Транскраниальная микрополяризация (электростимуляция) мозга для лечения детей и взрослых и аппараты

Это перспективное направление со значительным потенциалом в медицине и здравоохранении. ТЭС-терапия универсальна, точность и неинвазивная природа делают ее привлекательным вариантом как для диагностики, так и для лечения различных заболеваний. Микрополяризация — увлекательная и быстро развивающаяся область, и требуется дальнейшее исследование для полной реализации ее потенциала.
Транскраниальная электростимуляция (Transcranial direct current stimulation (анг.) — tDCS) — это неинвазивный метод стимуляции отделов центральной нервной системы, при котором небольшое ручное устройство подает очень слабый электрический ток в определенные участки, чтобы стимулировать и усиливать пластичность мозга. Ток подается через электроды, подсоединенные к двум губкам, которые располагаются на голове в соответствии с определенными областями мозга. Электроды подключены к портативному устройству, которое вырабатывает постоянный слабый ток в пределах 0,5–2 мА, эквивалентный мощности 9-вольтовой батареи. Микрополяризация оказывает щадящий эффект – вместо того, чтобы приводить нейроны в действие, небольшая часть тока, проникающего в кожу головы, мягко «подталкивает» и модулирует возбудимость нейронов.
Процедура недорогая, простая и безопасная в применении представляет собой один из наиболее перспективных методов лечения ряда нарушений, связанных с деятельностью нервной системы.
Многочисленные исследования выявили значительный потенциал методики для лечения различных неврологических и психических расстройств, включая: эпилепсию, шизофрению, СДВГ, тики и обсессивно-компульсивное расстройство, мигрень, двигательные расстройства (атаксия, болезнь Паркинсона, дистония, кататония), депрессию, шум в ушах, церебральный паралич, деменцию и легкие когнитивные нарушения, аутизм, черепно–мозговую травму (ЧМТ) и восстановление после инсульта, включая потерю речи, социальное познание и поведение.

В 2017 году Европейское отделение Международной федерации клинической нейрофизиологии опубликовало статью, предлагающую рекомендации уровня B (= вероятная эффективность) по эффективности микрополяризации при депрессии, зависимости от шума в ушах и некоторых типах хронической боли, включая фибромиалгию.
Хотя методика нейромодуляции изначально была разработана для лечения травм головного мозга и неврологических расстройств, ряд слепых, рандомизированных, фиктивно контролируемых и одномоментных исследований продемонстрировали ее эффективность в улучшении когнитивных способностей, памяти, исполнительных функций, настроения и мотивации у здоровых людей. Также было обнаружено, что tDCS повышает физическую работоспособность – скорость, точность, моторное обучение, силу и выносливость – как у здоровых испытуемых, так и у профессиональных спортсменов.
Многочисленные исследования на животных и людях подтвердили, что искусственное изменение нервной активности вызывает значительные и длительные нейропластические эффекты, что подтверждает потенциал этого метода в терапевтических целях.

Примеры исследований

Исследование к использованию малого постоянного тока в коррекции морфологических и функциональных нарушений головного мозга человека.
Оценка влияния tDCS на ежедневную деятельность (АДЛ) функций рук и ног, мышечную силу и когнитивные способности (включая пренебрежение пространственным положением), отсев и нежелательные явления у людей после инсульта.
Ежедневные занятия Activities of daily living — агл. (ADL или АДЛ) — термин, используемый в здравоохранении для обозначения повседневных виды деятельности самообслуживания. Типичные ADL включают в себя приготовление и употребление пищи, купание, одевание, ведение домашнего хозяйства, личная гигиена в туалете и отдых.
Инсульт является одной из ведущих причин инвалидности во всем мире. Функциональные нарушения, приводящие к низкой производительности в повседневной жизни среди людей, перенесших недуг, сильно распространены. Современные подходы к реабилитации имеют ограниченную эффективность в улучшении показателей ADL Каца, функции, мышечной силы и когнитивных способностей (включая нарушение равновесия в пространстве) после инсульта, при этом улучшение когнитивных функций является приоритетом исследований номер один в этой области. 
К основным мерам по реабилитации может быть добавлена микрополяризация для нейромодуляции возбудимости коры головного мозга и, следовательно, для улучшения этих результатов у людей, перенесших острые нарушения мозгового кровообращения.

