Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Обзор литературы 16
1.1. Межполушарная асимметрия головного мозга человека.. 16
1.2. Основы магнитной стимуляции и ее влияние на живые организмы 34
1.3. Транскраниальная магнитная стимуляция в изучении организации центральной нервной системы 47
Глава 2. Материал и методы исследования 74
Глава 3. Результаты исследований 88
3.1. Исследование межполушарной асимметрии моторной и сенсомоторной системы у больных паркинсонизмом и здоровых испытуемых 88
3.2. Исследование организации кратковременной памяти при помощи транскраниальной магнитной стимуляции у больных паркинсонизмом и здоровых испытуемых 101
3.3. Изучение межполушарной организации процессов долговременной памяти при помощи транскраниальной магнитной стимуляции у больных паркинсонизмом и здоровых испытуемых 111
3.4. Исследование межполушарной организации эмоции при помощи транскраниальной магнитной стимуляции у больных эпилепсией и здоровых испытуемых 122
3.5. Исследование межполушарной организации речевых центров при помощи транскраниальной магнитной стимуляции у больных эпилепсией и здоровых испытуемых 132
Глава 4. Обсуждение результатов 142
Выводы 161
Список литературы 165
- Основы магнитной стимуляции и ее влияние на живые организмы
- Транскраниальная магнитная стимуляция в изучении организации центральной нервной системы
- Исследование организации кратковременной памяти при помощи транскраниальной магнитной стимуляции у больных паркинсонизмом и здоровых испытуемых
- Исследование межполушарной организации эмоции при помощи транскраниальной магнитной стимуляции у больных эпилепсией и здоровых испытуемых
Введение к работе
Актуальность проблемы. Изучение патогенеза заболеваний нервной системы связано с развитием различных научных направлений: от молекулярной биологии и биохимии до методов электрофизиологии, магнитно-резонансной и позитронно-эмиссионной томографии. Группа ученых Шеффилдского университета во главе с A.Barker в 1985 году создала магнитный стимулятор, способный возбуждать моторную кору человека через кости черепа и, в результате этого, вызывать движения в верхних и нижних конечностях. Появление неинвазивного метода, позволяющего достаточно избирательно воздействовать на определенные зоны коры головного мозга человека, явилось весьма значимым шагом вперед в исследовании функций мозга в норме и патологии. В настоящее время методика "транскраниальной магнитной стимуляции" (ТМС) широко применяется в клинической нейрофизиологии с целью изучения состояния корковых процессов, нарушений процессов возбуждения и проведения в структурах периферической и центральной нервной системы. Существенно, что ТМС может использоваться для коррекции нарушенных функций ЦНС, особенно в тех случаях, когда в патогенезе заболеваний проявляют себя процессы развития межполушарной асимметрии. В тоже время изучению роли межполушарных расстройств в патогенезе клинических проявлений таких заболеваний, как паркинсонизм и эпилепсия с использованием метода ТМС для анализа нарушенных функций и в целях проведения их коррекции, посвящено сравнительно немного работ [Pasual-Leone et al., 1994; Caramia et al., 1996; Macdonell et al., 2002]. Расстройства деятельности ЦНС весьма часто проявляются нарастающей межполушарной асимметрией и в случаях разного рода функциональных нагрузок, что позволяет рассматривать проблему исследования патогенетической роли нарушений межполушарных взаимодействий, как одну из важных задач патологической и нормальной физиологии нервной системы.
Исследование патогенетических процессов при поражениях моторной коры является не простой задачей. С появлением неинвазивной и безболезненной методики ТМС стало возможным проводить более углублённые исследования для наиболее полного решения этих проблем [Chen et al., 1997; Hallett et al., 1999; Zijdewind et al., 2000; Roricht 2000; Irlbacher 2001; Maeda et al. 2002]. Проведенные исследования показали, что минимальная индукция магнитного поля при ТМС, способная вызвать моторные потенциалы (ВМП) с периферических мышц (моторный порог), оказалась повышенной у пациентов с рассеянным склерозом [Ravenborg, 1991], инсультом [Xing, 1990] и пониженной у пациентов с эпилепсией [Reutens et al., 1992, 1993]. Моторные пороги отражают состояние корковых двигательных нейронов [Matsunga et al., 1998; Hallett et al., 2000], a динамическое исследование данного параметра в условиях патологии может позволить уточнить особенности процессов формирования межполушарной асимметрии в патогенезе заболеваний нервной системы.
