научная статья по теме ЦЕРЕБРАЛЬНЫЕ РЕАКЦИИ ЗДОРОВОГО ЧЕЛОВЕКА НА РИТМИЧЕСКУЮ ТРАНСКРАНИАЛЬНУЮ МАГНИТНУЮ СТИМУЛЯЦИЮ РАЗНОЙ ИНТЕНСИВНОСТИ Биология

Текст научной статьи на тему «ЦЕРЕБРАЛЬНЫЕ РЕАКЦИИ ЗДОРОВОГО ЧЕЛОВЕКА НА РИТМИЧЕСКУЮ ТРАНСКРАНИАЛЬНУЮ МАГНИТНУЮ СТИМУЛЯЦИЮ РАЗНОЙ ИНТЕНСИВНОСТИ»

ФИЗИОЛОГИЯ ЧЕЛОВЕКА, 2010, том 36, № 6, с. 32-40

УДК 612.821.6

ЦЕРЕБРАЛЬНЫЕ РЕАКЦИИ ЗДОРОВОГО ЧЕЛОВЕКА НА РИТМИЧЕСКУЮ ТРАНСКРАНИАЛЬНУЮ МАГНИТНУЮ СТИМУЛЯЦИЮ РАЗНОЙ ИНТЕНСИВНОСТИ

© 2010 г. Е. В. Шарова1, В. М. Гаврилов2, Г. А. Щекутьев2, И. Е. Соколовская2,

В. Л. Анзимиров2, М. В. Коротаева1

Институт высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН, Москва 2Научно-исследовательский институт нейрохирургии им. акад. Н.Н. Бурденко РАМН, Москва

Поступила в редакцию 11.02.2010 г.

У 8 здоровых испытуемых-добровольцев исследовали влияние ритмической транскраниальной магнитной стимуляции (рТМС) разной интенсивности (однократная надпороговая, выше 1.2 Тл, и подпороговая, 70—80% моторного порога) сагиттальных отделов премоторной коры на функциональную активность человека по данным комплексного ЭЭГ, нейропсихологического и гемодина-мического обследования. В число задач работы входили подбор частоты стимуляции активирующей направленности, а также уточнение объективных ЭЭГ-критериев эффективности рТМС. Установлено, что для выбора частоты рТМС эффективен анализ ЭЭГ-реакции на разночастотную фотостимуляцию. В качестве одной из наиболее информативных характеристик центральной ней-родинамики под влиянием рТМС выступает когерентность ЭЭГ. Отмечена зависимость функциональных эффектов стимуляции (активационного либо тормозного характера) от исходного уровня межцентральных когерентных связей. Выявлено, что рТМС сагиттальных отделов премоторной коры вызывает определенные изменения функциональной активности мозга здоровых испытуемых, отличные от эффектов плацебо, более выраженные в левом полушарии (в форме внутриполушар-ных изменений когерентности), зависимые от интенсивности стимуляции (над- или подпорого-вая), а также от особенностей исходного состояния. В формировании ответных реакций мозга на рТМС показана активная роль сосудистого фактора.

Ключевые слова: ЭЭГ, ритмическая транскраниальная магнитная стимуляция.

Разработка различных методов лечебной транскраниальной электромагнитной стимуляции предполагает перспективность ее применения в качестве активирующего воздействия у больных с затяжным посттравматическим угнетением сознания. Эти представления основаны на многочисленных данных литературы о позитивных (по большей части активирующих) эффектах применения такого рода воздействий в психиатрии, неврологии, при психопатологии и т.д. [1—4], а также на данных собственных исследований о результативности транскраниальной электрической стимуляции при затяжном посттравматическом бессознательном состоянии [5]. В публикациях подчеркивается при этом сходство физических механизмов разных форм транскраниальной стимуляции (электрической, электромагнитной или магнитной), во всяком случае, на этапе воздействия на мембрану нервной клетки [6].

