Транскраниальная электростимуляция головного мозга

Головной мозг — настоящий командный центр. Различные области коры отвечают за мышление, речь, понимание речи, обучение, внимание, движение, слух, зрение и многое другое. Транскраниальная электростимуляция (ТЭС-терапия) активизирует эти области. Изменяя активность этих участков, можно улучшить многие параметры функционирования центрального отдела нервной системы.

Электростимуляция головного мозга — это неинвазивная стимуляция, выполняемая с использованием слабых электрических токов, проходящих через два электрода. Подаваемый ток проходит от анода к катоду и индуцирует электрические поля в поверхностных нейронах. Затем она модулирует синаптическую пластичность и, наконец, изменяет возбудимость коры или улучшает клинические результаты, которые сохраняются после продолжительной стимуляции. Метаанализы подтвердили положительное влияние лечения ТЭС-терапии при нервно-психических расстройствах у детей. Однако исследование уязвимых детей остается спорным и имеет большое значение по этическим соображениям.

Поскольку развивающийся мозг детей имеет некоторые важные физиологические отличия от зрелого мозга, в частности меньшее ингибирование эргической активности γ-аминомасляной кислоты (ГАМК) и большую степень миелинизации, вероятность изменения неврологических расстройств до уровня, близкого к нормальному, в детском возрасте после электростимуляции, вероятно, выше, чем у взрослых. Напротив, эти физиологические различия могут привести к неожиданной возбудимости полушарий детей и подвергались критике за небезопасный эффект, в частности, за судороги, которые являются серьезными побочными явлениями. Как упоминалось выше, использование электростимуляции головного отдела у детей, по-видимому, является палкой о двух концах и должно быть рассмотрено с этической точки зрения до широкого применения. Важна оценка соотношения пользы от лечения в золотой период развития полушарий и риска провокации припадков. Далее будут общие представления о развивающемся центральном отделе нервной системы, ТЭС терапии у детей, патофизиологии нервно-психических расстройств и пользе метода физиотерапии, безопасности и переносимости электростимуляции у детей, а также об упущенных хороших возможностях или рисках при электростимуляции.

Области применения ТЭС-терапии

Применение электростимуляции у человека с нервно-психическим расстройством не является новым физиотерапевтическим методом. Впервые она была обнаружена в греко-римскую эпоху около 1 г. до н.э. с использованием электрической рыбы в качестве источника электричества для лечения сильных головных болей. Методы лечения с использованием электрической стимуляции развивались с течением времени. В настоящее время существует множество доказательств, свидетельствующих о пользе ТЭС-терапии при нервно-психических расстройствах.


Транскраниальная стимуляция постоянным током (tDCS) — это неинвазивная электрическая стимуляция, при которой используется постоянно слабый постоянный ток, подаваемый через электроды на голове пациента. Механизм tDCS основан на модуляции синаптической пластичности. Несмотря на эффект модуляции нейронов, есть некоторые критические замечания по поводу его небезопасного воздействия на детей, такого как судороги, что является серьезным побочным эффектом. Соответственно, перед использованием метода транскраниальной ТЭС физиотерапии при нейропсихиатрических расстройствах у детей, таких как расстройство аутистического спектра (РАС), синдром дефицита внимания и гиперактивности (СДВГ), эпилепсия, двигательная дисфункция у детей и детская мигрень, необходимо оценить ее эффективность. При обсуждении вопроса об упущенных хороших возможностях или рисках при использовании нейромодуляции следует учитывать широкую концепцию развивающегося мозга у детей, патофизиологию нервно-психических расстройств и пользу лечения, а также безопасность и переносимость микрополяризации у детей.

Детство — золотой период жизни, когда приобретается много нового опыта. Природа позволяет быстро и непрерывно осваивать новые навыки, такие как язык, обучение, мышление, арифметика и музыка. По мере взросления их способность к обучению замедляется и становится более сложной.

Разница в способности к обучению между детьми и взрослыми может быть объяснена на неврологическом уровне. Развитие нервной системы в период внутриутробного развития плода состоит из развития нейрональных клеток, начинающегося с миграции ядер на 4-й неделе, а затем деления и перемещения во все шесть слоев коры к 28-й неделе. После родов мозг человека увеличивается в размере в пять раз, при этом общее количество нейронов практически не меняется. Большая часть послеродового роста включает миелинизацию аксонов и синаптогенез.

