинический вестник. 2010. Вып. 4 (Неврология). С. 7-11.Ващенко А. С., Павлов А. С. Оценка устойчивых постоянных потенциалов головного мозга в контроле за уровнем функциональной готовности спортсменов к тренировочной и соревновательной деятельности // Материалы IV Всероссийской научно-практической конференции «Спорт и медицина. Сочи-2013», 19-22 июня 2013 года / под. общ. ред. М. П. Бердниковой, С. Е. Павлова. Сочи, 2013. 365 с.Илюхина В. А. Психофизиология функциональных состояний и познавательной деятельности здорового и больного человека. СПб. : Н-Л, 2010. 368 с.Галкина Н. С., Боравова А. И. Сравнительное изучение межполушарной асимметрии, уровня постоянного потенциала головного мозга в раннем подростковом возрасте // Материалы Всероссийской конференции с международным участием «Структурно-функциональные и нейрохимические закономерности асимметрии и пластичности мозга - 2006». Москва, 26-27 октября 2006 г. М., 2006. С. 73-76.Городенский Н. Г. Исследование уровня энергозатрат головного мозга в дифференциальной диагностике отклоняющегося развития // Материалы Международной конференции студентов и аспирантов по фундаментальным наукам «Ломоносов». Москва. Вып. 5. М. : Изд-во МГУ, 2000. 390 с.Грибанов А. В. Дефицит внимания с гиперактивностью у детей: результаты исследований на Севере России // Вестник Северного (Арктического) федерального университета. Серия «Естественные науки». 2012. № 1. С. 58-64.Грибанов А. В., Депутат И. С. Распределение уровня постоянных потенциалов головного мозга у детей с синдромом дефицита внимания и гиперактивностью при различном уровне интеллекта // Вестник Поморского университета. Серия «Естественные и точные науки». 2008. № 1. С. 4-9.Депутат И. С. Характеристика межполушарной асимметрии у пожилых жителей циркумполярного региона // Экология человека. 2014. № 9. С. 42-47.Каменская О. В., Левичева Е. Н., Логинова И. Ю. и др. Патофизиологические аспекты энергетического обмена головного мозга при сочетании системного атеросклероза и сахарного диабета 2-го типа // Кардиология и сердечнососудистая хирургия. 2012. № 5 (1). С. 60-63.Кирсанов В. М. Динамика энергетического потенциала мозга в условиях использования активных форм обучения // Ученые записки университета имени П. Ф. Лесгафта. 2011. № 7 (77). С. 85-92.Клименко Л. Л., Турна А. А., Савостина М. С., Баскаков И. С. Уровень постоянного потенциала головного мозга при ишемическом инсульте // Труды 9-го Международного междисциплинарного конгресса «Нейронаука для медицины и психологии». Судак, Крым, Украина, 3-13 июня 2013 г. / под ред. Е. В. Лосевой, А. В. Крючковой, Н. А. Логиновой. М. : МАКС Пресс, 2013. С. 385.Князева И. В., Соколова Л. П., Шмырев В. И. и др. Адаптационные возможности поддержания гомеостаза у пациентов с когнитивными расстройствами на фоне психовегетативного синдрома // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2014. № 10. С. 165.Миронов Н. П., Соколова Л. П., Борисова Ю. В. Нейроэнергокартирование. Оценка функционального состояния мозга при когнитивных нарушениях различной этиологии // Вестник МЕДСИ, 2010. № 8. С. 32-37.Очерки психофизиологии детей с синдромом дефицита внимания с гиперактивностью : монография / А. В. Грибанов (отв. ред.) [и др.] ; Поморский гос. ун-т им. М. В. Ломоносова. Архангельск : Поморский университет, 2009. 242 с.Пащенко А. В., Гудков А. Б., Волосевич А. И. Реакция срединных структур головного мозга на локальное охлаждение по данным ЭЭГ // Экология человека. 