В последние годы нарастающий интерес вызывают терапевтические возможности ритмической транскраниальной магнитной стимуляции (рТМС), сочетающий в себе достоинства неинвазивности и

безболезненности, а также большей локальности воздействия по сравнению с электрической стимуляцией мозга [6]. Вместе с тем, системные церебральные реакции при рТМС исследованы недостаточно, показания к применению, равно как и параметры стимуляции, четко не определены. Последние зачастую подбираются эмпирически или заимствуются из литературы. ЭЭГ-критерии оценки результатов не описаны.

Эти обстоятельства определили цель настоящей работы: изучение влияния рТМС на функциональную активность мозга человека и уточнение объективных ЭЭГ-критериев эффективности этой стимуляции.

Наши исследования носили в значительной степени методическую направленность. Из гуманных соображений они проводились на здоровых испытуемых — добровольцах с их согласия, соответствовали положениям Хельсинкской декларации о правах человека и были разрешены этическим комитетом ИВНД и НФ РАН.

МЕТОДИКА

Исследования выполнены у 8 здоровых мужчин 22—28 лет с неотягощенным анамнезом. Были проведены три экспериментальные серии.

В первой из них анализировался эффект плацебо: первое исследование испытуемого с полным воспроизведением условий эксперимента, но без стимуляции. (В ней нас прежде всего интересовал вклад стресс-реакции в функциональные изменения при рТМС.) Во второй и третьей сериях исследовались эффекты однократной 5-минутной надпороговой (выше 1.2 Тл) или подпороговой (70—80% моторного порога) рТМС сагиттальных отделов премоторной коры как проекции передней системы внимания по М. Познеру [7]. При этом использовали стимулятор "Нейро-МС" (Россия), применяемый в клинике для диагностической локальной стимуляции коры при оценке состояния двигательной системы — с тождественной диагностической мощностью воздействия. Индивидуальный подбор частоты стимуляции относился к числу задач работы (см. раздел "Результаты исследования").

Функциональные эффекты над- и подпороговой рТМС, а также плацебо анализировались и сопоставлялись на основе ЭЭГ нейропсихологического и гемодинамического тестирования испытуемого до и через 1 час после сеанса рТМС.

ЭЭГ регистрировали на 18-канальном энцефалографе фирмы "Nihon Kohden" (Япония) монопо-лярно, относительно ушных референтных электродов, в состоянии относительного покоя с закрытыми глазами. Электроды располагали по международной схеме 10—20 в симметричных лобных, центральных, теменных, затылочных и височных корковых зонах, а также в теменной и центральной сагиттальных областях. Помимо визуальной оценки ЭЭГ, проводили спектрально-когерентный анализ одноминутных фоновых реализаций на базе программно-вычислительного комплекса "Нейрокар-тограф" (фирма МБН, Россия) в полосе 0.4—35 Гц (частота опроса 100 Гц) с вычислением и картированием средних уровней когерентности по диапазонам физиологических ритмов (А, 01, 2, а1, 2, 3, ß1) и в полосе 0.5—20 Гц с последующей статистической обработкой данных на основе непараметрического критерия Манна—Уитни [8]. Когерентные связи рассчитывали для всех возможных сочетаний пар. В качестве контрольных использованы аналогичные количественные показатели ЭЭГ по группе из 54 здоровых испытуемых.

Характеристики произвольного и непроизвольного внимания, а также рабочей памяти оценивали при плацебо и подпороговой рТМС по данным психологического тестирования (словесно-цветовой тест Струпа и субтест "Числовая последовательность" шкалы памяти Векслера) в баллах. При над-пороговой рТМС использовали психологические пробы на произвольную и непроизвольную память.

Изменения психологических показателей оценивали по одностороннему непараметрическому критерию знаков.

