Электростимуляция головного мозга. Состояние проблемы, перспективы использования.

Электростимуляция головного мозга. Состояние проблемы, перспективы использования.

Андреева Г.О.(7128-6905), Наумов К.М.(3996-2007)

ФГБВОУ ВО «Военно-медицинская академия им. С.М. Кирова» МО РФ, Санкт-Петербург

  Аннотация. Внедрение высокотехнологичных методик и оборудования для обеспечения деятельности различных силовых министерств и ведомств определяет актуальность проблемы обеспечения эффективности работы в напряженных условиях, когда объем входящей информации, который должен быть обработан, превышает возможности человека-оператора, особенно в кризисных ситуациях. В такой ситуации оператор не может эффективно обрабатывать информацию и реагировать на быстро меняющуюся обстановку, что приводит к снижению производительности. Традиционно применяемые в таких случаях методы фармакологической коррекции не только не могут решить проблемы повышения эффективности работы, но и, наоборот, в отдаленный период снижают когнитивные функции, а также могут вызывать побочные эффекты. Как альтернативный вариант в настоящее время предлагается метод электростимуляции головного мозга, широко использующийся в ряде стран для повышения работоспособности у спортсменов и отдельных категорий военнослужащих, что во многих случаях является закрытой информацией. Применение не инвазивных методов электростимуляции головного мозга эффективно и безопасно в лечении пациентов с различными нарушениями функции нервной системы, в комплексной реабилитации после длительных чрезмерных нагрузок здоровых лиц, а также для восстановления отдельных утраченных и совершенствования имеющихся навыков.

   Метод транслингвальной стимуляции является перспективным в отношении улучшения внимания, оперативной памяти, повышения эффективности работы в экстремальных условиях. Ключевые слова: методы электростимуляции головного мозга, транскраниальная электростимуляция головного мозга, транслингвальная электростимуляция головного мозга, нейромодуляция.

ELECTRICAL STIMULATION OF THE BRAIN. STATE OF THE PROBLEM, PROSPECTS FOR USE

Andreeva G.O., Naumov K.M. Military Medical Academy n.a. S.M. Kirov, Saint Petersburg Summary.

   The introduction of high-tech techniques and equipment to support the activities of various law enforcement ministries and departments determines the relevance of the problem of ensuring efficiency in stressful conditions, when the volume of incoming information that must be processed exceeds the capabilities of a human operator, especially in crisis situations. In this situation, the operator cannot effectively process information and respond to a rapidly changing environment, which leads to reduced productivity. Traditionally used in such cases, methods of pharmacological correction not only can not solve the problems of improving work efficiency, but, on the contrary, in the long-term period, they reduce cognitive functions, and can also cause side effects. As an alternative, the method of electrical stimulation of the brain is currently being proposed, which is widely used in a number of countries to improve the performance of athletes and certain categories of military personnel, which in many cases is closed information. The use of non-invasive methods of electrical stimulation of the brain is effective and safe in the treatment of patients with various disorders of the nervous system, in complex rehabilitation after prolonged excessive loads of healthy individuals, as well as to restore certain lost and improve existing skills.

   The method of translingual electrical stimulation is promising in terms of improving attention, memory, and performance in extreme conditions. Keywords: methods of brain electrical stimulation, transcranial electrical stimulation, translingual electrical stimulation, neuromodulation.

  15 Вестник Российской военно-медицинской академии Всероссийская научно-практическая конференция 2020, приложение 3 (71) «Дегенеративные и сосудистые заболевания нервной системы» научные Статьи В настоящее время продолжается поиск эффективных методов улучшения функций головного мозга, которые можно использовать не только в реабилитации пациентов с заболеваниями и травмами нервной системы, но и повышения качества работы операторов разного профиля различных силовых министерств и ведомств, особенно в ситуациях, когда объем входящей информации превышает возможности человека-оператора, особенно в кризисных ситуациях. Традиционно применяемые в таких случаях методы фармакологической коррекции не только не могут решить проблемы повышения эффективности работы, но и, наоборот, в отдаленный период снижают когнитивные функции, а также могут вызывать побочные эффекты. Как альтернативный вариант, в настоящее время, предлагаются методы электростимуляции головного мозга, широко использующиеся в ряде стран для повышения работоспособности у спортсменов и отдельных категорий военнослужащих, что во многих случаях является закрытой информацией. Имеющиеся данные об эффективности этих методов, позволяют рассматривать их как перспективные в лечении пациентов с различными нарушениями функции нервной системы, в комплексной реабилитации после длительных чрезмерных нагрузок здоровых лиц, а также для восстановления отдельных утраченных и совершенствования имеющихся навыков. Воздействие слабого электрического тока на функции организма человека активно изучается с середины 18 века.

