The use of quantitative electroencephalography in ranges reflecting neurotransmitter activity to assess the effectiveness of neurometabolic therapy


  • V.I. Cherniy Donetsk National Medical University of the MoH of Ukraine, Lyman, Ukraine
  • I.A. Andronova Donetsk National Medical University of the MoH of Ukraine, Lyman, Ukraine
  • G.A. Gorodnik Donetsk National Medical University of the MoH of Ukraine, Lyman, Ukraine
  • T.V. Cherniy State Scientific Institution “Scientific and Practical Centre of Preventive and Clinical Medicine” of State Management of Affairs, Kyiv, Ukraine



traumatic brain injury, cerebral stroke, spectral-coherent analysis of the electroencephalography, cerebral blood flow, ethylmethylhydroxypyridine succinate


Background. The aim of the study was to research neurometabolic effects of ethylmethylhydroxypyridine succinate preparation (Armadin) on the central nervous system (CNS) in patients with acute cerebral injury of various origins (severe traumatic brain injury (TBI), cerebral stroke) using the methods of quantitative electroencephalography (EEG). Materials and methods. The study was carried out in 2011–2014. We have examined 32 patients with a diagnosis of ischemic stroke and 13 patients with the diagnosis of hemorrhagic stroke, as well as 43 patients with severe isolated traumatic brain injury. Study was designed was an open prospective case-control study. Inclusion criteria: men and women aged 26 to 72 years; patients with acute cerebral injury due to cerebral stroke or traumatic brain injury. The level of consciousness at admission in the hospital was at least 4 points and no more than 9 points by Glasgow coma scale (GCS) in TBI patients. In patients with cerebral stroke, the level of consciousness on admission was not less than 7 points and no more than 12 points by Glasgow coma scale, Scandinavian stroke scale was from 4 to 12 points (total score), also the consent of relatives of the patient to participate in the study was received. Forty patients (study group) have received the drug ethylmethylhydroxypyridine succinate in addition to the standard treatment protocol. Forty eight patients with acute cerebral insufficiency (control group) have received a usual care according to protocol. We evaluated clinical forms of consciousness disorders, somatic and neurological status, the depth of coma patients using the Glasgow coma scale and Scandinavian stroke scale during the whole period of observation. Registration of biopotentials of the brain was performed by means of neurophysiologic complex of DX-NT32. For integrated quantitative analysis of EEG, integral coefficient was applied: kfc1 (δ + θ + β1) / (α + β2). For the assessment of neuroglial activity, a relative spectral power (RSP) in the range up to 1 Hz was determined. To assess the level of activity of the cholinergic system in the brain, it were determined the indicators of the RSP in the range of 6–7.5 Hz, dopaminergic — 11–12 Hz, adrenergic — 4–5 Hz, serotoninergic — in the range of 5–6 and 24–25 Hz. Ultrasound Doppler study of extra- and intracranial vessels (DWL EZ-Dop V2.1, Germany) has been carried out. The statistical analysis was performed using the MedStat software. The dysregulation of neurotransmitter regulatory systems with opposite changes in different areas of the brain was typical in acute cerebral insufficiency of various origins and manifested with a high level of EEG disorganization. This combined with the growth of range-power narrow EEG bands, reflecting the activity of neuroglial pool, adrenergic (4–5 Hz) and cholinergic (6–7.5 Hz) systems, when power is in the ranges characterizing dopaminergic (11–12 Hz) and serotonergic (24–25 Hz) systems. Restoration of adequate level of activation of serotonin- and dopaminergic systems while the tension reduction of the CNS adrenergic structures functioning provided the use of ethylmethylhydroxypyridine succinate in a minimal dose of 100 mg. A high direct correlation was revealed between the decrease in the level of EEG-pattern disorganization (1st factor) and the changes of neuroglial activity with the introduction of the drug in doses of 100 and 400 mg. They reflect the mechanisms of glial transmission ensure optimal neurotransmission for recovery of consciousness in acute cerebral insufficiency. Results. The main positive effects of the intracranial blood flow recovery, which was manifested by the decrease in the blood flow asymmetry level and decrease in linear systolic blood flow velocity, to near normal values, a decrease in vasoconstriction of intracranial vessels were registered after administration of the drug at a dose of 200 mg. In response to the introduction of 200 mg of ethylmethylhydroxypyridine succinate, the level of EEG pattern disorganization continued to decline, but the optimization of cortical-subcortical interactions did not depend directly on the level of activation of neuroglial pool (reduction of the correlation density to a weak between changes of the 1st factor and RSP up to 1 Hz). Normalization of the brain bioelectrical activity to a level sufficient for recovery of consciousness at the drug dose of 200 mg was associated with the dynamics of cholinergic and adrenergic neurotransmitter systems of the CNS. Increase of the drug amount to 400 mg turned on new levels of adaptation by diencephalic structures activating and functionally related structures of the right hemisphere, where were recorded the significant changes of EEG predictors of neuroglial and neurotransmitter (choline-, adren-, serotonin- and, to a lesser extent, dopaminergic) activity. Application of ethylmethylhydroxypyridine succinate in the therapy for acute cerebral insufficiency of various origins have increased the chance of recovery of consciousness up to 11 or more points by the GCS to 7th day of treatment. On days 10–14, this chance has grown along with the chance of recovery of consciousness up to 15 points on the GCS. Conclusions. The use of the drug ethylmethylhydroxypyridine succinate in the therapy for stroke and TBI increases the chance of reducing the length of at the neurosurgical intensive care unit up to 8–10 days.