Для анализа церебральной гемодинамики проводили реоэнцефалографическое исследование (РЭГ) зон васкуляризации внутренних сонных артерий и вертебро-базилярной системы. Оценивали показатели мозгового кровотока как произведение реогра-фического индекса и частоты сердечных сокращений, а также дикротический индекс — отношение амплитуды пульсовой волны на уровне инцизуры к максимальной амплитуде анакроты — как показатель тонуса мозговых сосудов. В двух наблюдениях исследование РЭГ дополнялось методикой ультразвуковой допплерографии (УЗДГ) с определением линейной скорости кровотока и циркуляторного сопротивления магистральных (внутренняя сонная и позвоночная артерии) и церебральных сосудов (средняя мозговая и передняя мозговая артерии). Изменения гемодинамических показателей, отражающих реактивность церебральных сосудов, оценивали на основе так называемого коэффициента вариации, представляющего собой отношение разницы значений характеристики между фоном и реакцией к исходному фону: К = (V2 — V1/V\)%o, где V — один из указанных выше гемодинамических показателей. К> 15% расценивали как значимое различие в связи с тем, что индивидуальные фоновые флюктуации в норме не превышают 3—4%.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Одной из первых задач исследования стал подбор частоты ритмической ТМС в целях активизации церебральной деятельности. Данные литературы на этот счет противоречивы [6]. К числу наиболее используемых частот лечебного характера относят 1 Гц [9, 10], 5 Гц [11], 10 Гц [12], 20 или 30 Гц [13, 14], а также 70—77 Гц [15, 16]. При этом критерии выбора частоты, как правило, не формулируются. Однако имеются прямые и косвенные указания на возможность привлечения для этой цели анализа ЭЭГ-ре-акции на ритмическую фотостимуляцию [17] в качестве эффективного способа оценки резонансных явлений в ЦНС [18].

В нашей работе для выбора частоты рТМС в ходе первого исследования детально анализировали ЭЭГ-изменения при ритмической фотостимуляции на частотах от 1 до 10 Гц (длительностью по 45 с на каждой частоте): динамику паттерна ЭЭГ и ее спектра мощности по сравнению с фоном.

Оказалось, что при большинстве используемых частот фотостимуляции ЭЭГ-реакция проявляется повышением мощности спектра (в виде пика) на частоте, равной или кратной навязываемому ритму, что характерно для формирования доминантных очагов разной локализации в норме и патологии (рис. 1, 4, Б). Лишь на одной, реже — двух частотах

мкВ2/Гц 50 г

/ 1

3 У-М .V,-. Л.,./.. л.1 V,-, Д. л.V 40

20 10

0

3.4 6.8 10.2 13.6

20.4Гц

4 Р 3

2 С 4

50 40 30 20 10 0

Сг

Гц

02 ■■ '-л; 1

Р 4 ■■'■■■-■'..: 3

3с4

50 Г

40 30 20

10

0

Гц

01

Р 4 ■■■■■.■■■ - ■ .■'■■ ■-■■>■■■ ■.■-■■■■ д. - , ■ ■.. Л ■■'■■..-■■ -Л .■■■. Л,-.'.Л. ■-.'.■,■ "Ч ■-■."■

С4

66

52

39

26

13

3.4 6.8 10.2 13.6

20.4Гц

Рис. 1. Характерные изменения паттерна (А) и спектров мощности ЭЭГ (Б) здорового испытуемого при ритмической фотостимуляции.

1 — фон с закрытыми глазами; 2 — фон с открытыми глазми; 3 — ритмическая фотостимуляция частотой 2 Гц; 4—ритмическая фотостимуляция частотой 6 Гц.

4

0

фотостимуляции отмечалась десинхронизация паттерна ЭЭГ, свойственная реакции активации. На спектрограммах этому соответствовало диффузное снижение спектральной мощности всех частотных диапазонов (рис. 1, 3, А, Б), сочетающееся в отдельных наблюдениях с нерезким повышением фонового а-пика.

У 5 испытуемых ЭЭГ-изменения второго типа отмечались при фотостимуляции 1—2 Гц, в трех наблюдениях — 6 Гц. Эти изменения были расценены нами как

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком