The Research of EEG Predictors of Neurotransmitter and Neuroglial Activity, the Features of Restructuring the Brain Intracentral Relations in Patients with Severe TBI

V.I. Cherniy, I.A. Andronova, G.A. Gorodnik, K.V. Nazarenko, Т.V. Cherniy

Abstract


Purpose of this study was to examine the influence of Сytoflavin on restructuring the brain intracentral relations, changes of the neurotransmitter and neuroglial activity in patients with severe traumatic brain injury (TBI). Material and methods. The study was conducted in 2011–2014 in Donetsk Regional Clinical Territorial Medical Association at the premises of the department of anesthesiology and intensive care of the faculty of postgraduate education of Donetsk National Medical University named after M. Horkyi. The study involved 60 patients with the diagnosis of severe traumatic brain injury. The design of the study: open prospective case-control study, which was performed in a group of patients with severe TBI. The level of altered consciousness at the admission to the hospital was 4 to 8 points by the Glasgow Coma Scale, age — 20 to 70 years. Group 1 consisted of 30 patients, who were treated according to standard protocol. Group 2 — of 30 patients, who, in addition to protocol therapy, from the first day of the therapy received Сytoflavin in the form of infusion solution 5 ml per 100 ml of the saline solution 1 time a day (in group 1 — placebo) as slow intravenous injections, for 7 days. The electrical activity of the brain has been studied in patients with severe TBI using the methods of quantitative electroencephalography (EEG) and integrated quantitative analysis, intra- and interhemispheric coherence of frequency bands. Results and discussion. At the first stage of the study, the reduction in the levels of interhemispheric coherence, detected in both groups of patients with severe TBI, with a significant synchronization of biopotentials of neocortex to the right (increase of intrahemispheric coherence of the occipital cortex with the central and frontal sections (C4-O2 and Fp2-T4)), reflected the extreme tension of the central nervous system (CNS) homeostasis and the dominance of non-specific emergency adaptation with the signs of failure of adaptive capacity. Patients with severe TBI had neuropsychological EEG predictors of the phenomenon of functional separation of the hemispheres: a significant weakening in the hemispheric interaction in the alpha frequency range of the EEG in all symmetric parts of the brain — Fp1-Fp2, T3-T4, C3-C4, O1-O2 leads, reflecting the inhibitory state of the cortex. The manifestation of the phenomenon of disintegration of connections between the subcortical ganglia and the cerebral cortex is a significant reduction in the levels of interhemispheric coherence in symmetrical frontal leads (Fp1-Fp2), central (C3-C4) and occipital (O1-O2) parts in the range of theta-, alpha‑1-, alfa-S-, beta‑1-, beta‑2-waves, indicating a dysfunction of regulatory systems of mediobasal sections of the frontal cortex and the reduction of tension in diencefal level systems. In the first phase of the study in both groups of patients with severe TBI, we have revealed the initial decrease in the activity of all neurotransmitter systems in almost all the studied regions of the cortex, which reflected a profound depletion of stress-realizing and stress-limiting CNS reactions. In patients with severe TBI, who were treated with Сytoflavin, the predictor of transformation of the stress reactions from the period of emergency adaptation to the period of long-term adaptation is the increasing importance of coherence in the alpha-EEG frequency ranges in the central cortex (C3-C4), projection zone of nonspecific thalamus, the recovery of the activity of upper brainstem and the limbic system (increased interhemispheric diagonal coherent linkages (C3-O2, C4-O1) of background EEG in alpha band). In patients with severe TBI, the intensive care using Сytoflavin for a week restored neurotransmitter balance, gradually modulating the activity of adrenergic, serotonergic and dopaminergic, cholinergic neurotransmitter systems, when the stress-realizing reactions in the process of restoration of the CNS functions were replaced by stress-limiting reactions, more corresponded to the required level of homeostasis. Conclusions. The application of Cytoflavin provided energy component of the adequate stress-realizing and stress-limiting processes in severe TBI, their gradual inclusion in the recovery of the CNS homeostasis. In the group of patients with severe TBI, who received Сytoflavin in addition to standard protocol of treatment, the chance of consciousness recovery increased up to 11 points or more on the Glasgow Coma Scale (odds ratio ± 95% confidence interval (CI) = 0.22 (0.054–0.914)), the risk of death reduced significantly (risk ratio ± 95% CI = 3 (1.09–8.2)) by day 3 of therapy.

Keywords


traumatic brain injury; spectral and coherent EEG analysis; Сytoflavin

References


Siesjo B.K. Basis mechanisms of traumatic brain damage (Review) // Ann. Emerg. Med. — 2007. — ​Vol. 22, № 6. — ​P. 959-969.

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

Park E. An analysis of regional microvascular loss and recovery following two grades of fluid percus sion trauma: a role for hypoxia inducible factors in traumatic brain injury / Park E., Bell J.D., Siddiq I.P., Baker A.J. // J. Cereb. Blood Flow Metab. — 2009. — ​Vol. 29, № 3. — ​P. 575-584.