Проводилась ТЭС — терапия с использованием специальных аппаратов на более двухсот больных в возрасте от 7 до 82 лет. У пациентов с очаговыми повреждениями головного мозга на стадии обострения (1-2 дня после инсульта) анод и катод размещались в проекции поврежденного центра. У пациентов с невозможностью к самопроизвольной психической активности анод размещался как во фронтальной, так и в теменной проекции коры правого полушария, а катод — на сосцевидном отростке правого полушария. На аппаратах устанавливалась сила тока в интервале 300-500 мкА, время одной процедуры не более часа, обычно — 30-40 мин. Курс не более 15 процедур. Перед началом, после 3-5 сеансов и в конце курса лечения пациентам проводили компьютерную томографию (КТ) и электроэнцефалографию (ЭЭГ).

Транскраниальная микрополяризация (ТКМП) осуществляет церебропротекторное действие и носит избирательно-системный характер за счет увеличения активности нейронной сети непосредственно в зоне воздействия, что проявляется отсутствием отека головного мозга и уменьшением очага деструкции на 10-15% всего после трех процедур, как и в других областях, что приводит к снижению интенсивности общемозговых симптомов. 

Методика восстанавливает измененные связи в системах регилирования, вызванных улучшением взаимодействия между нейронами.В будущих исследованиях следует уделять особое внимание пациентам, которые могут извлечь наибольшую пользу из ТЭС-терапии после инсульта, но также следует изучить эффекты при обычном применении. Поэтому необходимы дальнейшие крупномасштабные рандомизированные контролируемые исследования с планированием в параллельных группах и оценкой размера выборки для tDCS.

ТЭС терапия для повышения силовых показателей

Проводился эксперимент с целью оценить возможность использования микрополяризации (МП) для развития силовых способностей у многоборцев в полиатлоне.

Методология и организация исследования. В пилотном исследовании приняли участие спортсмены — полиатлеты 18-22 лет, 16 человек: по 8 в каждой контрольной и экспериментальной группах. Группам была предложена одинаковая методика развития силовых способностей методом посильных усилий до максимального утомления в одном подходе с одновременным использованием MП. Нейромодуляция — метод, позволяющий избирательно изменять функциональное состояние нейронов, посредством действия постоянного электрического тока малой силы (до 0,7 мА) и плотности (0,01 — 0,1 мА на кв. см.). Тренировочное занятие: 3 подхода — подтягивание на высокой перекладине с темпом 12 повторений в минуту, интервал отдыха 5 минут. Использовался аппарат для микрополяризации и два электрода (анода) и один электрод (катод) накладывались на проекцию двигательной зоны коры головного мозга на правом плече. Группа 2 использовала устройство MP — плацебо. Продолжительность эксперимента составила 2 недели — 6 тренировок.

Достаточно убедительное улучшение показателей контрольных тестов в экспериментальной группе составило 19% (19,0 — 23,3), в то время как во второй оно составило 12% (19,7 — 21,7). В экспериментальной группе рост результата достигает порога статистической значимости, тогда как в группе 2 — нет. Для уточнения эффекта МП необходимо расширить выборку и провести углубленные исследования физической работоспособности.

Итоги. Применение слабой электростимуляции постоянным током способно улучшать подтягивания на перекладине. Возможно использование технологии для повышения результативности прогресса силовых способностей.

Транскраниальная электростимуляция при аутизме

Микрополяризация показала наибольшие перспективы в уменьшении симптомов аутизма в последние годы. Самое последнее исследование было подготовлено французской группой клиницистов и исследователей и опубликовано в июле 2021 года. Это исследование подтвердило и расширило результаты предыдущих экспериментов, которые убедительно указывают на то, что электростимуляция головного мозга может оказывать положительное влияние на когнитивные способности, поведение и физическое здоровье, а также улучшать качество жизни и автономию у большого процента людей с аутизмом. За этим исследованием последовала другая работа, описывающая значительное улучшение двигательных навыков у небольшой группы детей с аутизмом, получавших лечение транскраниальной электростимуляцией.