   В 1855 году Дюшен де Булонь впервые систематически использовал электричество для диагностики и лечения заболеваний и описал свой опыт в труде “L’Electrisation localisee”, куда включил, в том числе, случай успешного применения накладных накожных электродов для лечения пареза мимических мышц при невропатии лицевого нерва. Метод стимуляции отдельных структур мозга применил в экспериментальном исследовании Л.Н. Симонов в 1866 году в России. В 1871 году в США Берд и Роквелл опубликовали «Руководство по медицинскому и хирургическому применению электричества» с описанием применения фарадизации при широком спектре заболеваний. В начале XX века влияние электростимуляции на функции головного мозга человека изучал В.М. Бехтерев на кафедре нервных и душевных болезней Военно-медицинской академии. Влияние слабого электрического тока на процессы высшей нервной деятельности активно изучалось с середины XX века в экспериментальных и клинических исследованиях. В нашей стране научная работа по исследованию применения транскраниальных электрических воздействий слабым током в лечении нервных и психических заболеваний проводилась Бехтеревой Н.П., Смирновым В.М., Камбаровой Д.К., Шандуриной А.Н., Вартаняном Г.А. и другими исследователями [1,3]. Изучение возможности использования электрической стимуляции (ЭС) головного мозга проводилось не только в рамках лечебно-диагностического процесса, но и при работе со здоровыми испытуемыми для восстановления и поддержания работоспособности, улучшения когнитивных функций и показателей физической работоспособности. В частности, В.П. Лебедев c соавторами много лет проводил экспериментальные и клинические исследования по разработке метода транскраниальной электростимуляции с целью общего обезболивания, селективного воздействия на структуры мозга для нормализации психофизиологических показателей организма. Наибольшее распространение в настоящее время нашли методики неинвазивного воздействия на определенные зоны коры головного мозга слабым электрическим током (0.5-4 мА) через накладные кожные электроды.

   Выделяют три основных метода: транскраниальная стимуляция постоянным током (ТСПоТ), (в английском варианте transcranial direct current stimulation (tDCS)); транскраниальная стимуляция переменным током (ТСПеТ), (transcranial alternating current stimulation (tACS)); транскраниальная стимуляция случайным шумом (ТССШ) (transcranial random noise stimulation (tRNS)). При транскраниальной стимуляции постоянным током (ТСПоТ) используется ток малой силы 1-2 мА, который действует через два накожных электрода, вызывая деполяризацию или гиперполяризацию базальных мембран клеток коры головного мозга в зависимости от полярности электродов. В России используется термин транскраниальная микрополяризация (ТКМП), введенный Вартаняном Г.А. с соавт. (1980) [1]. Транскраниальная стимуляция слабым переменным током (ТСПеТ), заключается в использовании тока определенной частоты и фазы. Применяемые обычно частоты от 1 до 100 Гц сопоставимы с показателями биоэлектрической активности коры, связанной с определенными физиологическими проявлениями. Реализация воздействия ТСПеТ связана, наиболее вероятно, с навязыванием ритма волновой активности и синаптической пластичностью. Транскраниальная стимуляция случайным шумом (ТССШ) предполагает использование переменного тока случайной амплитуды (от 0,5 до 4 мА) и частоты (между 0,1 и 640 Гц) с целью влияния на возбудимость коры. В настоящее время физиологические механизмы, лежащие в основе эффектов ТССШ, недостаточно изучены. Предполагается также, что воздействие связано с повторным открытием натриевых каналов, чувствительностью натриевых каналов и бензодиазепиновых рецепторов, с повышенной чувствительность нейронных сетей к модуляции. Уже в XXI веке, работая над методиками протезирования утраченного зрения у взрослых, группа ученых под руководством Поля Бах у Рита (Paul Bach-y-Rita) разработала метод транслингвальной нейростимуляции, показавший эффективность в отношении модуляции процессов нейропластичности головного мозга [6,7]. В его основе головного мозга лежит воздействие на рецепторы передней части верхней поверхности языка посредством слабых электрических стимулов, что формирует поток нервных импульсов по волокнам лицевого и тройничного нервов к их ядрам (в первую очередь ядро одиночного пути (NTS) и передачу возбуждения на соседние стволовые структуры. В результате активируются процессы нейропластичности, центральной регуляции межполушарных взаимоотношений, подкорковых и корковых взаимодействий. Вестник Российской военно-медицинской академии Всероссийская научно-практическая конференция 2020, приложение 3 (71) «Дегенеративные и сосудистые заболевания нервной системы» 16 научные Статьи Несмотря на доказанную эффективность, применение методов транскраниальной электростимуляции характеризует недостаточно специфическое воздействие с возможностью влияния на соседние структуры головного мозга [7]. Описаны осложнения в виде чувства жжения, покалывания в месте наложения электродов, металлического привкуса во рту, головных болей, ощущения повышенной усталости после прекращения процедуры. Кроме этого нельзя исключить непосредственного повреждения тканей мозга на границе сред в толще головного мозга и привыкания как следствия включения дофаминовой нейромедиаторной сети положительного подкрепления, так и психологической привычки к повышенному уровню когнитивного функционирования при длительном использовании данных методик без врачебного контроля.