Helen Bramlett M., Dalton Dietrich W. Патофизиология ишемического травматического поражения мозга: сходство и различия // Медицина неотложных состояний. — 2006. — № 4 (5). — С. 22-34.

Werner С., Engelhard К. Pathophysiology of traumatic brain injury // British Journal of Anaesthesia. — 2007. — Vol. 99, № 1. — Р. 4-9.

Swanson R.A., Ying W., Kauppinen T.M. Astrocyte influences on ischemic neuronal death // Curr. Mol. Med. — 2004. — № 4. — Р. 193-205.

Emsley H.C., Smith C.J., Tyrrell P.J., Hopkins S.J. Inflammation in acute ischemic stroke and its relevance to stroke critical care // Neurocrit. Care. — 2008. — № 9. — Р. 125-38.

Lenzlinger P.M., Morganti-Kossmann M.C., Laurer H.L., McIntosh T.K. The duality of the inflammatory response to traumatic brain injury // Mol. Neurobiol. — 2001. — Vol. 24. — Р. 169-81.

Астраков С.В. Неспецифические синдромы у больных с тяжелыми повреждениями головного мозга на нейрореанимационном этапе: Автореф. дис... д-ра мед. наук. — СПб., 2007. — 45 с.

Greve M.W., Zink B.J. Pathophysiology of traumatic brain injury // Mt. Sinai J. Med. — 2009. — Vol. 76, № 2. — P. 97-104.

Лукьянова Л.Д. Роль биоэнергетических нарушений в патогенезе гипоксии // Патологическая физиология и экспериментальная терапия. — 2004. — № 2. — С. 2-11.

Targeting ischemic penumbra: part I — from pathophysiology to therapeutic strategy / Shimin L., Levine S.R., Winn H.R. // J. Exp. Stroke Transl. Med. — 2010. — № 3 (1). — P. 47-55.

Рациональная нейропротекция / И.Ф. Беленичев, В.И. Черний, Ю.М. Колесник, Т.В. Островая и др. — Донецк: Издатель Заславский А.Ю., 2009. — 262 с.

Воронина Т.А. Мексидол: основные эффекты, механизм действия, применение. — К., 2004. — 16 с.

Гусев Е.И., Скворцова В.И. Ишемия головного мозга. — М.: Медицина, 2000. — 328 с.

Нечипуренко Н.И., Василевская Л.А., Грибоедова Т.В., Щербина Н.Ю., Мусиенко Ю.И. Эффективность применения мексидола при экспериментальной ишемии головного мозга // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. — 2006, прил. 1.

Бределев В.А. Эффективность применения Мексидола при судорожном синдроме абстинентного и посттравматического генеза // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. — 2006, прил. 1.