История применения электростимуляции при аутизме

Мелкомасштабные исследования и тематические отчеты об эффективности электростимуляции головного мозга для улучшения функционирования и поведения у людей с аутизмом многочисленны и охватывают более десяти лет.

• В 2007 году группа российских исследователей впервые исследовала эффекты транскраниальной микрополяризации, модифицированной версии tDCS, у 17 детей с аутизмом. Лечение привело к значительному улучшению когнитивных функций и языковых навыков. Эти результаты соответствовали положительным результатам, наблюдаемым другими отечественными исследователями, в которых микротоковая терапия приводила к улучшению речи и внимания на слух у детей с задержкой развития или нарушениями речи. Еще одним интересным открытием, о котором сообщили ученые, было то, что анализ количественной ЭЭГ указал на возможную корреляцию между положительным поведенческим и когнитивным ответом на лечение tDCS и изменениями активности альфа- и тета-диапазонов в важнейших областях мозга. Через несколько лет в открытом исследовании изучалось влияние tDCS на овладение языком в группе из 10 детей и подростков с аутизмом, обладающих минимальной вербальностью. Значительное улучшение в усвоении синтаксиса и словарного запаса наблюдалось после одного 30-минутного сеанса лечения.
• В 2014 году группа исследователей из России опубликовала свои наблюдения за положительными изменениями после курса tDCS у небольшого числа пациентов с аутизмом, наблюдавшихся в их клинике. Улучшения были отмечены в областях настроения, понимания речи и общения, мелкой моторики и социальной интеграции
• В 2014 году были обнародованны в открытых источниках данные работ, изучавшие эффективность метода стимуляции постоянным током при лечении пациентов с аутизмом, в котором приняли участие 20 детей с этой проблемой. Пациенты активной группы с использованием ТКМП испытали значительные улучшения в показателях CARS и ATEC по аутизму по сравнению с другой группой, где tDCS активно не использовался и  носил эффект плацебо. Были зарегистрированны значительные улучшения по двум вторичным показателям – шкале глобальной оценки детей и общему клиническому впечатлению. Все улучшения были устойчивыми в течение семи дней наблюдения после проведенной терапии. Ученые обнаружили значительную связь между альфа-активностью ЭЭГ и улучшением симптомов аутизма, подтверждая более раннее наблюдение такой корреляции. В этом рандомизированном двойном слепом контролируемом перекрестном исследовании с участием другой группы из 20 детей участвовала перекрестная плацебо-терапия, включавшая анодную tDCS, применяемую в дорсолатеральной префронтальной коре в течение 5 дней подряд. Авторы предположили, что повышенная активность головного мозга вблизи места стимуляции является одним из возможных механизмов, посредством которого tDCS улучшает основные и сопутствующие симптомы аутизма.
• В течение 2018 года были опубликованы три исследования, посвященные транскраниальной микрополяризации. В первом исследовании авторы представили случай 18-летнего пациента с аутизмом, который испытывал множество социальных трудностей, включая возрастающие трудности с пониманием мотивации других и пониманием правил общения. У больного также в анамнезе были депрессия и тревога, он не реагировал на психотерапию. Лечение, состоящее из 30-минутных сеансов стимуляции мозга в течение 8 дней подряд, привело к существенному улучшению социального функционирования пациента, которое сохранялось в течение 2 месяцев и 1 года наблюдения. Это включало в себя повышение интереса к социальным взаимодействиям и участие в спонтанных разговорах на тему, повышение осведомленности о чувствах и перспективах других людей, улучшение способности придерживаться темы и сокращение перерывов во время бесед. Отмечено уменьшение чувства гнева и фрустрации из-за социальных разочарований.
• Та же группа исследователей опубликовала результаты исследований эффективности транскраниальной микрополяризации в сочетании с лечением социальных навыков у шести взрослых с аутизмом и нормальными интеллектуальными способностями. Участники получили значительно более высокие оценки по беглости речи после получения активного лечения по сравнению с фиктивной группой, где не было проведено реальное лечение. Часть теста, посвященная беглости речи в эмоциях, указала на значительные различия при сравнении реальных и мнимых состояний tDCS.
• В том же году клиницисты из КНР осуществили аналогичный эксперимент в группе из 26 детей. Применялось 10 подходов электростимуляции током слабой величины в дорсолатеральной префронтальной коре один раз в два дня.  Проведенный курс ТКМП в положительную сторону изменил дисбаланс возбуждения и торможения и оказал влияние на сложность электроэнцефалографии (ЭЭГ), характерной для места стимуляции. Ученые решили, что сложность ЭЭГ в месте стимуляции может быть ориентирована в качестве метрики в клинических испытаниях.
• В 2019 году есть работы, где зафисированы данные об улучшении исполнительной дисфункции у пациентов с высокофункциональным аутизмом. Изучалось восемь пациентов, получавших десять последовательных 15-минутных сеансов стимуляции. Данные показали устойчивое улучшение различных факторов, когнитивной гибкости и общего поведения.

