Основные методы психофизиологического исследования

Психофизиология — экспериментальная наука, поэтому важное значение имеет применение адекватных методов исследования. К основным методам психофизиологического исследования относятся следующие:

Электроэнцефалография (ЭЭГ) — метод неинвазивной регистрации и анализа суммарной биоэлектрической активности, отводимой как с поверхности черепа, так и из глубоких структур мозга. ЭЭГ-сигнал представляет собой изменяющуюся во времени разность потенциалов между находящимися на скальпе электродами. Важнейший вклад в этот процесс вносят градуально изменяющиеся постсинаптические потенциалы нейронов III–V слоев коры головного мозга. Мощные синхронные колебания, генерируемые в глубоких структурах мозга (таламус, ствол мозга), также могут оказывать существенное влияние на общую картину ЭЭГ-активности, регистрируемую с поверхностных электродов. Важным приемом, обеспечивающим комплексную оценку активности мозга, является многоканальность регистрации, т. е. одномоментная запись с многих пар электродов.

Магнитоэнцефалография (МЭГ) — метод регистрации и анализа параметров магнитных полей организма человека и животных. Магнитные поля создаются слабыми электрическими токами как результатом активности нервных клеток. Данный метод дополняет информацию об особенностях функционирования мозга, получаемую с помощью ЭЭГ. Общность нейрофизиологических процессов, регистрируемых ЭЭГ и МЭГ, отражается в одинаковых характеристиках временного разрешения. Оба метода позволяют наблюдать события, происходящие в диапазоне сотен миллисекунд. В то же время МЭГ имеет более точное пространственное разрешение порядка миллиметров, так как магнитная активность нейронов не зависит от электропроводящих свойств окружающих тканей (мозговых оболочек, спинномозговой жидкости, костей черепа и т. д.) и регистрируется неискаженной, в отличие от ЭЭГ, характер которой на поверхности черепа может существенно отличаться от электрокортикограммы, соответствующей локализации за счет проведения сигналов от дальних областей мозга.

Метод вызванных потенциалов (ВП) — метод регистрации и анализа биоэлектрических колебаний, возникающих в нервных структурах в ответ на внешнее раздражение и находящихся в определенной временной связи с началом его действия. Наряду с ЭЭГ ВП является ведущим методом изучения мозговых механизмов психической деятельности. ВП имеют низкую амплитуду (несколько микровольт) и длительность порядка нескольких сотен миллисекунд, поэтому при однократной записи в ответ на единичное предъявление сигнала не распознаются на фоне спонтанной ритмики ЭЭГ-активности. Для анализа ВП используется предварительное выделение «полезного сигнала» (колебаний, непосредственно связанных с внешним воздействием) из «шума» (фоновой ЭЭГ). Наиболее распространенной является процедура усреднения, когда несколько отрезков ЭЭГ-активности, синхронных с повторяющимся предъявлением стимула, суммируются. При этом колебания, связанные с рассматриваемым событием увеличиваются по амплитуде.

Электроокулография (ЭОГ) — метод регистрации и анализа движений глаз, основанный на измерении разности потенциалов роговицы и сетчатки глаза. Используемый в комплексе с регистрацией ЭЭГ, метод позволяет выделить в картине биоэлектрической активности мозга артефакты (искажения), вносимые движениями глаз.

Электромиография (МЭГ) — метод регистрации и анализа суммарных колебаний потенциалов, возникающих в области нервно-мышечных окончаний и мышечных волокнах при поступлении к ним импульсов от мотонейронов спинного и головного мозга. Метод позволяет регистрировать изменения в тонусе мышц в ситуациях, не сопровождающихся внешне наблюдаемыми движениями. МЭГ наиболее информативна в комплексе с другими методами психофизиологического исследования.

Позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ) — метод исследования, в котором используются ультракороткоживущие позитронизлучающие изотопы — «красители», входящие в состав естественных метаболитов мозга, которые вводятся в организм внутривенно или через дыхательные пути. Накапливаясь в активных участках мозга, они дают возможность построить «картину» мозга на основе данных о метаболической активности его структур. ПЭТ представляет возможность наблюдать мозг объемно, включая локальные взаимодействия нейронов и нейронных популяций при выполнении экспериментальных задач за счет регистрации пространственного распределения и концентрации радиактивно меченных веществ, участвующих в обменных процессах, синаптической передаче, нейрохимической рецепции. Временная разрешающая способность ПЭТ зависит от используемого изотопа и составляет порядок десятков минут.

Ядерная магнитная резонансная интроскопия (ЯМРИ) — метод исследования, основанный на определении в мозговом веществе распределения плотности ядер водорода (протонов) и на регистрации некоторых их характеристик при помощи мощных электромагнитов, расположенных вокруг тела человека. ЯМРИ позволяет получить информацию об анатомической и физико-химической организации изучаемых структур головного мозга. Пространственное разрешение ЯРМИ составляет десятки микрон, при этом не происходит его снижение в зависимости от глубины расположения ткани. Важным свойством данного метода является неионизирующий характер внешнего воздействия, т. е. отсутствие повреждающего воздействия на ткань. Следует отметить, что опосредованный характер регистрируемой нервной активности снижает временную разрешающую способность данного метода. Достижение пика магнитного сигнала после стимула занимает несколько секунд.