Синаптогенез

Синапс (гр. — связь) — это место соединения нейронов. Люди создают больше синапсов, чем мыши, что помогает человеческому мозгу лучше учиться и адаптироваться. Новые нейронные связи генерируются непрерывно, и развитие синаптической обрезки и генерирование цепочек осуществляется постоянно. Нейроны изначально не обладают способностью к синапсированию, но эта способность достигается благодаря воздействию астроцитов. Синаптогенез состоит из трех этапов, которые заключаются в следующем: между аксоном и дендритом образуются незрелые синапсы, потом они созревают и развиваются до активного состояния, и число синапсов уменьшается путем синаптической обрезки для улучшения нейронных связей внутри цепи. Такие связи образуются до 7-й недели, но возникают в основном после рождения, начинаются в зрительной коре и наиболее быстро развиваются в возрасте от 2 до 4 месяцев. Почти 50% этих синапсов были устранены путем синаптической обрезки примерно в 8-месячном возрасте. Синаптогенез в других областях мозга, таких как лобная кора, также последовательно развивается после 15-месячного возраста. Избыточные соединения в начале жизни важны для того, чтобы дети получали как можно больше опыта. Выбор только наиболее важных нейронных цепей для выживания и роста путем обрезки неактивных синапсов зависит от опыта пациента. Количество синапсов в префронтальной коре оставалось выше обычного вплоть до раннего взросления. Недавние исследования показывают, что образование и совершенствование синаптических шипиков продолжается примерно до 30-летнего возраста.

Синаптическая пластичность — это изменение силы и скорости нейронного сигнала в синапсах в зависимости от активности, выполняемой человеком. Это механизм, который играет важную роль при синаптическом соединении. Повышенная синаптическая сила является результатом длительного потенцирования, тогда как пониженная является результатом длительной депрессии. Они могут модулироваться различными формами TDCS. Кроме того, синаптическая пластичность увеличивается во время развития ребенка из-за меньшего ингибирования эргической активности γ-аминомасляной кислоты (ГАМК) в детском возрасте по сравнению со взрослыми. Функциональная магнитно-резонансная томография (ФМРТ) или диффузно-тензорная томография могут выявлять изменения в мозговых структурах. Например, преобразования в развитии наблюдаются в мозолистом теле, структуре, соединяющей оба полушария.

Эта ссылка позволяет осуществлять обмен данными для интеграции. Есть доказательства того, что мозолистое тело становится больше в раннем постнатальном периоде за счет увеличения как размера, так и количества нервных волокон. Миелинизация нервных волокон начинается примерно в возрасте 6 месяцев и постепенно увеличивается. Непрерывная миелинизация отдельных участков белого вещества имеет решающее значение для когнитивного развития. Предыдущие исследования показали, что развитие речи и увеличение объема памяти прогрессируют по мере продолжения образования миелина. Интеллектуальные и двигательные навыки также развиваются в соответствии со структурой и функцией моторной коры. Новые нейронные связи, пластичность и миелинизация являются наиболее важными предпосылками для обучения в развивающемся сером веществе; таким образом, использование электростимуляции слабыми токами для облегчения этих эффектов, по-видимому, более эффективно в развивающемся, чем в зрелом мозге. Синаптогенез вызывает связность полушарий, как показано на периоде развития важных путей.

ТЭС терапия у детей — лечение заболеваний

ТЭС терапия

Неинвазивная форма стимуляции полушарий незначительным по силе электрическим током может привести к изменению региональной возбудимости коры головного мозга в состояние возбуждения или торможения. Подаваемый ток, проходящий от анода к катоду, вызывает модуляцию электрических полей в поверхностных нейронах для изменения возбудимости нейронов и вызывает спонтанное возбуждение в аксонах. Частота возбуждения аксонов может приводить к межнейронной синаптической модуляции, из-за которой как анодные, так и катодные TDCS переживают продолжительность стимуляции. Сообщалось, что различные нейромедиаторы, такие как амфетамины (блокаторы обратного захвата катехоламинов), дофамин и ГАМК, усиливают и продлевают гипервозбудимость коры после анодных tDCS. Раннее введение ингибитора обратного захвата серотонина повышает возбудимость коры обоих полушарий после анодных ТДК и смещает действие ингибитора в сторону возбуждающей реакции после катодных ТДК.