Классически принято выделять кратковременную и долговременную память [Ebbinghaus Н., 1963]. Кратковременная память со временем консолидируется, переходя из лабильного в устойчивое состояние [Анохин
К.В., 1997]. Ранее было пгягячяип Дішшт чпрігтртфн<\ут.гітпинпгг» шока на
память [McGaugh J., 1966] и мМ^яНАМ+ФйрймйМн] я транскраниальной
г БИБЛИОТЕКА т «Петербург
магнитной стимуляции для исследования различных механизмов
памяти [Ferbert et al., 1991; George et al., 1999; Mottaghy et al., 2000; Hadland et al. 2001; Epstein 2002]. Применение TMC существенно расширило методические возможности изучения роли межполушарнои асимметрии в процессах реализации кратковременной и долговременной памяти у больных паркинсонизмом и эпилепсией, что позволяет существенно дополнить и уточнить патогенетические механизмы проявлений заболеваний ЦНС и определить пути ее коррекции, в том числе с использованием дозированной локальной ТМС.
Показано, что при транскраниальной магнитной стимуляции можно модулировать эффекты возбуждения в ЦНС, проявления которых зависят в основном от амплитуды (интенсивности) и частоты воздействия [Chen et al., 1997; Pascual-Leon,. 1998; Alfredo et al., 2000]. Использование данного явления для изучения межполушарнои организации знака эмоций при патологии центральной нервной системы, а так же пути ее коррекции при преобладании асимметрии, несомненно, является актуальной задачей клинической нейрофизиологии, патофизиологии и физиологии нервной системы.
Транскраниальная магнитная стимуляция позволяет неинвазивно проводить картирование сенсорных и моторных речевых полей [Pascual-Leone, 1991, 1999; Epstein et al., 1996, 1998: Sparing et al. 2001]. Исследование межполушарнои организации речи и выявление наиболее оптимальных амплитудно-частотных характеристик стимуляции для верификации речевых центров в норме и патологии чрезвычайно важно, так как позволит уточнить процессы, происходящие в различных полушариях при патологии мозга.
Способность ТМС неинвазивно возбуждать нейроны головного мозга послужила основанием к исследованиям особенностей центральных нервных процессов у больных эпилепсией [Valzania, 1999; Tergau et al., 1999], депрессией [Geoorge, 1996, 2000; Klein et al., 1999], шизофренией [Hoffman et al., 2000] и т.д. Применение ТМС с целью изучения механизмов развития клинических проявлений заболеваний центральной нервной системы, в основе которых могут лежать нарушения межполушарных взаимодействий, представляет чрезвычайно важное значение, как в теоретическом аспекте -для уточнения роли межполушарнои асимметрии в патогенезе заболеваний центральной нервной системы, так и практическом плане совершенствование методов коррекции нарушенных функций с помощью ТМС.
Цель исследования. Основная цель данной работы - изучение роли межполушарнои асимметрии головного мозга в патогенезе заболеваний центральной нервной системы у больных с паркинсонизмом, эпилепсией и разработка методов коррекции нарушенных функций с использованием транскраниальной магнитной стимуляцией.
Задачи исследования.
-
Изучить особенности функциональной асимметрии в моторной и сенсомоторной коре больших полушарий с использованием методов ТМС и регистрации соматосенсорных вызванных потенциалов (ССВП) у больных с паркинсонизмом.
-
Исследовать роль межполушарной асимметрии в организации кратковременной памяти у больных паркинсонизмом и здоровых испытуемых.
-
Исследовать организацию долговременной памяти и ее межполушарную асимметрию в патогенезе заболевания у больных паркинсонизмом.
-
Изучить особенности влияния межполушарной асимметрии на организацию знака эмоций, для уточнения роли нарушения межполушарных взаимодействий в патогенезе заболевания у больных эпилепсией.
-
Исследовать особенности межполушарных расстройств и определить роль доминантного по речи полушария в патогенезе развития эпилепсии.
-
Определить роль межполушарной асимметрии, развивающаяся вследствие поражения структур центральной нервной системы, в патогенезе расстройств памяти, эмоций, нарушений сенсорной и моторной функций у больных паркинсонизмом, эпилепсией.