Лукьянова Л.Д. Современные представления о биоэнергетических механизмах адаптации к гипоксии / Лукьянова Л.Д. // Hyp. Med.J. — 2002. — ​T.10, № 3-4. — ​C. 30-43.

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

Heart Disease and Stroke Statistics — ​2008 Update. A Report From the American Heart Association Statistics Committee and Stroke Statistics Subcommittee / Rosamond W. et al. // Circulation. — 2008. — ​Vol. 117, № 25. — ​P. 146-154.

Young A.R. Neuroprotection and stroke: time for a compromise / Young A.R., Ali C., Duretete A., Vivien D. // J. Neurochem. — 2007. — ​Vol. 103. — ​P. 1302-1309.

Афанасьев В.В., Румянцева С.А., Лукьянова И.Ю., Климанцев С.А., Силина Е.В. Нейроцитопротекция на догоспитальном этапе при ишемическом инсульте: Материалы конф. «Скорая медицинская помощь — ​2009». — ​СПб., 2009. — 122 с.

Афанасьев В.В. Цитофлавин в интенсивной терапии // Сборник статей по применению препарата Цитофлавин (2002–2006). — ​СПб., 2006. — 104 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.

Никонов В.В. Коррекция энергетического гомеостаза в остром периоде сочетанной черепно-мозговой травмы в условиях реанимации / Никонов В.В., Павленко А.Ю., Белецкий А.В. // Журнал неврологии и психиатрии. — 2013. — ​№ 7. — ​С. 27-31.

Скоромец А.А. Исследование эффективности комплексного препарата Цитофлавин для коррекции последствий легкой черепно-мозговой травмы / Скоромец А.А., Пугачева Е.Л. // Журнал неврологии и психиатрии им. С.С. Корсакова. — 2010. — № 3. — ​С. 25-34.

Эффективность нейрометаболического протектора Цитофлавина при инфарктах мозга (многоцентровое рандомизированное исследование) / Федин А.И., Румянцева С.А., Пирадов М.А. [и др.] // Вестник СПбГМА им. И.И. Мечникова. — 2005. — № 1. — ​С. 13-19.

Черний В.И., Андронова И.А., Городник Г.А., Назаренко К.В., Черний Т.В. Роль и место препарата Цитофлавин в комплексном лечении тяжелой черепно-мозговой травмы в остром периоде // Журнал неврології ім. Б.М. Маньковського. — 2015. — ​Т. 3, № 3. — ​С. 15-27.

Силин Е.В. Коррекция оксидантного стресса при внутримозговых кровоизлияниях энергокорректором Цитофлавином // Сборник статей по применению препарата Цитофлавин (2002–2006). — ​СПб., 2006. — 104 с.

Оценка метаболических сдвигов при гипоксии на молекулярно-клеточном уровне и возможности их медикаментозной коррекции / Бульон В.В., Хныченко Л.К., Сапронов Н.С. [и др.] // Успехи современного естествознания. — 2006. — № 12. — ​С. 29-31.

Черний В.И., Ельский В.Н., Городник Г.А. Острая церебральная недостаточность. — 4-е изд., исправ. и доп. — ​Донецк, 2010. — 434 с.

Кропотов Ю.Д. Количественная ЭЭГ, когнитивные вызванные потенциалы мозга человека и нейротерапия / Ю.Д. Кропотов. — ​Донецк: Издатель Заславский А.Ю., 2010. — 512 с.

Островая Т.В., Черний Е.В., Зинкович И.И., Черний В.И., Андронова И.А. Применение метода интегрального количественного анализа ЭЭГ-паттерна для оценки особенностей биоэлектрической активности мозга у здоровых лиц среднего и пожилого возраста // Международный неврологический журнал. — 2008. — № 4 (20). — ​С. 54-59.

Острова Т.В. Алгоритм діагностики реактивності ЦНС методами штучного інтелекту / Т.В. Острова, В.І. Черній, А.І. Шевченко. — ​Донецьк: 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. — ​СПб.; Колтуши. — ​С. 17.

Электроэнцефалографический анализ взаимодействия глутамат- и холинергической систем мозга: тема диссертации по ВАК 03.00.13, канд. биол. наук Ахметова Е.Р. — ​Пущино, 2000. — 99 с.

Лях Ю.Е. Анализ результатов медико-биологических исследований и клинических испытаний в специализированном статистическом пакете MEDSTAT / Ю.Е. Лях, В.Г. Гурьянов // Вестник гигиены и эпидемиологии. — 2004. — ​Т. 8, № 1. — ​С. 155-167.

Жирмунская Е.А., Лосев В.С. Системы описания и классификация электроэнцефалограмм человека. — ​М.: Наука, 1984. — 79 с.

ФМРТ-ЭЭГ-исследование реакций мозга здорового человека на функциональные нагрузки / Болдырева Г.Н., Жаворонкова Л.А., Шарова Е.В. [и др.] // Физиология человека. — 2009. — ​Т. 35, № 3. — ​С. 20-30.