Магнитно-резонансное спектроскопическое исследование показало изменения концентрации нейромедиаторов и метаболитов в головном мозге. Изменения нейрохимии коры происходили под электродом-мишенью и влияли на концентрацию ГАМК, глутамина и глутамата. После анодной tDCS наблюдается снижение уровня ГАМК вслед за повышением концентрации комбинированных глутамина и глутамата, а также миоинозитола. Мало что было изучено о катодных TDCS в отношении нейрохимических изменений; однако предыдущее исследование показало, что катодные TDCS снижают концентрацию ГАМК и комбинированного глутамата и глутамина. Исследования ФМРТ в состоянии покоя показали, что как анодная, так и катодная стимуляция могут влиять на сети режима по умолчанию. Физиологическое действие TDCS на детей отличается от такового у взрослых, вероятно, из-за анатомии головы, такой как размер, утолщение черепа и объем спинномозговой жидкости (ликвора), а также физиологии мозга, такой как разное относительное количество нейротрансмиттеров и нейротрофий. ГАМК может оказывать возбуждающее действие во время развития, особенно в ранний период развития. Эти факторы также могут приводить к изменению чувствительности центрального отдела нервной системы к tDCS и должны тщательно учитываться при электростимуляции у детей.


Воздействие катодной tDCS нелинейно, при этом стимуляция создает отличительные эффекты и, возможно, имеет противоположные результаты у детей. Предыдущие эксперименты проводились путем применения либо анодного, либо катодного TDCS мощностью 2 мА, либо катодного 1 мА у молодых и взрослых участников. Катодная стимуляция длительностью 2 мА, по-видимому, имитировала эффекты анодной TDCS длительностью 2 мА за счет повышения возбудимости коры полушарий, о чем свидетельствуют большие амплитуды моторно-вызванного потенциала (MEP), тогда как катодная TDCS длительностью 1 мА уменьшала амплитуды MEP. Эти результаты свидетельствуют о том, что традиционная анодно-возбуждающая / катодно-ингибирующая модель может быть более сложной и требует дополнительного изучения у детей. Поскольку анатомические и физиологические свойства у детей и взрослых различны биодоступность тока или напряженность электрического поля, воздействующего на подкорковые структуры, могут существенно отличаться. В зависимости от множества факторов кора обоих полушарий детей может испытывать удвоенную интенсивность электрического поля по сравнению со взрослыми при получении того же тока. Следовательно, катодный ток мощностью 1 мА, применяемый к детям, на самом деле может иметь тот же эффект, что и 2 мА у взрослых.

Патофизиология нервно-психических расстройств и преимущества ТЭС-терапии

В коре головного мозга человека насчитывается 10-20 миллиардов нейронов. Сотрудничество этих нейронов зависит от эффективности синапса, который насчитывает примерно 60 триллионов синапсов, что в сотни раз больше, чем нейронов. Эти нейроны взаимодействуют друг с другом для надлежащего функционирования, такого как обучение, память и двигательные движения, через множественные синапсы. Важным и интересным свойством синапсов является синаптическая пластичность, которая относится к гибкости или функциональной модификации синапса путем изменения силы или эффективности синаптических передач. Синаптическая пластичность также играет важную роль в раннем развитии нейронных цепей. Предполагается, что дефекты синаптического развития, структуры и пластичности являются основными причинами, которые изменяют функцию нейронов при сложных нервно-психических расстройствах у детей.

