scbmtБИОМЕДИЦИНАJournal Biomed2074-59822713-0428Scientific center of biomedical technologies of Federal Medical and Biological Agency10.33647/2074-5982-15-4-107-120scbmt-155Research ArticleМЕТОДЫ БИОМЕДИЦИНСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙMETHODS OF BIOMEDICAL RESEARCHESИЗМЕНЕНИЕ АМПЛИТУДНЫХ И СПЕКТРАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕКТРОКОРТИКОГРАММ КРЫС, ПЕРЕНЕСШИХ ЧЕРЕПНО-МОЗГОВУЮ ТРАВМУAMPLITUDE AND SPECTRAL ANALYSIS OF ELECTROCORRTICOGRAMS IN RATS WITH TRAUMATIC BRAIN INJURYСысоевЮ. И.SysoevYu. I.

197376, Санкт-Петербург, ул. Профессора Попова, д. 14, лит. А;

199034, Санкт-Петербург, Университетская наб., д. 7–9

197376, Saint Petersburg, Professora Popova str., 14А;

199034, Saint Petersburg, Universitetskaya embankment, 7–9

susoyev92@mail.ruКрошкинаК. А.KroshkinaK. A.

197376, Санкт-Петербург, ул. Профессора Попова, д. 14, лит. А

197376, Saint Petersburg, Professora Popova str., 14А

ksenija.kroshkina@pharminnotech.comПьянковаВ. А.P’yankovaV. A.

197376, Санкт-Петербург, ул. Профессора Попова, д. 14, лит. А

197376, Saint Petersburg, Professora Popova str., 14А

pyankova2@mail.ruКаревВ. Е.KarevV. E.

к.м.н.,

197376, Санкт-Петербург, ул. Профессора Попова, д. 9

Cand. Sci. (Med.),

197376, Saint Petersburg, Professora Popova str., 9

vadimkarev@yandex.ruОковитыйС. В.OkovitiyS. V.

д.м.н., проф.,

197376, Санкт-Петербург, ул. Профессора Попова, д. 14, лит. А

Dr. Sci. (Med.), Prof.,

197376, Saint Petersburg, Professora Popova str., 14А

sergey.okovity@pharminnotech.comФГБОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный химико-фармацевтический университет» Минздрава России; Институт трансляционной биомедицины ФГБОУ ВО «Cанкт-Петербургский государственный университет»РоссияSaint Petersburg State Chemical Pharmaceutical University of the Ministry of Health of the Russian Federation; Institute of Translational Biomedicine of the Saint-Petersburg State UniversityRussian FederationФГБОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный химико-фармацевтический университет» Минздрава РоссииРоссияSaint Petersburg State Chemical Pharmaceutical University of the Ministry of Health of the Russian FederationRussian FederationФГБУ «Детский научно-клинический центр инфекционных болезней Федерального медико-биологического агентства»РоссияPediatric Research and Clinical Center for Infectious Diseases of the Federal Medical and Biological AgencyRussian Federation20193011201904107120Copyright © Сысоев Ю.И., Крошкина К.А., Пьянкова В.А., Карев В.Е., Оковитый С.В., 20192019Сысоев Ю.И., Крошкина К.А., Пьянкова В.А., Карев В.Е., Оковитый С.В.Sysoev Y.I., Kroshkina K.A., P’yankova V.A., Karev V.E., Okovitiy S.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://journal.scbmt.ru/jour/article/view/155

Проведен амплитудный и спектральный анализ кортикографической активности крыс, перенесших травматическое повреждение головного мозга (открытая проникающая черепно-мозговая травма). Запись электрокортикограмм (ЭКоГ) осуществляли на 3-и и 7-е сутки после травмы. Амплитудный анализ включал в себя оценку средней амплитуды сигнала, а спектральный — расчет величины средней амплитуды и индексов δ-, θ-, α- и β-ритмов. Выявлены характерные изменения амплитудных и спектральных характеристик ЭКоГ у крыс, перенесших черепно-мозговую травму (ЧМТ). У испытуемых животных травматическое повреждение двигательной коры и нижележащих структур приводило к уменьшению средней амплитуды сигнала, а также снижению амплитуд и индексов θ-, α- и β-ритмов. Одновременно увеличивалась средняя амплитуда и индекс медленноволнового δ-ритма. Схожие изменения наблюдали как в области повреждения, так и в других участках коры и на 3-и и 7-е сутки после травмы. Полученные результаты свидетельствуют о том, что данная модель черепно-мозговой травмы имеет много электрофизиологических сходств с травмами, наблюдаемыми у пациентов в клинической практике и, следовательно, может быть использована в дальнейших нейрофизиологических и фармакологических исследованиях.