Кербиков О.Б. Формирование изменений биоэлектрической активности головного мозга в остром периоде полушарного ишемического инсульта: Автореф. дис… канд. мед. наук: 14.00.16. — М., 2009. — 24 с.

Мексидол — чемпион в неврологии // Ремедиум. — 2013. — № 4. — С. 33.

Потупчик Т.В., Веселова О.Ф., Эверт Л.С. Фармакодинамические аспекты применения некоторых ноотропных средств при когнитивных нарушениях // Фарматека. — 2014. — № 13. —С. 90-95.

Новикова Л.Б., Шарафутдинова Л.Р., Шарапова К.М. Применение мексидола в остром периоде ишемического инсульта // Журнал неврологии и психиатрии им. С.С. Корсакова. — 2013. — № 9. — С. 83-85.

Шмырев В.И., Крыжановский С.М. Комбинированная терапия ишемического инсульта холина альфосцератом и этилметилгидроксипиридина сукцинатом // Фарматека. — 2013. — № 9. — С. 77-83.

Ушкалова Е.А., Ушкалова А.В. Применение холина альфосцерата и его комбинации с этилметилгидроксипиридина сукцинатом в терапии соматических больных когнитивными расстройствами // Фарматека. — 2013. — № 20. — С. 71-79.

Беленичев И.Ф. и др. Нейропротекция и нейропластичность: Монография. — К.: Логос, 2015. — 512 с.

Черній Т.В. Концепція патогенетичної нейропротекції ураженого мозку (клініко-експериментальне дослідження): Автореф. дис… д-ра мед. наук: 14.03.04. — Луганськ, 2013. — 34 с.

Патент на корисну модель № 60735 Україна А61В5/0484. Спосіб оцінки адекватності дози нейропротектора / Т.В. Черній, І.А. Андронова, С.Є. Куглер; заявка u 2010 14967; опублік. 25.06.2011 р. Бюл. № 12.

Острова Т.В., Черній В.І., Шевченко А.І. Алгоритм діагностики реактивності ЦНС методами штучного інтелекту. — Д.: ІПШІ МОНУ і НАНУ «Наука і освіта», 2004. — 180 с.

Шарова Е.В. Современные возможности ЭЭГ в анализе функциональных нарушений при тяжелых повреждениях головного мозга / Е.В. Шарова // Нейронауки: теоретичні та клінічні аспекти. — 2009. — Т. 5, № 1–2. — С. 49-58.

Андронова И.А., Черний Т.В., Назаренко К.В., Черний В.И., Андронова М.А. Возможности количественной ЭЭГ в исследовании нейромедиаторных систем ЦНС при острой и хронической церебральной недостаточности // Материалы всероссийской конференции с международным участием «Нейрохимические механизмы формирования адаптивных и патологических состояний мозга», 24–26 июня 2014 г., Санкт-Петербург — Колтуши. — С. 17.

Ахметова Е.Р. Электроэнцефалографический анализ взаимодействия глутамат- и холинергической систем мозга: Автореф. дис... канд. биол. наук. — Пущино, 2000. — 99 с.

Лях Ю.Е., Гурьянов В.Г., Хоменко В.Н., Панченко О.А. Основы компьютерной биостатистики: анализ информации в биологии, медицине и фармации статистическим пакетом MedStаt. — Д.: Папакица Е.К., 2006. — 214 с.

Черний Т.В. Энергопротекция в лечении гипоксии, обусловленной острой церебральной недостаточностью / Т.В. Черний, Л.В. Натрус, В.И. Черний, И.А. Андронова // Нейронауки: теоретичні та клінічні аспекти. — 2012. — Т. 8, № 1. — С. 60-65.

Синдромы дисфункции нейромедиаторных систем в процессе восстановления сознания после тяжелой черепно-мозговой травмы: Дис… канд. мед. наук / Александрова Е.В. — М., 2013. — 207 с.

Горяйнов С.А., Процкий С.В., Охотин В.Е., Павлова Г.В., Ревищин А.В., Потапов А.А. О роли астроглии в головном мозге в норме и патологии // Анналы клинической и экспериментальной неврологии. — 2013. — Т. 7, № 1. — C. 45-51.