Расстройство аутистического спектра

Это аномальное формирование синапсов и дендритных отростков, нарушение синаптической обрезки и отсутствие синаптической пластичности. Для аутичных людей не существует 100% лечебного метода. Терапия аутизма в основном направлена на уменьшение дефицита внимания и аномального поведения, а также на повышение качества жизни. Результат лечения аутизма оставляет желать лучшего; только 1-2% пациентов могут жить нормально, при этом большинство больных остаются зависимыми от лиц, осуществляющих уход. Пожизненное состояние с расстройством аутистического спектра (РАС) требует долгосрочных социальных и семейных затрат; общие затраты в год для детей с РАС и медицинские расходы в 4-6 раз выше, чем для людей без РАС. Патофизиологией является аномальное формирование синапсов и дендритных отростков и отсутствие синаптической пластичности. Действие электростимуляции учитывалось при регуляции синаптической пластичности, повышении активности глиальных клеток и синаптогенеза, а также при повышении метапластичности коры и ранней экспрессии генов. Ряд исследований подтверждает потенциальную пользу электростимуляции при аутизме.

Синдром дефицита внимания и гиперактивности

СДВГ — еще одно распространенное нарушение развития нервной системы с неясной патофизиологией. Механизмы предполагают, что факторы, связанные с аномальным дисбалансом нейротрансмиттеров, включают снижение уровня дофамина и норадреналина. В соответствии с механизмом действия электростимуляции при нейромодуляции и изменении некоторых нейротрансмиттеров она использовалась при лечении СДВГ. Предыдущий систематический обзор и мета-анализ 45 исследований врачей показали, что аппараты ТЭС-терапии оказывали значительное общие действие ингибирующего контроля.

Детская эпилепсия

Это заболевание, вызванное отсутствием торможения в нейронных цепях (расторможенность), вызывающее аномальное слияние электрических разрядов в нескольких нейронах (синхронизация). Имеются доказательства того, что потеря нейронов инициируется длительными судорогами и может способствовать неправильному синаптогенезу в модели эпилептического статуса. Однако нейронная пластичность может повышать чувствительность или модулировать тормозную систему. Она также вызывает процесс растормаживания, который становится долгосрочным изменением и способствует развитию эпилептических приступов. Повреждение определенных видов интернейронов, изменения конфигурации ГАМК-рецепторов и / или снижение дендритного торможения могут способствовать возникновению спонтанных судорог.
Транскраниальная электростимуляция продемонстрировала гарантированные результаты у детей с фокальной рефрактерной эпилепсией.

Серия случаев также показала снижение частоты приступов после анодных TDCS 0,3–0,7 мА над задней частью височной коры с электродами сравнения над теменной корой в течение 20-40 мин при максимальном количестве сеансов 15. В другом рандомизированном контролируемом исследовании (РКИ) с использованием катодного tDCS мощностью 1 мА над очагом припадка в течение 20 мин сообщалось о значительном снижении эпилептиформных разрядов в течение 2 дней. Кроме того, катодная tDCS мощностью 2 мА в течение 20 мин в течение пяти последовательных сеансов, выполненная над левой первичной моторной корой с анодным электродом, размещенным на правом плече, показала значительно сниженную частоту приступов в группе активной tDCS по сравнению с группой sham с первого дня по 4-ю неделю после стимуляции tDCS при синдроме Леннокса-Гасто. Другой клинический случай показал снижение эпилептиформных разрядов после 5 последовательных дней катодного TDCS мощностью 2 мА над эпилептическим очагом в течение 2 недель.

Двигательная дисфункция у детей

Это физическая неполноценность, вызванная повреждением какого-либо полушария до рождения, черепно-мозговой травмы (ЧМТ) во время родов или в период детства. Патофизиология двигательной дисфункции у детей заключается в нарушении снабжения центрального отдела нервной системы кислородом. Она рассматривается как основной причинный фактор гибели нейрональных клеток, вызывающий нарушение двигательной функции в более поздние сроки. Таким образом, синаптическая пластичность не является основной причиной с точки зрения патофизиологии, как при РАС и эпилепсии. Двигательные элементы тренировки, особенно повторение конкретных задач, приводят к повышению синаптической пластичности, что может увеличить возможности неповрежденной части и может реорганизовать новые нейронные цепи для замены поврежденных функций ЦНС.