ТЭС терапия улучшает рабочую память при аутизме

В 2013 году группа клиницистов из Университета Неаполя описала случай с 26-летним человеком с аутизмом и умственной отсталостью, который прошел несколько психосоциальных и фармакологических вмешательств, направленных на уменьшение его крайне инвалидизирующего поведения. Эти вмешательства не дали никакого эффекта, и пациент продолжал проявлять крайне нарушенное и опасное поведение, включая сильную раздражительность, возбуждение, гиперактивность и отсутствие комплаентности.

Комплаенс (англ. Compliance) —  выполнение больным рекомендаций врача, склонность пациент к лечению.

Учитывая тяжесть симптомов пациента и неэффективность других методов лечения, tDCS назначалась в течение 10 сеансов подряд в будние дни. Лечение привело к общему существенному улучшению вызывающего поведения и общительности пациента: “Уменьшение дисфории, тревоги и истерик, сопровождаемое снижением на 30% субшкалы ABC для раздражительности, соответствует предыдущим данным о благотворном влиянии tDCS на депрессию и тревогу. Более значительным потенциальным воздействием на программы реабилитации пациентов с РАС стало впечатляющее снижение показателей по субшкале ABC за социальную замкнутость (45%) и за гиперактивность и отсутствие комплаенса (58%)”.

Клиническое улучшение все еще наблюдалось при 3-месячном последующем посещении, и о каких-либо побочных эффектах не сообщалось, за исключением небольшого временного раздражения кожи в месте стимуляции.

Это первый случай пациента с БА, который после прохождения курса tDCS продемонстрировал резкое уменьшение своих поведенческих отклонений.

Клиницисты предполагают, что tDCS является перспективным методом для улучшения рабочей памяти и функции префронтальной коры у взрослых с высокофункциональным расстройством аутистического спектра (РАС). Устранение дефицита рабочей памяти может улучшить некоторые основные когнитивные и поведенческие нарушения, которые характеризуют РАС.

В двух других исследованиях, опубликованных в 2015 году, были зафиксированы значительные и стойкие улучшения в ряде показателей после лечения tDCS. В первом исследовании 12 минимально вербальных молодых людей с аутизмом и умственной отсталостью получали tDCS по 10 ежедневных применений. У восьми из 10 участников исследования улучшилось ненормальное поведение, достигнув среднего снижения на 26,7% от общего балла ABC. Наиболее заметные и статистически значимые изменения были замечены в подшкале, оценивающей гиперактивность и несоблюдение требований.

Вторая публикация представляла собой тематическое исследование, в котором сообщалось о стойком улучшении состояния 14-летней девочки с РАС и лекарственно-рефрактерной кататонией.Ригидность (отсутствие гибкости в восприятии окружающего мира), импульсивность, стереотипное поведение пациента и отказ от еды и питья полностью восстановились после 28 сеансов tDCS. Наблюдалось незначительное улучшение симптомов лицевой мимики, пристального взгляда, негативного настроения, оппозиционного и воинственного поведения. У девочки постепенно улучшался хватательный рефлекс и моторное планирование. Она начала есть, и к концу курса лечения была в состоянии сама себя обслуживать в кормлении.

Было показано, что tDCS улучшает рабочую память как у здоровых взрослых, так и в различных клинических группах с аутизмом.

Рабочая память (РП) относится к способности сохранять, обновлять и манипулировать информацией, хранящейся во «временном хранилище», и как таковая имеет решающее значение для многих сложных когнитивных функций, включая язык, общий интеллект, когнитивную гибкость, способность читать выражения лиц, эмоциональную регуляцию и отказ от ограничивающего или повторяющегося поведения.

