toxreviewТоксикологический вестникToxicological Review0869-79223034-4611Federal Scientific Center of Hygiene named after F.F. Erisman10.36946/0869-7922-2021-29-3-35-43toxreview-427Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИORIGINAL ARTICLESМеханизмы формирования паттернов подавления биоэлектрической активности головного мозга при депримирующем действии нейротоксикантовMechanisms of formation of brain bioelectrical activity suppression patterns under adverse effects caused by neurotoxicantsКостенкоИ. А.KostenkoI. A.

Костенко Ирина Александровна - заведующая кабинетом нейрокогнитивных исследований РНИНИ им. проф. А.Л. Поленова (филиал НМИЦ им. В.А. Алмазова) МЗ РФ.

191014, Санкт-Петербург.

Irina A. Kostenko - Head of the Office of Non-Cognitive Research, Polenov Russian Research Neurosurgical Institute (branch of the Almazov National Research Medical Center) of the Ministry of Health of the Russian Federation.

191014, Saint Petersburg.

9111208487@mail.ruАлександровМ. В.AleksandrovM. V.

Александров Михаил Всеволодович - доктор медицинских наук, профессор, ведущий научный сотрудник ИТ ФМБА; заведующий отделением клинической нейрофизиологии, РНХИ им. проф. А.Л. Поленова (филиал НМИЦ им. В.А. Алмазова) МЗ РФ.

191014, г. Санкт-Петербург; 192019, Санкт-Петербург.

Mikhail V. Aleksandrov.

Saint-Petersburg, 191014; Saint-Petersburg,192019.

mdoktor@yandex.ruЧёрныйВ. С.ChernyiV. S.

Черный Валерий Станиславович - доктор медицинских наук, доцент, начальник научно-исследовательского отдела организации научной деятельности.

194044, Санкт-Петербург.

Valerii S. Chernyi.

Saint-Petersburg, 194044.

9111208487@mail.ruРоссийский научно-исследовательский нейрохирургический институт имени профессора А.Л. Поленова - филиал ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр имени В.А. Алмазова» Министерства здравоохранения Российской ФедерацииРоссияPolenov Neurosurgical Institute - Branch of the Almazov National Medical Research CentreRussian FederationРоссийский научно-исследовательский нейрохирургический институт имени профессора А.Л. Поленова -филиал ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр имени В.А. Алмазова» Министерства здравоохранения Российской Федерации; Институт токсикологии Федерального медико-биологического агентстваРоссияPolenov Neurosurgical Institute - Branch of the Almazov National Medical Research Centre; Institute of Toxicology of the Federal Medical and Biological AgencyRussian FederationВсероссийский центр экстренной и радиационной медицины им. А.М. Никифорова Министерства Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствийРоссияNikiforov Russian Center of Emergency and Radiation Medicine, Ministry of Emergency Situations of the Russian FederationRussian Federation202118072021033543Copyright © Костенко И.А., Александров М.В., Чёрный В.С., 20212021Костенко И.А., Александров М.В., Чёрный В.С.Kostenko I.A., Aleksandrov M.V., Chernyi V.S.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.toxreview.ru/jour/article/view/427

Цель исследования — уточнение механизмов подавления биоэлектрической активности головного мозга при депримирующем действии нейротоксикантов на модели ингаляционного наркоза севофлюраном.

Материал и методы

Материал и методы. Работа выполнена в ходе обследования и нейрохирургического лечения 19 больных (мужчины/женщины 12/7, возраст 19—55 лет, индекс массы тела < 35 кг/м2) с внутримозговыми новообразованиями. Оперативные вмешательства проводились под общей ингаляционной анестезией севофлюраном в дозах от 0,8 до 1,3 МАК (минимальная альвеолярная концентрация). Выполнение высокотехнологичной нейрохирургической операции включало нейрофизиологический полимодальный мониторинг, в который входили регистрация ЭЭГ и ЭКоГ.

Результаты

Результаты. Исходя из результатов пробит-анализа, при индексе подавления биоэлектрической активности коры 32 ± 8% в половине случаев на ЭЭГ формируется паттерна по типу «вспышка-ослабление». Условием для регистрации у 50% больных на ЭЭГ периодического паттерна по типу «вспышка-подавление» является индекс подавления на ЭКоГ 58±7%. Пространственно-временная эволюция паттернов подавления, регистрируемых на коре, обусловливает сохранность непрерывной активности на ЭЭГ.