A series of amplitude and spectral studies was performed to investigate brain cortical activity in rats with traumatized brain (open penetrating traumatic brain injury (TBI)). Electrocorticograms (ECoG) were recorded on the 3rd and the 7th day following the trauma. An amplitude analysis comprised an estimation of the mean signal amplitude and the degree of Lempel — Ziv compression. A spectral analysis involved a calculation of the mean amplitude and δ-, θ-, α- and β-rhythm indices. Characteristic changes in the ECoG amplitude and spectral parameters were revealed in TBI rats. Traumatized animals demonstrated decreased values of both the mean signal amplitude, as well as the amplitudes and indices of θ-, α- and β-rhythms. At the same time, the mean amplitude and the index of delta-frequency were increased. Similar changes were observed not only near the traumatized area but also in the other brain cortex regions on the 3rd and 7th day following the trauma. The obtained results demonstrate that the investigated TBI model has numerous electro physiological similarities with traumas in clinical practice, thus being applicable for neurophysiological and pharmacological studies.

черепно-мозговая травмаэлектрокортикограммаамплитудный анализспектральный анализtraumatic brain injuryelectrocorticographyamplitude analysisspectral analysisReferencesЖирмунская Е.А. Клиническая энцефалография. М.: МЭЙБИ, 1991. 118 с.Zhirmunskaya E.A. Klinicheskaya encefalografi ya [Clinical encephalography]. Мoscow: MEJBI Publ. 1991. 118 p. (In Russian).Могилевский А.Я. Влияние стимуляции заднего гипоталамуса на ЭЭГ неокортекса. Ж. Высш. нервн. деят. 1971;21(6):1268–1278.Mogilevskij A.Ya. Vliyanie stimulyacii zadnego gipotalamusa na EEG neokorteksa [The infl uence of posterior hypothalamus stimulation on neocortex EEG]. Zhurnal vysshej nervnoj deyatel’nosti [J. of Higher Nervous Activity]. 1971;21(6):1268–1278. (In Russian).Рекомендации по ведению больных с ишемическим инсультом и транзиторными ишемическими атаками. ESO, 2008.Rekomendacii po vedeniyu bol’nyh s ishemicheskim insul’tom i tranzitornymi ishemicheskimi atakami [Recommendations for the patients with ischemic stroke and transient ischemic attacks management]. ESO, 2008. (In Russian).Симонов П.В. Эмоциональный мозг. М.: Наука, 1980. 166 с.Simonov P.V. Emocionalnyj mozg [Emotional brain]. Moscow: Nauka, 1980. 166 p. (In Russian).Сысоев Ю.И., Дагаев С.Г., Кубарская Л.Г., Гайкова О.Н., Узуегбунам Б.Ч., Модисе К. и др. Нейропротекторная активность агониста альфа-2 адренорецепторов мафедина на модели черепно-мозговой травмы у крыс. Биомедицина. 2019;15(1):62–77.Sysoev Yu. I., Dagaev S.G., Kubarskaya L.G., Gaikova O.N., Uzuegbunam B.C., Modise K., et al. Nejroprotektornaya aktivnost’ agonista alfa-2 adrenoreceptorov mafedina na modeli cherepno-mozgovoj travmy u krys [Study of the neuroprotective activity of mafedine, an alpha-2 adrenergic receptor agonist, by modeling a traumatic brain injury in rats]. Biomedicine. 2019;15(1):62–77. (In Russian).Andersen R., Anderson S. Physiological basis of the alpha rhythm. New York: Appleton-Century Crofts, 1968. 384 p.Andersen R., Anderson S. Physiological basis of the alpha rhythm. New York: Appleton-Century Crofts, 1968. 384 p.Brumback R.A., Staton R.D. Beta-activity an electrical seizure phenomena. EEG Clin. Neurophysiol. 1981;52(3):128.Brumback R.A., Staton R.D. Beta-activity an electrical seizure phenomena. EEG Clin. Neurophysiol. 1981;52(3):128.Chen S.F., Hsu C.W., Huang W.H., Wang J.Y. Post-injury baicalein improves histological and functional outcomes and reduces infl ammatory cytokines after experimental traumatic brain injury. Br. J. Pharmacol. 2008;155(8):1279–1296.Chen S.F., Hsu C.W., Huang W.H., Wang J.Y. Post-injury baicalein improves histological and functional outcomes and reduces infl ammatory cytokines after experimental traumatic brain injury. Br. J. Pharmacol. 2008;155(8):1279–1296.Chen X., Wu S., Chen C., et al. Omega-3 polyunsaturated fatty acid supplementation attenuates microglial-induced infl ammation by inhibiting the HMGB1/TLR4/ NF-κB pathway following experimental traumatic brain injury. J. Neuroinfl ammation. 2017;14(1):143.Chen X., Wu S., Chen C., et al. Omega-3 polyunsaturated fatty acid supplementation attenuates microglial-induced infl ammation by inhibiting the HMGB1/TLR4/ NF-κB pathway following experimental traumatic brain injury. J. Neuroinfl ammation. 