Хотя некоторые другие нарушения исполнительной функции при аутизме, как правило, становятся менее выраженными с возрастом, дефицит рабочей памяти обычно сохраняется и во взрослом возрасте. Низкий уровень РП встречается у большинства детей и взрослых с аутизмом и, как полагают, лежит в основе некоторых основных нарушений когнитивных функций и социального функционирования. Таким образом, улучшение функции РП является одним из наиболее перспективных подходов для уменьшения многих трудностей, с которыми сталкиваются люди с аутизмом.

tDCS при эпилепсии и субклинических припадках при аутизме

Распространенность судорожных расстройств при аутизме значительно выше, чем в общих случаях, и эпилепсия является основной причиной преждевременной смерти у людей с расстройствами аутистического спектра (РАС). Кроме того, субклиническая эпилептиформная активность была обнаружена у подавляющего большинства людей с аутизмом, даже при отсутствии клинических приступов.

Эпилепсия и аутизм, вероятно, имеют общий патогенез. Очевидно, что люди с одновременным аутизмом и эпилепсией с большей вероятностью будут иметь серьезные социальные нарушения и пожизненную зависимость, чем те, у кого диагностирован только РАС. Аутизм часто возникает при комплексах признаков, связанных с эпилепсией, таких как синдром Ландау — Клеффнера, тяжелая миоклоническая эпилепсия (синдром Драве) и комплекс туберозного склероза (КТС).

Растущее количество доказательств подчеркивает потенциал tDCS и других форм нейростимуляции при лекарственно-устойчивой или рефрактерной эпилепсии. Экспериментальные исследования на животных демонстрируют, что электростимуляция может уменьшить количество и интенсивность припадков.

Одно из самых ранних исследований на людях было проведено Российской академией медицинских наук (г. Москва) и опубликовано в 2001 году. Транскраниальная микрополяризация, форма tDCS, была проведена 18 детям с лекарственно-устойчивой эпилепсией, из которых у 13 был церебральный паралич и у пяти — органические поражения ЦНС. У всех детей наблюдалось значительное и стойкое снижение частоты и интенсивности судорог, параллельно с явным улучшением параметров ЭЭГ.

На Западе также были получены обнадеживающие результаты предварительных исследований безопасности за один сеанс, проведенных в Институте Макса Планка, Гарвардской медицинской школе и других.

Насколько безопасна ТЭС терапия

Пока нет подтвержденных доказательств долгосрочных побочных эффектов или травм, вызванных транскраниальной магнитотерапией и электростимуляцией. Информация из контролируемых исследований с участием более 20 000 пациентов показывает, что побочные эффекты незначительны и ограничены исключительно расположением электрода на коже головы. К ним относятся временный зуд, покалывание и покраснение кожи.
Данные экспериментальных моделей на животных указывают на то, что нарушение функций головного мозга при ТЭС-терапии может произойти только при плотности тока, которая на порядок выше, чем при реально применяемых частотах.

На сегодняшний день использование обычных протоколов процедуры в исследованиях на людях не привело к появлению каких-либо сообщений о серьезном побочном эффекте или необратимом повреждении при проведении нескольких десятков тысяч сеансов и 1000 повторных сеансов у испытуемых. Это включает в себя широкий круг субъектов, включая лиц из потенциально уязвимых групп населения.
В 2015 году были тщательно изучены данные около 50 исследований с участием более 513 детей и подростков. Проведенная работа обозначила следующие результаты — побочные явления схожих методов нейромодуляции были слабо выраженными и проходящими через некоторое время. Большинство побочных эффектов, о которых сообщалось конкретно в педиатрических исследованиях tDCS, включали: покалывание (11,5%), зуд (5,8%), покраснение (4,7%) и дискомфорт в коже головы (3,1%).

Проведенные на данные момент многочисленные работы говорят о том, что процедуры нейромодуляции хорошо переносятся и безопасны для детей и подростков с психическими расстройствами и нарушениями развития нервной системы.
Являясь безопасной, простой в применении и экономичной, транскраниальная микрополяризация может сыграть значительную роль в лечении симптомов аутизма, для которых в настоящее время не существует специальных методов лечения.