-
Исследовать особенности развития межполушарной асимметрии у здоровых индивидуумов в условиях применения функциональных нагрузок для уточнения патогенетической роли формирования межполушарных расстройств у больных паркинсонизмом и эпилепсией.
-
Разработать методические подходы для применения ТМС в диагностических и лечебных целях на основе выяснения роли межполушарных расстройств в патогенезе клинических проявлений заболеваний, в основе которых лежат поражения центральной нервной системы.
Научная новизна. Показано, что при отсутствии регулярных активных функциональных нагрузок на правую кисть, у здоровых лиц и больных паркинсонизмом происходят функциональные изменения в моторной коре, проявляющиеся сглаживанием межполушарной асимметрии, которая начинает нарастать в условиях предъявления активных функциональных нагрузок, и достигает уровня, присущего здоровым индивидуумам в норме.
Уточнены механизмы функционирования и структурно-функциональной организации вербальной кратковременной и долговременной памяти у человека в норме, выявлена роль межполушарной асимметрии в расстройствах функционирования памяти у больных паркинсонизмом.
Показана сильная взаимосвязь передних отделов левого полушария головного мозга с процессами формирования позитивных, а правого -негативных эмоций, которая в условиях патологии центральной нервной системы у больных эпилепсией изменяется за счет нарастания межполушарных расстройств и повышения функциональной значимости правого полушария. Уточнены механизмы межполушарной организации
функции речи в условиях патологии и определены наиболее оптимальные, амплитудно-частотные параметры транскраниальной магнитной стимуляции для картирования речевых центров.
Показана роль межполушарной асимметрии мозга в патогенезе расстройств памяти, эмоций, нарушений сенсорной и моторной функций у больных паркинсонизмом, эпилепсией и разработаны методы коррекции межполушарных расстройств с помощью ТМС.
Практическая ценность. На основании полученных результатов показаны патогенетические пути коррекции расстройств памяти, эмоций, нарушений сенсорной и моторной функций у больных паркинсонизмом, эпилепсией. Выработаны методы транскраниальной магнитной стимуляции различных структур мозга с целью активации компенсаторно-восстановительных процессов в ЦНС. Получены патенты РФ на изобретения «Способ лечения больных в коме и вегетативном состоянии» (№2197294), «Способ лечения функциональных поражений каудальной группы черепно-мозговых нервов» (№21972970), «Способ регистрации магнитных зрительных вызванных потенциалов» (№2200465), «Способ лечения функциональных поражений лицевого нерва» (№ 2201772), получены приоритеты на «Способ лечения больных с эпилепсией» (№2003105315) и «Способ лечения больных с паркинсонизмом» (№2003105314).
Основные положения, выносимые на защиту:
1. У больных паркинсонизмом и эпилепсией патологическая
межполушарная асимметрия, развивающаяся вследствие поражения структур
центральной нервной системы, является важным звеном патогенеза
расстройств памяти, эмоций, нарушений сенсорной и моторной функций
-
Транскраниальная магнитная стимуляция может быть использована для оценки моторной, сенсорной, эмоциональной, когнитивной систем, памяти и межполушарных отношений в норме и при поражении центральных структур как с целью выяснения особенностей патогенеза расстройств, так и для коррекции нарушенных функций.
-
У больных с паркинсонизмом отмечается изменение межполушарных взаимоотношений в моторной системе, которая при периодических функциональных нагрузках на правую кисть может частично корригироваться.
-
С помощью ТМС выявлено участие левой лобно-височной области больших полушарий головного мозга в механизмах формирования кратковременной и реализации долговременной памяти, а также влияние процессов усиления межполушарной асимметрии на развитие расстройств памяти у больных паркинсонизмом, которые могут быть эффективно корригированы путем применения транскраниальной магнитной стимуляции.
5. Транскраниальная магнитная стимуляция позволяет проводить
картирование вербальных центров и детально исследовать особенности
межполушарных отношений в вербальной системе у здоровых испытуемых
и больных с поражением центральной нервной системы, а также выяснить
роль межполушарных расстройств в вербализации у больных эпилепсией и
провести коррекцию нарушенных функций путем локальной
полушарной ТМС.
6. Показано участие лобных отделов левого полушария в формировании позитивного эмоционального реагирования, а правого - негативного у здоровых и лиц с поражением центральной нервной системы. Разработаны методы коррекции эмоциональных расстройств с помощью ТМС у больных эпилепсией, у которых преобладает активность правого полушария, обеспечивающая преобладание сформированных негативных эмоций.