2001. № 4. С. 43-45.Подоплекин А. Н., Грибанов А. В., Аникина Н. Ю. Изменения уровня постоянных потенциалов головного мозга у студентов-северян при локальном охлаждении // Труды 9-го Международного междисциплинарного конгресса «Нейронаука для медицины и психологии». Судак, Крым, Украина, 3-13 июня 2013 г. / под ред. Е. В. Лосевой, А. В. Крючковой, Н. А. Логиновой. М. : МАКС Пресс, 2013. С. 261.Подоплекин А. Н. Энергетическое состояние головного мозга у подростков-северян при употреблении психоактивных веществ : автореф. дис.. канд. биол. наук. Архангельск, 2009. 19 с.Подоплёкина М. А. Энергетическое состояние головного мозга при нарушении ритма сердца у детей младшего школьного возраста : автореф. дис.. канд. мед. наук. Архангельск, 2005. 18 с.Пономарёва Н. В. Клиническое применение метода анализа уровня постоянных потенциалов головного мозга // Современное состояние методов неинвазивной диагностики в медицине. 1996. С. 37-40.Пономарева Н. В., Фокин В. Ф., Орлов О. А., Селезнева Н. Д., Павлова О. А. Стресс и нарушение психофизиологического состояния человека при старении // Материалы 14-й Международной конференции по нейрокибернетике «Проблемы нейрокибернетики». Ростов-на-Дону, 2005. Т. 1. С. 207-208.Лобков Д. А., Орлова В. А., Пономарева Н. В., Фокин В. Ф. Изменение межполушарной асимметрии у больных с нервно-психической патологией под влиянием гипервентиляции // Maтериалы Всероссийской конференции с международным участием «Структурно-функциональные, нейрохимические и иммунохимические закономерности асимметрии и пластичности мозга». М., 2007. С. 526-529Скедина М. А., Ковалева А. А. Динамика энергетического состояния головного мозга у пациентов с артериальной гипертонией и нейроциркуляторной дистонией в ходе лечения // Труды 9 -го Международного междисциплинарного конгресса «Нейронаука для медицины и психологии». Судак, Крым, Украина, 3-13 июня 2013 г. / под ред. Е. В. Лосевой, А. В. Крючковой, Н. А. Логиновой. М. : МАКС Пресс, 2013. С. 299.Соколова Л. П. Сопоставление нейропсихологических особенностей и локального нейрометаболизма мозга у пациентов с додементными когнитивными расстройствами (ДКР) на фоне хронической недостаточности кровоснабжения мозга // Международный журнал экспериментального образования. 2011. № 6. С. 29.Союстова Е. Л., Клименко Л. Л., Деев А. И., Фокин В. Ф. Изменение энергетического метаболизма мозга у старших возрастных групп при патологии щитовидной железы // Клиническая геронтология. 2008. Т. 14, № 7, С. 51-56.Стаканова О. Г. Сверхмедленные физиологические процессы в оценке физиологического статуса человека : автореф. дис.. канд. биол. наук. Краснодар, 2004. 23 с.Старцева Л. Ф. Распределение постоянных потенциалов головного мозга в различные фазы овариальноменструального цикла у студенток : автореф. дис.. канд. биол. наук. Архангельск, 2007. 18 с.Фокин В. Ф., Пономарёва Н. В. Энергетическая физиология мозга. М. : Антидор, 2003. 288 с.Фокин В. Ф. Энергетический аспект деятельности головного мозга при нормальном старении и болезни Альцгеймера // Вестник РАМН. 1994. № 1 С. 39-41.Филиппов И. В., Кребс A. A., Пугачев К. С. Модулирующие влияния стволовых ядер на сверхмедленную биоэлектрическую активность первичной слуховой коры головного мозга // Сенсорные системы. 2007. Т. 21, № 3. С. 237-245.