Хачатрян А.А., Ерофеева Л.М., Кутвицкая С.А. Роль нейроглии в функционировании нервной системы // Успехи современного естествознания. — 2014. — № 6. — С. 66-70.

Луцкий М.А., Назаренко Е.А., Разинкин К.А. Применение отечественного антиоксиданта — препарата мексидол в комплексном лечении ишемического инсульта // Рус. мед. журн. — 2008. — № 12. — С. 1661-1665.

Унжаков В.В. Интенсивная терапия метаболических нарушений при тяжелой черепно-мозговой травме: Автореф. дис... д-ра мед. наук / В.В. Унжаков. — СПб., 2009. — 28 с.

Белова Е.И. Основы нейрофармакологии. — М.: Аспект Пресс, 2006. — 176 с.

Крыжановский Г.Н. Основы общей патофизиологии. — М.: Медицинское информационное агентство, 2011. — 253 с.

Abstract for «Astrocytes mediate synapse elimination through MEGF10 and MERTK pathways» / Chung W.-S., Clarke L.E., Wang G.X., Stafford B.K., Sher A., Chakraborty C., Joung J., Foo L.C., Thompson A., Chen C., Smith S.J., Barres B.A. // Nature. — Published online Nov 24, 2013. — doi: 10.1038/nature12776.

Танашян М.М., Бархатов Д.Ю. Метаболическая терапия в неврологии: новые подходы // РМЖ. — 2012. — № 8. — С. 406.

Vadhera R.B. Acute antihypertensive therapy in pregnancy-induced hypertension: is nicardipine the answer? / R.B. Vadhera, L.D. Pacheco, G.D. Hankins // Am. J. Perinatol. — 2009. — Vol. 26. — P. 495-499.

Zonta M., Angulo M.C., Gobbo S., Rosengarten B., Hos­smann K.A., Pozzan T., Carmignoto G. Neuron-to-astrocyte signaling is central to the dynamic control of brain microcirculation // Nat. Neurosci. — 2003. — № 6. — P. 43-50.

Metea M.R., Newman E.A. Glial cells dilate and constrict blood vessels: a mechanism of neurovascular coupling // J. Neurosci. — 2006. — Vol. 15, № 26 (11). — P. 2862-70.

Николлс Дж., Мартин А., Валлас Б., Фукс П. От нейрона к мозгу: Пер. с англ. — 2-е изд. — М.: Издательство ЛКИ, 2008. — 672 с.

Rotenberg V.S. Sleep after immobilization stress and sleep deprivation: Common features and theoretical integration // Critical Reviews in Neurobiology. — 2000. — № 14. — P. 225-231.

Межполушарные соотношения электрических процессов мозга здоровых правшей и левшей и больных с церебральными поражениями: Дис… д-ра биол. наук / Жаворонкова Л.А. — М., 1999. — 280 с.

Бер М., Фротшер М. Топический диагноз в неврологии по Петеру Дуусу. Анатомия, физиология, клиника: Пер. с англ. / Под ред. З.А. Суслиной. — 4-е изд. — М.: Практическая медицина, 2009. — 478 с.

Болдырева Г.Н. Роль диэнцефальных структур в организации электрической активности мозга человека // Электрофизиологическое исследование стационарной активности в головном мозге. — М.: Наука, 1983. — С. 222-232.

Осипова Е.В., Дзятковская Е.Н. Связь биоэлементного состава сыворотки крови с межполушарными отношениями мозга ребенка // Бюллетень экспер. биологии и медицины. — 1999. — Т. 127, № 6. — С. 688-690.

Гордеев С.А. Изменения электрической активности мозга при панических расстройствах // Журн. высш. нервн. деят. — 2007. — Т. 57, № 3. — С. 282-291.

Черемушникова И.И. Общие неспецифические адаптационные реакции у студентов с разным видом межполушарного доминирования / И.И. Черемушникова, Н.О. Давыдова // Современная медицина: теоретические и практические аспекты: Материалы международной заочной научно-практической конференции (2 октября 2012 г.). — Новосибирск: Сибирская ассоциация консультантов, 2012. — С. 87-91.



Original Researches