   Метод транслингвальной электростимуляции, в отличие от транскраниальных методов, оказывает опосредованное влияние на структуры головного мозга, исключая возможность их повреждения. В настоящее время показана его эффективность у пациентов с различными заболеваниями центральной нервной системы, в первую очередь постуральных и координаторных нарушений центрального генеза. Показана их эффективность в улучшении внимания и оперативной памяти при использовании метода в комплексе с когнитивной терапией у больных с органическими заболеваниями головного мозга, восстановлении двигательных функций и развитии моторных навыков у детей, страдающих церебральным параличом, реабилитации пациентов с различными нарушениями слуха [2,4]. По результатам наших исследований, проведение транслингвальной нейростимуляции в сочетании с комплексом когнитивных либо физических упражнений, в зависимости от поставленных задач, позволяет повысить эффективность тренировок необходимых функций. Отсутствие необходимости использовать стационарное оборудование позволяет использовать предлагаемую методику на всех этапах реабилитационного процесса, в том числе и самостоятельно под динамическим наблюдением медицинского специалиста. Таким образом, метод транслингвальной стимуляции является перспективным в отношении улучшения внимания, оперативной памяти, повышения эффективности работы в экстремальных условиях для сотрудников различных силовых министерств и ведомств, а также восстановления и поддержания здоровья, реабилитации после перенесенных чрезвычайных нагрузок участников ликвидации последствий катастроф, аварий, стихийных бедствий.

Литература 1. Вартанян, Г.А. Нейрофизиологические и структурные перестройки, лежащие в основе эффектов транскраниальной микрополяризации / Г.А. Вартанян, Г.В. Гальдинов, С.П. Шклярук// Физиология человека – 1980. – № 6. – С. 963-977. 2. Лобачев, А.В. / А.В. Лобачев, А.А. Марченко, С.А. Никольская, Е.В. Бугорский // Метод транслингвальной электростимуляции в комплексном лечении пациентов с органическим заболеванием головного мозга // Социальная и клиническая психиатрия. 2017. Т. 27. № 4. С. 59-62. 3. Лечебная электрическая стимуляция мозга и нервов человека / Под общей редакцией Н.П. Бехтеревой. М.: АСТ, 2008. – 464с. 4. Сыроежкин, Ф.А. / Ф.А. Сыроежкин, В.В. Дворянчиков, Л.А. Глазников, А.Е. Голованов // Способ проведения вестибулярной реабилитации пациентов после стапедопластики // Вестник Российской Военно-медицинской академии. 2015. Т. 4, № 52. С 7-13. 5. Транскраниальная электростимуляция. Экспериментально-клинические исследования / сборник статей под ред. дмн. проф. В.П. Лебедева. Том 3. СПб, 2009. 392 с. 6. Bach-y-Rita, P. Late human brain plasticity: Vestibular substitution with a tongue BrainPort human-machine interface / P. Bach-yRita, Y. Danilov, M.E. Tyler, R.J. Grimm// Intellectica. 2005. № 1. P. 115-122. 7. Danilov, Y.P. Efficacy of electrotactile vestibular substitution in patients with peripheral and central vestibular loss / Y.P. Danilov, M.E. Tyler, K.L. Skinner, P. Bach-y-Rita // J Vestibular Research & Development 2007; 17 (2-3): 119-130. ИФ 1,190 8. Fertonani, A. What do you feel if I apply transcranial electric stimulation? Safety, sensations and secondary induced effects / A. Fertonani, C. Ferrari, C. Miniussi// Clinical Neurophysiology. 2015. Vol. 126, № 11. P. 2181-2188. 17 Вестник

Информация взята с ресурса https://doi.org/10.32863/1682-7392-2020-3-71-14-16

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

*

code