Шаяхметова Э. Ш., Муфтахина Р. М. Исследование динамики показателей энергообмена головного мозга у единоборцев в ходе тренировочных и соревновательных нагрузок // Успехи современного естествознания. 2013. № 11. С. 83-86.Шимко И. А., Фокин В. Ф. Функциональная межполушарная асимметрия уровня постоянного потенциала головного мозга в условиях тренировки концентрации внимания у детей 10-11 лет // Материалы Всероссийской конференции с международным участием «Структурно-функциональные и нейрохимические закономерности асимметрии и пластичности мозга - 2006». М., 2006. С. 367-368.Шмырев В. И., Витько Н. К. Нейроэнергокартирование (НЭК) - высокоинформативный метод оценки функционального состояния мозга : методические рекомендации. М., 2010. 21 с.Bauer H. Technical requirements for high quality scalp DC recordings // Electroencephalogr. Clin. Neurophysiol. 1989. N 72 (6). P. 545-547.Bradbury M. The concept of a Blood-Brain Barrier. N. Y., 1983. 479 p.Bohnen N. I., Koeppe R. A., Minoshima S., Giordani B., Albin R. L., Frey K. A,, & Kuhl D. E. Cerebral glucose metabolic features of Parkinson disease and incident dementia : longitudinal study // Soc. Nucl. Med. 2011. N 52 (6). P. 848-55.Borghammer P., Hansen S. B., Eggers C., Chakravarty M., Vang K., Aanerud J., Hilker R. et al. Glucose metabolism in small subcortical structures in Parkinson’s disease // Acta Neurol. Scandinavica. 2011. P. 1-8.Curry S. H., Pleydell Pearse C. Use of DC recording in the demonstration of functional specialization // J. Med. Eng. Technol. 1995. N 19 (2-3). P. 42-51.Devrim M., Demiralp T., Kurt A., Yucesir I. Slow cortical potential shifts modulate the sensory threshold in human visual system // Neurosci Lett. 1999. Vol. 270, N 1. P. 17-20.Filippov I. V. Very slow brain potential fluctuations (<0.5 Hz) in visual thalamus and striate cortex after their successive electrical stimulation // Brain Res. 2005. Vol. 1066. P. 179-186.Haschke W., Speckmann E.-J. Slow Potential Changes in the Brain // Springer Science + Business Media New York, 1993. 294 p.Khader P. Slow Brain Potentials Reveal the Neural Dynamics of Cognitive Functions. URL: https //www. mendeley.com/profiles/patrick-khader/ (дата обращения 04.06.2015).Kubler A., Schmidt K., Cohen L. G., Lotze M., Winter S., Hinterberger T., Birbaumer N. Modulation of slow cortical potentials by transcranial magnetic stimulation in humans // Neurosci Lett. 2002. Vol. 324, N 3. P. 205-208.Marshall L., Mölle M., Fehm H. L., Born J. Scalp recorded direct current brain potentials during human sleep // European Journal of Neuroscience. 1998. Vol. 10, iss. 3. P. 1 167-1178.McCallum W. C., Pleydell-Pearce C. W. Brain slow potential changes associated with visual monitoring tasks. In W C. McCallum & S. H. Curry (Eds.) // Slow Potential Changes in the Human Brain. New York : Plenum Press. 1993. P. 165-189.Murik S. The use of DC/EEG to estimate functional and metabolic state of nervous tissue of the brain at hyperand hypoventilation // World Journal of Neuroscience. 2012. N 2. P. 172-182.Speckmann E.-J., Elger C. E., Gorji. A. Neurophysiological Basis of EEG and DC Potential. In Donald L. Schomer and Fernando Lopes da Silva (Eds.) // Niedermeyer’s Electroencephalography, 6th edition Lippincott Williams & Wilkins, 2011. P. 17-31.Trimmel M., Strässler F., Knerer K. Brain DC potential changes of computerized tasks and paper/pencil tasks // Int. J. Psychophysiol. 2001. N Apr. 40 (3). P. 187-194.