Математический анализ электроэнцефалограмм в процессе восстановления сознания после тяжелой черепно-мозговой травмы / Гриндель О.М., Романова Н.В., Зай­цев О.С. [и др.] // Журн. неврол. и психиатрии им. С.С. Корсакова. — 2006. — № 12. — ​С. 47-51.

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.

Межцентральные отношения ЭЭГ как отражение системной организации мозга человека в норме и патологии / Г.Н. Болдырева, Л.А. Жаворонкова, Е.В. Шарова [и др.] // Журн. высшей нервной деятельности. — 2003. — ​Т. 53, № 6. — ​С. 1093-1099.

ЭЭГ и ВП в прогнозировании развития посттравматических бессознательных состояний после тяжелой травмы мозга / Шарова Е.В., Зайцев О.С., Щекутьев Г.А. [и др.] // Нейронауки: теоретические и клинические аспекты. — 2008. — ​Т. 4, № 2. — ​С. 82-89.

Laureys S. Neurophysiology of minimal conscious and vegetative state/ unresponsive wakefulness syndrome / Laureys S. // Clinical Neurophysiology. — 2011. — ​V. 122, Suppl. 1. — ​S5.

Черний Т.В. Использование методов количественной ЭЭГ для оценки эффективности нейропротективного воздействия на нейроглиальном уровне / Черний Т.В. // Медицина неотложных состояний. — 2013. — № 5 (52). — ​С. 117-124.

Геодакян В.А. Эволюционные теории асимметризации организмов, мозга и тела / Геодакян В.А. // Успехи физиологических наук. — 2005. — ​Т. 36, № 1. — ​С. 24-53.

Менджерицкий А.М. Роль латерализации полушарий головного мозга в адаптационных реакциях организма / Менджерицкий А.М., Карантыш Г.В., Кайгородов С.П. // Наука и образование. — 2005. — № 3. — ​С. 237-241.

Мещерякова А.А., Мещеряков А.Ф. Нейроны гипоталамуса в механизмах индивидуальной устойчивости к стрессорным воздействиям / Тезисы докладов XX съезда физиологического общества им. И.П. Павлова. — ​М.: Русский врач, 2007. — ​С. 332.

Пономарева Н.В., Митрофанов А.А., Андросова Л.В., Павлова О.А. Влияние стресса на межполушарное взаимодействие при нормальном старении и болезни Альцгеймера // Асимметрия. — 2007. — ​Т. 1. — ​С. 20-26.

Фокин В.Ф., Пономарева Н.В., Кротенкова М.В. и др. Влияние вегетативной нервной системы на динамические свойства функциональной межполушарной асимметрии // Материалы конференции «Современные направления исследований функциональной межполушарной асимметрии и пластичности мозга». — ​М.: Научный мир, 2010. — ​С. 263-269.

Куценко Д.О. Динамика структурно-функциональной организации мозга по данным анализа ЭЭГ и вегетативного статуса при различных вариантах проявления депрессивного синдрома / Д.О. Куценко, А.А. Ивонин // XVIII Клинические Павловские чтения «Боль душевная и боль физическая». Сборник научных статей. — ​СПб., 2014. — ​С. 40-43.

Виноградов В.В. Стресс и патология / В.В. Виноградов; под ред. А.А. Баранова. — ​Минск: Белорусская наука, 2007. — 352 с. [Электронный ресурс]. — ​URL: http://biblioclub.ru/index.php?page = book&id = 142422 (01.02.2015).

Леутин В.П., Николаева Е.И. Функциональная асимметрия мозга: мифы и действительность. — ​СПб.: Речь, 2005. — 368 с.

Меерсон Ф.3., Пшенникова М.Г. Адаптация к стрессорным ситуациям и физическим нагрузкам. — ​М.: Медицина, 1988. — 256 с.

Зайчик А.Ш., Чурилов Л.П. Патофизиология. — ​Т. 1. Общая патофизиология (с основами иммунопатологии). — 3-е изд. — ​СПб.: Элби, 2005. — С. 520-575.

Нормальная физиология / Под ред. В.М. Смирнова. — ​М.: Академия, 2010. — С. 452-453.

Георгиевская H.A. Биоэлектрическая активность головного мозга при различных аффективных расстройствах у больных с церебральным инсультом / H.A. Георгиевская, Е.А. Петрова, И.В. Кичук // Журнал неврологии и психиатрии им. С.С. Корсакова. — 2010. — ​Т. 110, № 6. — ​С. 77-85.

Гордеев С.А., Посохов С.И., Васюков В.И., Федорова A.B. Особенности психовегетативного синдрома и межполушарной асимметрии ЭЭГ у больных с паническими атаками и ГТР. — ​М.: Научный центр неврологии РАМН, 2012. — ​С. 21-38.




DOI: https://doi.org/10.22141/2224-0713.5.83.2016.78470

Refbacks

  • There are currently no refbacks.


Copyright (c) 2016 INTERNATIONAL NEUROLOGICAL JOURNAL

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

 

© Publishing House Zaslavsky, 1997-2017

 

 Яндекс.МетрикаSeo анализ сайта Рейтинг@Mail.ru