Наиболее распространенной причиной двигательной дисфункции у детей является детский церебральный паралич (ДЦП), которым страдают 2,5 из 1000 новорожденных . Распространенность детского инсульта увеличилась примерно на 35% в период с 1990 по 2013 год и является одной из 10 основных причин детской смертности. Неврологическая реабилитация двигательных расстройств у детей использует подход, основанный на моторном обучении, в первую очередь для улучшения двигательного поведения и повышения работоспособности. Метаанализы показали, что существует убедительная поддержка благотворного воздействия транскраниальной электростимуляции на двигательную дисфункцию у детей, в частности систематический обзор и метаанализ 23 исследований двигательных расстройств, в которых приняли участие 373 человека с ДЦП; 33 участника с дистонией; непроизвольными движениями и задержкой нейромоторного развития. Средний размер выборки исследования составил 16 участников (диапазон 1-56) в возрасте от 4 до 21 года. Исследование выявило эффективность ТЭС терапии в улучшении скорости походки {Среднее различие (MD) = 0,23; 95% ДИ [0,13, 0,34]; p < 0,0005}, длины шага (MD = 0,10; 95% ДИ [0,05, 0,15]; p < 0,0005) и ритма (MD = 15,7; 95% ДИ [9,72, 21,68]; p < 0.0005). Более того, метаанализ 10 исследований, в которых приняли участие 306 участников с ДЦП, показал заслуживающие внимания изменения во всех возможностях верхних конечностей (SMDS от 0,94 до 1,83; p = 0,0001) и равновесии (SMDS от -0,48 до 0,83; p < 0,05). Систематический обзор и мета-анализ исследований лечения tDCS у детей с афазией, которые включали восемь исследований воздействия аппаратом для транскраниальной электростимуляции
с участием 140 участников, выявили объединенный SMD 0,395 (p < 0,001) в пользу метода транскраниальной ТЭС терапии. Мало что известно о механизме, который может уменьшить спастичность; однако предыдущее исследование показало увеличение некоторых метаболитов мозга после стимуляции электрическим током у участников ДЦП и постулировало, что на это могут влиять нейронные связи.

Даже при таких интенсивных исследованиях транскраниальной электростимуляции при моторной дисфункции у детей серьезных побочных эффектов обнаружено не было. Мета-анализы показали, что наиболее распространенными побочными эффектами в группе были покалывание (17%), дискомфорт (8%), зуд (7%) и покраснение кожи (4%).

Детская мигрень

Эксперименты с использованием электростимуляции при лечении мигрени и боли у детей не публиковались. Однако с увеличением числа случаев использования ТЭС-терапии у взрослых можно предположить, что использование подхода транскраниальной ТЭС терапии эффективно у детей. Результаты катодной TDCS в зрительной коре показали значительное уменьшение боли. О серьезных побочных явлениях не сообщалось. Эти результаты важны в контексте педиатрической популяции.

ТЭС-терапия и переносимость у детей

Хотя во многих исследованиях транскраниальной электростимуляции и магнитотерапии имеются доказательства, подтверждающие их эффективность при нервно-психических расстройствах у детей, безопасность и переносимость у малолетних все же следует учитывать. Недавно был проведен систематический обзор безопасности транскраниальной электростимуляции у детей и подростков со сбором данных с начала создания базы данных по ноябрь 2019 года. Данные включали 12 статей, 156 детей и 864 активных сеанса tDCS (0,5–2 мА) общей продолжительностью 303 часа стимуляции в возрасте 6-17 лет (среднее значение 10,75). Результат не выявил серьезных побочных эффектов во всех 12 исследованиях. В общей сложности в 83% исследований врачей сообщалось о побочных явлениях и переносимости. Анкеты, использованные в научных изысканиях, были составлены в соответствии с обзором безопасности Poreisz Security. В обзоре изучались побочные действия, такие как жжение, зуд, покалывание, боль, сыпь, волдыри, хроническая усталость, бессонница, тошнота, изменения настроения и трудности с концентрацией внимания. Побочных явлений при нейровизуализации или клинических симптомов не было.