Апробация работы. Результаты работы были представлены и доложены: на 1-ом съезде общества физиологов Азербайджана (Баку, 1994); на симпозиуме «Современные представления о структурно-функциональной организации мозга» (Москва, 1995); на симпозиуме «Восстановительная неврология-3» (Москва, 1995); на 4-ом международном симпозиуме «Новые исследования в нейробиологии» (Москва, 1996); на конференции «Актуальные проблемы клинической и экспериментальной неврологии» (Иркутск, 1997); на 17-ом съезде физиологов России (Ростов-на-Дону, 1998); на 5-ой международной конференции «Современное состояние методов неинвазивной диагностики в медицине» (Москва (Оградное), 1998); на международной конференции по магнитологии «Применение магнитных полей в медицине» (Витебск, 1999); на 9-ом международном симпозиуме "Нейрональные и психофизиологические механизмы и модели восстановления сенсорных функций" (Ростов-на-Дону, 1999); на 30-ом совещании по проблемам высшей нервной деятельности (Санкт-Петербург, 2000); на конференции «Новое в изучении пластичности мозга» (Москва, 2000); на конференции по патофизиологии (Москва, 2000); на VI Международном симпозиуме «Современные минимально-инвазивные технологии» (Санкт-Петербурге, 2001); на XVIII Съезде физиологов России (Казань, 2001); на 3-ей международной конференции "Электромагнитные поля и здоровье человека" (Москва, 2002), на совместном заседании кафедры физиологии, патофизиологии и нейрофизиологии РУДН (2004).
Публикации. Основное содержание диссертации отражено в 2 монографиях, 4 книгах (в соавторстве), 60 печатных работах, 6 изобретениях, 2 приоритетах на изобретения.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из: введения, обзора литературы, описания методики, изложения полученных результатов в 5 главах, их обсуждения, выводов и списка использованной литературы. Основной текст работы изложен на 203 машинописных страницах, включая 12 рисунков и 14 таблиц. Библиография содержит 352 наименований, из них 68 на русском и 284 на иностранных языках.
Основы магнитной стимуляции и ее влияние на живые организмы
Принцип симметрии-асимметрии используется в изучении различных проблем физиологии, морфологии, неврологии, психологии и т.д.. Исследования межполушарной асимметрии моторной, сенсорной, психической деятельности мозга ведутся в течении многих десятилетий [43, 52, 153, 219, 312]. Усиление асимметрии происходит по мере усложнения функций мозга. Определение симметрии (соразмерность, гармония, однородность) и асимметрии (несоразмерность, беспорядок, непропорциональность), основанные на перечислении свойств объектов, дополняются другими определениями, в которых выделяются не только самые существенные свойства, но и связь между ними. Понятия «симметрия» и «асимметрия» в медицине рассматриваются как общенаучные, а не философские.
Правизна - левизна отражают, по-видимому, наиболее фундаментальное несходство гемисфер мозга, в рамках которого проявляются все другие асимметрии полушарий. Сформулировано множество гипотез об асимметрии функции полушарии головного мозга.
В происхождении асимметрии мозга предполагаются важными специфические человеческие интеллектуальные процессы, особое развитие правой руки в силу приспособленности к ней орудий труда, левополушарная локализация сознания, необходимость сегрегации несовместимых функций, например, анализа и синтеза, целесообразность экономного расходования нервной энергии, не дублируя высших функций и т. д.
Исследования межполушарной асимметрии головного мозга ведутся по разным направлениям. Показано наличие межполушарной асимметрии при электроэнцефалографии [198, 295], регистрации вызванных потенциалов [128, ПО], психологическом тестировании [176, 318], функциональной магнитно-резонансной томографии [286] и т.д.