Заключение

Заключение. Полученные результаты позволяют расширить диагностическую значимость ЭЭГ при острых тяжёлых отравлениях веществами депримирующего действия. В условиях относительной однородности клинической картины коматозных форм тяжёлых отравлений регистрация периодических паттернов даже низкого индекса свидетельствует о более тяжёлой степени церебральной недостаточности.

The aim of the stady wos to investigate the mechanisms of suppression of cerebral bioelectrical activity under adverse effects caused by neurotoxicants using inhalation anesthesia with sevoflurane. The research included 19 cases (male/female 12/7, aged 19—55, BMIs under 35) with intracerebral tumors. Patients were under medical observation and neurosurgical treatment. Invasive procedures were carried out under sevoflurane-based general anesthesia with a dose of anesthetic varying from 0,8 to 1,3 MAC (minimum alveolar concentration). Technologically advanced neurosurgical procedures involved neurophysiological polymodal monitoring, which included EEG and ECoG testing. Probit analysis results showed that, with cerebral cortex bioelectrical activity suppression index equal to 32±8%, nearly half the cases displayed a formation of an «outburst-suppression» type of pattern on the scalp EEG. The condition for half the cases displaying a formation of this type of periodic pattern is the suppression index equaling 58±7% on ECoG. Space-and-time evolution of suppression patterns, formed on the cerebral cortex, is the main reason for persistence of uninterrupted activity on EEG. The obtained results allow to further define principles of neurodynamics, which apply to acute intoxication with neurotoxicants. With regard to relative similarity of intoxication-induced coma cases, registration of periodic EEG patterns even with a low suppression index indicates a more severe form of cerebral insufficiency.