2017;14(1):143.Chirumamilla S., Sun D., Bullock M.R., Colello R.J. Traumatic brain injury induced cell proliferation in the adult mammalian central nervous system. J. Neurotrauma. 2002;19(6):693–703.Chirumamilla S., Sun D., Bullock M.R., Colello R.J. Traumatic brain injury induced cell proliferation in the adult mammalian central nervous system. J. Neurotrauma. 2002;19(6):693–703.Dash P.K., Mach S.A., Moore A.N. Enhanced neurogenesis in the rodent hippocampus following traumatic brain injury. J. Neurosci. Res. 2001;63(4):313–319.Dash P.K., Mach S.A., Moore A.N. Enhanced neurogenesis in the rodent hippocampus following traumatic brain injury. J. Neurosci. Res. 2001;63(4):313–319.Dixon C.E., Clifton G.L., Lighthall J.W., et al. Controlled cortical impact model of traumatic brain injury in the rat. J. Neurosci. Methods. 1991;39(3):253–262.Dixon C.E., Clifton G.L., Lighthall J.W., et al. Controlled cortical impact model of traumatic brain injury in the rat. J. Neurosci. Methods. 1991;39(3):253–262.Dixon C.E., Lyeth B.G., Povlishock J.T., et al. A fl uid percussion model of experimental brain injury in the rat. J. Neurosurg. 1987;67(1):110–119.Dixon C.E., Lyeth B.G., Povlishock J.T., et al. A fl uid percussion model of experimental brain injury in the rat. J. Neurosurg. 1987;67(1):110–119.Faul M., Coronado V. Handbook of clinical neurology. Vol. 127. Traumatic brain injury. Part 1. 2015. P. 1–13.Faul M., Coronado V. Handbook of clinical neurology. Vol. 127. Traumatic brain injury. Part 1. 2015. P. 1–13.Fenton G., McClelland R., Montgomery A., et al. The postconcussional syndrome: social antecedents and psychological sequelae. Br. J. Psychiatry. 1993;162:493–497.Fenton G., McClelland R., Montgomery A., et al. The postconcussional syndrome: social antecedents and psychological sequelae. Br. J. Psychiatry. 1993;162:493–497.Gao X., Enikolopov G., Chen J. Moderate traumatic brain injury promotes proliferation of quiescent neural progenitors in the adult hippocampus. Exp. Neurol. 2009;219(2):516–523.Gao X., Enikolopov G., Chen J. Moderate traumatic brain injury promotes proliferation of quiescent neural progenitors in the adult hippocampus. Exp. Neurol. 2009;219(2):516–523.Gosselin N., Lassonde M., Petit D., et al. Sleep following sport-related concussions. Sleep Med. 2009;10(1):35–46.Gosselin N., Lassonde M., Petit D., et al. Sleep following sport-related concussions. Sleep Med. 2009;10(1):35–46.Isaev N.K., Novikova S.V., Stelmashook E.V., et al. Mitochondria-targeted plastoquinone antioxidant skqr1 decreases trauma-induced neurological defi cit in rat. Biochemistry (Moscow). 2012;77(9):996–999.Isaev N.K., Novikova S.V., Stelmashook E.V., et al. Mitochondria-targeted plastoquinone antioxidant skqr1 decreases trauma-induced neurological defi cit in rat. Biochemistry (Moscow). 2012;77(9):996–999.Korn A., Golan H., Melamed I., Pascual-Marqui R., Friedman A. Focal cortical dysfunction and bloodbrain barrier disruption in patients with Postconcussion syndrome. J. Clin. Neurophysiol. 2005;22(1):1–9.Korn A., Golan H., Melamed I., Pascual-Marqui R., Friedman A. Focal cortical dysfunction and bloodbrain barrier disruption in patients with Postconcussion syndrome. J. Clin. Neurophysiol. 2005;22(1):1–9.Paxinos G., Watson C. The rat brain in stereotaxic coordinates. 6th edition. Academic press, 2007. P. 456.Paxinos G., Watson C. The rat brain in stereotaxic coordinates. 6th edition. Academic press, 2007. P. 456.Rice A.C., Khaldi A., Harvey H.B., et al. Proliferation and neuronal differentiation of mitotically active cells following traumatic brain injury. Exp. Neurol. 2003;183(2):406–417.Rice A.C., Khaldi A., Harvey H.B., et al. Proliferation and neuronal differentiation of mitotically active cells following traumatic brain injury. Exp. Neurol. 2003;183(2):406–417.Tebano M.T., Cameroni M., Gallozzi G., et al. EEG spectral analysis after minor head injury in man. Electroencephalogr. Clin. Neurophysiol. 1988;70(2):185–189.Tebano M.T., Cameroni M., Gallozzi G., et al. EEG spectral analysis after minor head injury in man. Electroencephalogr. Clin. Neurophysiol. 1988;70(2):185–189.Vanderwolf C.H. Hippocampal electrical activity and voluntary movement in the rat. Electroencephalogr. Clin. Neurophysi ol. 1969;26(4):407–418.Vanderwolf C.H. Hippocampal electrical activity and voluntary movement in the rat. Electroencephalogr. Clin. Neurophysi ol. 1969;26(4):407–418.

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