Полушария мозга симметричны по одним показателям и асимметричны по другим. Чаще всего морфологические асимметрии рассматриваются как вторичные, связанные с более высоким дифференцированием первично-симметричных закладок. Эта асимметрия возрастает в филогенетическом ряду и более выражена у человека, чем у антропоидов. Максимально морфологическая асимметрия выражена в неокортикальных структурах: нижней теменной, нижнелобной, верхневисочной. Наибольшие различия наблюдаются в цитоархитектоническом строении, форме клеток, типе дендритов [66]. Например, поле 42 по размерам больше в доминантном по речи полушарии, а поле 22 — в верхневисочиой подобласти субдоминантного. Самый большой коэффициент асимметрии отмечен в зонах Брока и Вернике, получающих максимальное развитие в онтогенезе. Наиболее яркие морфологические различия преобладают в левой височной площадке по сравнению с правой [152, 154]. С помощью количественных методов выявлены достоверные различия речедвигательных полей 44 и 45 в правом и левом полушариях [11]. Так же в нижней теменной дольке отмечены дивергентные архитектонические различия, которые функционально связывают с полимодалыюй сенсорной интеграцией [139]. В филогенетически новых отделах головного мозга нарастает асимметрия проводящих путей, повышается значение коллозалышой системы и комиссур в межполушарном обмене сенсорной информацией различной модальности, что лежит в «основе дубликации следов памяти» [43]. У леворуких и амбидекстров мозолистое тело больше, чем у праворукнх [345] и это, как предполагается, связанным с большим двуполушарным представительством когнитивных функций.
Оценка межполушарной асимметрии мозга по показателям электрической активности с одной стороны, и по их функциям в деле обеспечения целостной нервно-психической деятельности, не простая задача [110, 128, 198, 295]. Одновременная регистрация электроэнцефалографии с дальнейшим спектрально-когерентным анализом и оценкой амплитудно-временных характеристик разномодальных вызванных потенциалов помогает в оценке межполушарной асимметрии. Особенно важно изучение электрической активности правого и левого полушарий в момент покоя и выполнения испытуемым психической и моторной деятельности разного содержания. Во время интеллектуального напряжения альфа-ритм ЭЭГ по амплитуде, индексу или суммарной энергии выражен в левом полушарии слабее, чем в правом. Показано правостороннее доминирование альфа-депрессии при наглядно-образных формах деятельности и левостороннее - при вербальных [55]. Использование транскраниальной магнитной стимуляции позволяет оценивать оргнизацию межполушарной асимметрии не только в моторной системе [178, 241], но и конгитивных процессов [225, 259]. Динамические изменения функциональной межполушарной асимметрии могут наблюдаться при регистрации уровня постоянных потенциалов (УПП). При этом, по показателям УПП, показано, что большая активность одного из полушарий в височных областях, а так же ее равенство в обеих полушариях отражают отличающиеся друг от друга функциональные состояния [61]. Возможно, это обусловлено не только различной ролью правого и левого полушария в организации психических функций, но и тем, что они представляют отличные друг от друга морфофункциональные образования с определенной спецификой связей с подкорковыми структурами.
Транскраниальная магнитная стимуляция в изучении организации центральной нервной системы
Влияние ТМС на биохимические процессы. Не вызывает сомнений, что ТМС позволяет изменять функциональное состояние нервной системы и тем самым можно было ожидать, что в этих случаях должен и изменяться уровень белка в мозге. И, действительно, оказалось, что при использовании ритмической ТМС происходит увеличение белка в коре головного мозга и гиппокампе [175]. Показано, что после одиночной ТМС повышается уровень глиального маркера GFAP в гиппокампе, через 24 часа после стимуляции [150]. Это данные указывают, что реакции глии на ТМС схожи с реакциями глии при повреждениях головного мозга. Однако после проведения многократных ритмических ТМС уровень GFAP в париетальной коре не повышается, что указывает на отсутствие глиальных реакций в ней [175].
После однократной ТМС отмечается угнетение кортикальных р-адренергических рецепторов [148, 267]. После проведения курса ТМС в проекции лобных областей отмечается активация Р-адренергических рецепторов в лобной области, угнетение в стриатуме, а в гиппокампе без изменений [94]. Убедительных данных об изменении норадреналина и норадренергических рецепторов при воздействии ТМС пока не имеется. Однако показано, что прием норадренергических препаратов изменяет моторный порог и период молчания при ТМС в проекции моторной коры [133, 282].
Ритмическая ТМС префронтальной коры вызывает усиление освобождения дофамина в хвостатом ядре на стороне стимуляции [311]. Показано, что прием допаминергических и антидопаминергических препаратов изменяют состояние тормозных систем мозга, в виде изменения моторного порога, периода молчания при ТМС [351, 352]. После воздействия ритмической ТМС в проекции ЗЧЯ может повышаться уровень дофамина, как в крови, так и в ликворе [22]. Показано, что после однократного воздействия ТМС отмечается увеличение содержания серотонина в гиппокампе [93] и амигдале [201].