острое отравлениебиоэлектрическая активность головного мозгаэлектроэнцефалографияэлектрокортикографияобщая анестезиясевофлюраacute intoxicationcerebral bioelectrical activityelectroencephalographyelectrocorticographygeneral anesthesiasevofluraneReferencesАлександров М.В., Костенко И.А., Архипова Н.Б., Башарин В.А. и соавт. Подавление биоэлектрической активности головного мозга при общей анестезии: зависимость «доза-эффект». Вестник Российской военно-медицинской академии. 2018; 4(64): 79-85.Aleksandrov M.V., Kostenko I.A., Arhipova N.B., Basharin V.A. et al. Suppression of brain electrical activity in general anesthesia: the dose-effect relationship. Bulletin of the Russian Military Medical Academy. 2018; 4 (64): 79-85. (in Russian)Александров М.В., Александрова Т.В., Повалюхина Е.С. Электроэнцефалография в отделении реанимации и интенсивной терапии. Вестник Северо-Западного медицинского университета им. И.И. Мечникова. 2018; 10(3): 81-90.Aleksandrov M. V., Aleksandrova T. V., Povaliukhina E. S. Electroencephalographic monitoring in the intensive care unit. Vestnik Severo-Zapadnogo medicinskogo uni-versiteta im. I.I. Mechnikova (Herald of North-Western State Medical University named after I.I. Mechnikov). 2018; 10(3): 81-90. (in Russian)Костенко И.А., Александров М.В., Чикуров А.А, Топоркова О.А. и соавт. Периодические паттерны биоэлектрической активности: зависимость «доза-эффект». В кн.: Нейрофизиологический интраоперационный мониторинг в нейрохирургии. Изд. 2-е, испр. Под ред. М.В. Александрова. СПб: 2019.Kostenko I.A. Periodic pattern bioelectrical activity: dose-effect relationship. In: Aleksandrov M.V., Chikurov A.A., Toporkova O.A., et al. In: Neurophysiological intraoperative monitoring in neurosurgery. Ed. Aleksandrov M.V., 2nd ed. [Nejrofiziolog-icheskiy intraoperacionnyj monitoring v nejrohirurgii. Izd. 2-e, ispr.] Saint-Petersburg: SpecLit, 2019; 56-9. (in Russian)Сумский Л.И., Березина И.Ю., Михайлов А.Ю. Амплитудно-частотные характеристики вспышки в феномене «вспышка-подавление» у пациентов в бессознательном состоянии. Московская медицина. 2019; (4): 86-7.Sumskii L.I., Berezina I.Y., Berezina I.Y. Amplitude-frequency characteristics of burst in appearance “burst-suppression” in unconscious patients. Moscovskaya Meditsina. 2019; (4): 86-7. (in Russian)Александров М.В. Влияние психотропных средств на биоэлектрическую активность головного мозга. Сибирское медицинское обозрение. 2017; 1(103): 85-8.Aleksandrov M.V. Influence of psychotropic drugs on brain bioelectrical activity. Sibirskoe Meditsinskoe Obozrenie. 2017; 1(103): 85-8. (in Russian)Михайлов А.Ю., Березина И.Ю., Поцхверия М.М., Сумский Л.И. Электроэнцефалограмма, имитирующая умирание головного мозга, при остром отравлении баклофеном. Журнал им. Н.В. Склифосовского «Неотложная медицинская помощь». 2017; 6(4): 371-5.Mikhailov A.Yu., Berezina I.Yu., Potskhveriia M.M., Sumskii L.I. Electroencephalography showing dying brain in a patient with acute baclofen poisoning. Zurnal im. N.V. Sklifosovskogo “Nejtlozhnaya Meditsinskaya Pomoshch”. 2017; 6(4): 371-5. (in Russian)Hirsch J., LaRoche S.M., Gaspard N. et al. American Clinical Neurophysiology Society's Standardized Critical Care EEG Terminology: 2012 version. J. Clin. Neurophysiol. 2013; (1): 1-27.Hirsch J., LaRoche S.M., Gaspard N. et al. American Clinical Neurophysiology Society's Standardized Critical Care EEG Terminology: 2012 version. J. Clin. Neurophysiol. 2013; (1): 1-27.Аль-Гаили М.А.Х., Калиниченко А.Н. Оценка глубины анестезии на основе совместного анализа частотных и временных параметров ЭЭГ. Известия СПбГЭТУ. ЛЭТИ. 2018; 3: 80-5.Al-Gaili M. A. KH., Kalinichenko A. N. Estimation of anesthesia depth based on the combined use of time and frequency domain EEG parameters. Izvestiya SPBGETU “LETI” (Proceeding of Saint-Petersburg Electrotechnical University). 2018; (3): 80-5. (in Russian)Alonso L.M., Proekt A., Schwartz T.H., et al. Dynamical critically during induction of anesthesia in human ECoG recordings. Front. Neurol. Circuits. 2014; 8(20): 1-7.Alonso L.M., Proekt A., Schwartz T.H., et al. Dynamical critically during induction of anesthesia in human ECoG recordings. Front. Neurol. Circuits. 2014; 8(20): 1-7.Stockard J., Bickford R. The neurophysiology of anesthesia. A basis and practice of neuroanesthesia. Ed. by Gordon E. New-York. Excerpta Medica; 1981: 3-50.Stockard J., Bickford R. The neurophysiology of anesthesia. A basis and practice of neuroanesthesia. Ed. by Gordon E. New-York. Excerpta Medica; 1981: 3-50.Перуански М., Пирс Р., Хемминг Х. Ингаляционные анестетики: механизмы действия. Миллер Р. Анестезия Рональда Миллера: пер. с англ. М.: Человек, 2015.Peruanski M., Pirs R., Khemming K.H. Inhalation anesthetics: mechanisms of actions. In: Miller R. Anesthesia of Ronald Miller: translated from English. Moscow: Chelovek; 2015: 555-80. (in Russian)Toporkova O., Kostenko I., Arkhipova N., et al. Generation Of Burst-Suppression Pattern On Electroencephalography And Electrocorticography In General Anesthesia: Dose-Effect Relationship. Clinical Neurophysiology. 2019; 130(7): e71.Toporkova O., Kostenko I., Arkhipova N., et al. Generation Of Burst-Suppression Pattern On Electroencephalography And Electrocorticography In General Anesthesia: Dose-Effect Relationship. Clinical Neurophysiology. 2019; 130(7): e71.Sonkajаrvi E., Rytky S., Alahuhta S. et al. Epileptiform and periodic EEG activities induced by rapid sevoflurane anaesthesia induction. J. Clin. Neurophysiol. 2018; (3): 638-45.Sonkajаrvi E., Rytky S., Alahuhta S. et al. Epileptiform and periodic EEG activities induced by rapid sevoflurane anaesthesia induction. J. Clin. Neurophysiol. 2018; (3): 638-45.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.