Побочные эффекты со стороны психики были зарегистрированы только в 1 из 12 исследований, описанных в 42,9% случаев изменением настроения и 35,7% раздражительностью. В 4 из 12 исследований сообщалось о нежелательных реакциях когнитивной функции, в основном хронической усталости в 14-32% случаев; в 2 из 12 исследований сообщалось о проблемах с концентрацией внимания в 14-20% случаев. Наиболее частыми у детей были слабые явления физического характера: 25-54% случаев покалывания и зуда в 5 из 12 исследований; 14-31% случаев жжения в 3 из 12 исследований; 14-25% случаев головной боли в 2 из 12 исследований; 7-11% случаев боли при установке электрода в 2 из 12 исследований; и 3% случаев кожной сыпи в 1 из 12 исследований. Почти во всех исследованиях не было выбывших участников, за исключением одного исследования с 8% выбывшими.

Во время сеансов ТЭС-терапии и траскраниальной магнитной стимуляции не было зарегистрировано ни одного приступа. Тем не менее, был представлен клинический случай 4-летнего мальчика, у которого развились судороги через 4 ч после третьего сеанса стимуляции. До лечения методом транскраниальной электростимуляции у этого участника были сопутствующие заболевания — спастический тетрапарез и неконтролируемая эпилепсия. Пациент был включен в амбулаторное исследование, потому что хотел улучшить функцию верхних конечностей и уменьшить спастичность. Хотя метод ТЭС имеет очень низкий риск развития судорог у детей, он возможно, может спровоцировать припадок, как упоминалось выше. Поэтому лечение транскраниальной электростимуляцией следует проводить с осторожностью у пациента с неконтролируемой или нестабильной эпилепсией, определяемой как более одного приступа в месяц, или недавним изменением частоты приступов или медикаментозного лечения.

Поскольку ГАМКергическое торможение у детей меньше, чем в мозге взрослых, пластичность нейронов у детей, безусловно, выше. Согласно имеющимся данным, транскраниальная электростимуляция модулирует нейроны через ГАМК-ергический ингибитор, что приводит к двум возможным последствиям у детей. Во-первых, это облегчит процесс нейронной пластичности, который принесет пользу детям с нервно-психическими заболеваниями, как упоминалось выше. Во-вторых, поскольку степень возбудимости такого незрелого мозга невозможно предсказать, это может привести к серьезным побочным эффектам, таким как судороги. Однако, насколько нам известно, приступ случился только у одного пациента с неконтролируемой эпилепсией. Согласно экспериментальному исследованию на людях, о серьезном побочном проявлении пока не сообщалось, как отмечалось выше.
В целом, транскраниальная электростимуляция является приемлемой терапией у детей с нервно-психическими расстройствами, особенно с нарушениями синаптической и нейрональной тормозной функции, при этом риск побочных эффектов очень низок. Кроме того, она более выгодна, чем другая неинвазивная стимуляция полушарий, т.е. TMS, при потенциально проводимой домашней терапии. Дети с нервно-психическими расстройствами, которые не лечились, могут потерять эту возможность, что создает больше проблем в будущем, чем у детей, которые подвергались риску при лечении транскраниальной электростимуляцией.

Заключение

Несмотря на то, что дети принадлежат к уязвимой группе для исследований, физиологические функции мозга детей являются еще одним аспектом, требующим рассмотрения. Детство — золотой период восстановления нейронной сети, которому может способствовать ТЭС-терапия. Если позволить заболеванию прогрессировать во взрослом возрасте, эффективность неврологического восстановления снизится; таким образом, воздействие транскраниальной электростимуляции не принесет такой большой пользы, как в молодости. Поскольку дети не имеют права выбирать сами, хорошие возможности теряются каждый год по мере их взросления. Когда они станут взрослыми, имеющими право выбора, лечение не даст им столько преимуществ. Поэтому использование ТЭС-терапии у детей с нервно-психическими расстройствами следует рассматривать с этической точки зрения с новой точки зрения.

Купить аппарат для микрополяризации в Москве по ценам разработчика Вы можете любым удобным способом, перейдя в разделы «МДМК-4» и «МДМК-6».

Также предлагаются услуги аренды, аппарат МДМК-4 можно взять от 5000 рублей в зависимости от времени пользования и дополнительных опций.

Купить, арендовать, проконсультироваться вы можете здесь:

Для связи с нами вы также можете воспользоваться этой формой:

* - поля обязательные для заполнения
МДМ-Технологии