Недавние исследования показали, что сразу же после однократного воздействия ТМС так же повышается и количество серотониновых 5НТ1а [220] и 5НТ1в рецепторов [171]. Однократная оральная доза (100 мг) сертралина, который ингибирует селективный обратный захват серотонина, приводит к более крутой кривой ВМП при ТМС и к угнетению облегчения при стимуляции парными импульсами [194]. Изменение крутизны кривой ВМП при ТМС, указывает на повышение возбудимости кортикоспннальных нейронов, тогда как облегчения при стимуляции парными импульсами предполагает повышение контроля над кортикоспинальнымн нейронами посредством ингибиториых интернейронов. Показано, что после однократного воздействия ТМС повышается количество глутаматных NMDA рецепторов в некоторых областях мозга [174, 220]. Применение антагонистов глутамата повышает моторный порог при ТМС [228]. Показано, что ТМС может влиять на ГАМК-ергические системы мозга [108, 301, 331]. Приём препаратов ГАМК изменяет моторный порог и период молчания при ТМС [293, 344]. При проведении в течение нескольких дней ритмической ТМС в проекции лобных областей происходит статистически значимое увеличение захвата глюкозы в верхних лобных областях [303]. При ТМС в проекции сенсомоторной и моторной области, так же отмечается повышение метаболизма глюкозы [200, 309, 310]. При проведении однократной ТМС отмечается понижение образования кортикального цАМФ [173]. Так как при повторном применении ритмической ТМС происходит увеличение захвата глюкозы в коре [303], то вероятнее всего при таких режимах стимуляции происходит и увеличение образования цАМФ.
После проведения многократной ритмической ТМС неповрежденного мозга, не отмечается повышение нейротрофина FGF, а так же и BDNF в париетальной коре [175]. Исследования по влиянию ритмической ТМС на защитные механизмы мозга показали, что ТМС имеет нейропротективный эффект при окислительных стрессах в мозге вызванных амилоид-бета и глутамат факторами [280].
Показано, что происходит значительная активация экспрессии c-fos мРНК, после проведения многократных ритмических ТМС, в коре головного мозга и гиппокампе [175]. И эти данные указывают на специфическую активацию определенного паттерна в париетальной коре, благодаря повышению c-fos мРНК в слоях I-IV и VI, но не в V и c-fos подобного белка в VI слое. Предполагается, что только те кортикальные области, в которых происходит активация экспрессии c-fos при ТМС, могут в различные периоды после стимуляции сохранять во времени полученные эффекты. После многократных ритмических ТМС c-fos мРНК продолжает повышаться даже через 12 часов после последней стимуляции. При проведении единичной ТМС отмечается повышение c-fos мРНК в цингульной и фронтальной коре, но не в париетальной [202]. Наиболее явное повышение c-fos после однократной ТМС было обнаружено в паравентрикулярном ядре таламуса и в областях мозга, вовлеченных в циркадные ритмы. В этих случаях повторная ТМС (3 серии) несколько повышала данный эффект. Таким образом,
в то время как одиночная ТМС не была способна вызвать никакой активации c-fos в париетальной коре, повторная ТМС была способна к этому. Многократная ритмическая ТМС, похоже, является основной парадигмой для активации нейронов в париетальной коре.
Условия технической и медицинской безопасности при магнитной стимуляции. При проведении магнитной стимуляции исследователи и клиницисты стараются получить максимальный эффект в ответ на это воздействие, однако надо помнить что работа со стимулирующей аппаратурой требует соблюдения условий технической и медицинской безопасности. Несмотря на то, что магнитная стимуляция считается относительно безопасным методом стимуляции нервной ткани, ее клиническая безопасность находится под пристальным изучением. Приняты нормы до 2,5 Т при воздействии статического магнитного поля во время ЯМР исследовании в США и Великобритании [290, 296]. Нет никаких прямых или косвенных указаний на большую патогенность магнитного импульсного поля по сравнению с постоянным [81]. Особенно много исследований по изучению безопасности воздействия МС на организм человека было проведено в 90-е годы [82, 114, 115, 187, 199]. Они показали отсутствие побочных или отрицательных эффектов при правильном применении МС квалифицированным специалистом, тем не менее, работы по изучению безопасности МС продолжаются [299, 305, 306, 337] в связи с созданием новых более эффективных методик МС и стимуляторов, позволяющих генерировать не только одиночные стимулы, но и двойные и серии импульсов.
Исследование организации кратковременной памяти при помощи транскраниальной магнитной стимуляции у больных паркинсонизмом и здоровых испытуемых
Эмоция - особый вид психических процессов, которые выражают переживание человеком его отношения к окружающему миру и самому себе [27]. Несмотря на успехи, достигнутые в изучении мозговых механизмов психических процессов, в настоящее время не существует единой общепринятой научной теории эмоций. Положительный или отрицательный знак эмоции определяется отношением субъекта к своему состоянию, стремление своими действиями максимизировать положительную эмоцию, т.е. усилить ее, продлить, повторить и минимизировать отрицательную: ослабить, прервать, предотвратить [56]. Положительные эмоции возникают в ситуации избытка прагматической информации по сравнению с ранее существующим прогнозом и представляют реакцию на дефицит информации или на падение вероятности достижения цели. Знак эмоции, по мнению некоторых исследователей, у человека решающим образом зависит от соотношения активности левой и правой фронтальной коры головного мозга [126, 184].
У больных с эпилепсией нередко страдает эмоциональная сфера, чаще всего по преобладанию отрицательных эмоций [15]. Транскраниальная магнитная стимуляция у таких больных применяется как для диагностики, так и лечения [231, 288, 319. 335]. Основной задачей данной части работы было: при помощи ТМС исследовать нарушения в эмоциональной сфере у больных эпилепсией и изучить их взаимосвязь с процессами межполушарной организации знака эмоции в условиях патологии.
Средние значения индукций магнитного поля необходимых для получения моторных порогов у больных с эпилепсией были ниже как при стимуляции правого, так и левого полушария. Для тестирования использовали индукцию в 90% от МП, что обеспечивало соблюдение «стандартов безопасности» и тем самым позволяло избегать судорожных приступов у больных паркинсонизмом. В ходе данной части работы, у больных эпилепсией, при использовании данной индукции при частоте следования импульсов - 10 в секунду никаких побочных эффектов не возникло. У больных с эпилепсией объяснения цели исследования її порядка выполнения задания занимала больше времени, чем у здоровых испытуемых, но не вызвала особых сложностей.
При тестировании в группе больных с эпилепсией до проведения ТМС отмечалось статистически достоверное увеличение времени рассматривания фотографий с негативными выражениями лица (таб.11), по сравнению с результатами, полученными при аналогичном тестировании у здоровых испытуемых.
После ТМС левой лобной области у больных эпилепсией проведенное тестирование выявило достоверное снижение времени рассмотрения негативных фотографий, по сравнению с данными, полученными до тестирования. Аналогичные результаты были получены и у здоровых испытуемых. При этом различия между результатами, полученными у больных с эпилепсией и здоровых испытуемых, стерлись.
Стимуляция правой лобной области у больных с эпилепсией достоверно не изменила времени рассматривания негативных фотографий (при сравнении с результатами до ТМС).
У здоровых испытуемых после стимуляции справа отмечалось достоверное увеличение времени рассмотрения негативных фотографий, по сравнению с результатами, полученными до ТМС. При этом временные значения у больных эпилепсией были достоверно ниже, чем у здоровых испытуемых.
В контрольной группе ложное воздействие на правую и левую лобную область не привело к изменениям времени рассматривания негативных фотографий, по сравнению с данными, полученными до ложной стимуляции.
До ТМС у больных эпилепсией время рассматривания позитивных фотографий было достоверно ниже, чем у здоровых испытуемых (таб. 12). После ТМС левой лобной области у больных эпилепсией отмечалось достоверное увеличение времени рассмотрения позитивных фотографий, по сравнению с результатами, полученными до стимуляции. Левосторонняя стимуляция так же достоверно увеличила время рассматривания позитивных фотографий у здоровых испытуемых. При этом результаты, полученные у больных эпилепсией, приблизились к данным, полученным у здоровых испытуемых.
У больных эпилепсией после ТМС правой лобной области значимых изменений не было выявлено, по сравнению с данными, полученными до стимуляции. У здоровых испытуемых стимуляция справа привела к достоверному снижению времени рассмотрения позитивных фотографий, по сравнению с результатами, полученными до ТМС. При этом после ТМС справа, время рассматривания позитивных фотографий у больных эпилепсией и здоровых испытуемых достоверно не различалось.
Исследование межполушарной организации эмоции при помощи транскраниальной магнитной стимуляции у больных эпилепсией и здоровых испытуемых
Мозг обладает большими потенциальными возможностями приспосабливаться к постоянно меняющимся условиям существования. Пластичность нервной системы, это наиболее функционально значимое свойство нервной ткани. В наших исследованиях показано, что даже в норме, в условиях отсутствия необходимых потребностей, происходят сруктурно-функциональные изменения межполушарных взаимодействий. Эти изменения достигаются в результате реализации эволюционно выработанных механизмов приобретения новых навыков, в основе которых лежат гено- и фенотипические особенности нервной системы человека.
Механизмы межполушарных взаимодействий тесным образом взаимосвязаны с определенной структурно-функциональной организацией различных ее систем — зрительной, моторной, когнитивной. В многоканальных афферентных системах существует два структурно-функциональных механизма обработки и оценки сигналов. Один из них связан с конвергенцией различных афферентных каналов на одни и те же структурно-функциональные элементы коркового представительства анализатора и состоит в усилении и взаимном облегчении (потенциации) влияний, распространяющихся по этим каналам. Другой, состоит в сравнении результатов обработки первичных специфических влияний, которые не конвергируют на одни и те же структурно-функциональные элементы. Результаты обработки сигналов в этих представительствах, по-видимому, «сопоставляются» в корковом звене анализатора, либо в более сложно организованном нейрональном механизме, включающем в свой состав и это корковое звено. В когнитивные процессы так же вовлекаются эти две системы в виде множества ассоциативных полей и области, наиболее тесно взаимосвязанные с организацией памяти, речи, эмоций. В проведенных нами исследованиях показано межполушарная асимметрия организации не только речи, но и памяти. А структурно функциональная организация реализации окраски эмоции (позитивной или негативной) тесным образом взаимосвязана с активацией передних отделов левого или правого полушария.
Структурно функциональная организация более сложной когнитивной задачи - долговременной памяти, требует вовлечения большего количества нейрональных и нейрохимических элементов больших полушарий, чем кратковременной памяти. Именно этим можно объяснить наличие изменений в вербальной кратковренной памяти при стимуляции левой лобно-височной области.
При наличии патологии центральной нервной системы (эпилепсии, паркинсонизма), не затрапівающей в больших полушариях напрямую элементы первичной структурно функциональной организации речи, памяти и эмоций, эти звенья продолжают функционировать по ранее выработанной схеме. Однако в результате патологических процессов может изменяться порог возбуждения и уровень метаболизма нейронов и процессы нормального взаимодействия разных их уровней, что проявляется в виде ухудшения определенных функций. Эффективное взаимодействие разных уровней нейронов возможно только в том случае, если имеется возможность независимого сдвига их рабочего диапазона в адаптирующую область при активации входов с разной чувствительностью. Активность нейронов разных уровней осуществляется относительно независимо, что обеспечивает быструю и точную сонастройку нейрональных механизмов, активность которых актуальна в данной конкретной ситуации. В результате нарушений в центральной нервной системе, снижается пластичность нейрональных сетей разных уровней. Нарушение на любом из нейрональных уровней резко суживает возможности сдвига амплитудных характеристик и, соответственно, возможности взаимодействия между нейрональными сетями разных уровней. Для осуществления нормальной работы какой либо системы (память, речь, эмоции и т.д.), необходимо повышение пластичности ее структурно-функциональных элементов.
Другим важным аспектом данной работы является проблема эффективного повышения компенсаторно-восстановительных процессов в мозге путем стимуляции эволюционно приобретенных, эндогенных пластических механизмов. Как показано в нашем исследовании такая стимуляция может способствовать улучшению когнитивных процессов, обработки и анализа поступающей сенсорной информации. Структурно-функциональные изменения пластических процессов в больших полушариях, при этом, могут осуществляться как за счет адаптации сохранных элементов функциональной системы, так и при образовании новых связей и межполушарных взаимодействий.
Дальнейшие исследования механизмов межполушарных взаимодействий, структурно-функциональной организации больших полушарий поможет не только уточнить механизмы патогенеза заболеваний, но и корригировать нарушения нервной системы.
