Транскраниальная электрическая стимуляция влечении и реабилитации заболеваний нервной системы

1. Общие положения по использованию ТЭС

Наряду с транскраниальной магнитной стимуляцией, другой методикой неинвазивной стимуляции мозга является прямая транскраниальная электрическая стимуляция (ТЭС/tDCS). С помощью ТЭС, в отличие от транскраниальной магнитной стимуляции (ТМС), невозможно генерировать потенциал действия и, соответственно, регистрировать при стимуляции моторной коры вызванный моторный ответ (ВМО). Индуцируемое электрическое поле не создает надпорогового стимула, а лишь изменяет разность потенциалов на мембране нервных клеток, оказывая влияние на уровень спонтанной нейрональной активности.

Эффекты ТЭС определяются полярностью наложенного электрода: катодная стимуляция вызывает гиперполяризацию мембран нейронов (ингибирующий эффект — аналог низкочастотной ТМС); анодная — деполяризацию (активирующий эффект — аналог высокочастотной ТМС). Кроме кратковременных эффектов, ТЭС способна индуцировать процессы нейропластичности и оказывать влияние на возбудимость коры. С помощью ТМС-исследований показано, что наложение анодного электрода на область моторной коры вызывает достоверное увеличение амплитуды ВМО, измеренного с помощью ТМС. Использование катодного электрода оказывает противоположный эффект — амплитуда ВМО уменьшается [Nitsche М.А. et al., 2000].

Длительность данных эффектов зависит от длительности стимуляции и может достигать 1 ч [Nitsche М.А., W. Paulus, 2001]. Однако бесконечно увеличивать время стимуляции для достижения большего по выраженности и длительности эффекта нельзя. Показано, что дальнейшее увеличение времени стимуляции ведет к изменению эффекта на противоположный. Например, анодная стимуляция длительностью

26 мин вызывает снижение корковой возбудимости [Monte-Silva К.К. et al., 2011], а катодная стимуляция в течение 18 мин, хотя и не вызывает увеличения возбудимости, однако оказывает менее длительный тормозной эффект [Monte-Silva К.К. et al., 2010].

Одним из недавно предложенных способов удлинения последствия является использование пауз между двумя последовательными сеансами стимуляции. К.К. Monte-Silva и соавт. (2011) показали, что пауза длительностью от 13 до 20 мин увеличивает продолжительность эффектов по сравнению с непрерывной стимуляцией. Транскраниальная электрическая стимуляция, как и ТМС, индуцирует процессы нейропластичности, в результате которых могут наблюдаться различные функциональные эффекты. Например, ТЭС улучшает обучение [Flôel A. et al., 2008; Kineses T. et al, 2004; Nitsche M.A. et al., 2003], увеличивает объем рабочей памяти [Fregni F. et al., 2005], повышает когнитивные функции [Kuo M.F., Nitshe M.A., 2012].

Считается, что индуцированные ТЭС-процессы нейропластичности опосредованы глутаматергическими внутрисинаптическими процессами: феноменами долговременной потенциации (LTP) и долговременной депрессии (LTD), а также изменением состояния потенциал-зависимых кальциевых каналов [Nitsche M.A. et al., 2003, 2004]. Используя различные фармакологические препараты, действующие, например, на NMDA-рецепторы или кальциевые каналы, или другие мишени, можно изменять длительность, выраженность, а иногда и направленность эффекта ТЭС. Введение 100 мг L-допы вызывает изменение эффекта анодной стимуляции со стимулирующего на ингибирующий [Kuo M.F. et al., 2008], а применение ингибитора обратного захвата серотонина, напротив, способствует повышению возбудимости коры после катодной стимуляции [Nitsche M.A. et al., 2009].

В настоящее время проводятся дальнейшие исследования влияния различных препаратов на эффекты ТЭС, что в скором времени позволит не только улучшить понимание нейрофизиологических механизмов воздействия стимуляции, но также увеличить эффективность применения данной методики в рутинной клинической практике. К тому же преимуществами ТЭС считаются ее компактность (для проведения исследования, как правило, используются два электрода площадью по 35 см2 и генератор), дешевизна и простота использования.

Далее будут рассмотрены некоторые неврологические и психиатрические заболевания, при которых показана эффективность транскраниальной электрической стимуляции.

2. ТЭС при инсульте

Моторный дефицит. Согласно классическому исследованию F.C. Fîummel и соавт. (2006), после инсульта вследствие нарушения трансколозального ингибирования со стороны пораженного полушария происходит растормаживание здорового полушария, которое, в свою очередь, чрезмерно ингибирует и без того поврежденное, что значительно ограничивает возможности реабилитации. Как и в случае с ритмической ТМС (рТМС), предполагалось использовать возбуждающую анодную стимуляцию пораженного полушария и ингибирующую катодную — здорового. Однако, согласно данным D.A. Nowak и соавт. (2009), применение катодной стимуляции нецелесообразно вследствие ее низкой эффективности.

В 2012 г. был опубликован метаанализ, включивший восемь плацебо-контроли-руемых исследований, использовавших только анодную стимуляцию первичной моторной коры пораженного полушария [Butler A.J. et al., 2012]. В большинство исследований входили пациенты с ишемическим инсультом [Boggio P.S. et al., 2007; Fregni F. et al, 2005; Hummel F.C. et al, 2005, 2006; Kim D.Y. et al., 2009; Mahmoudi H. et al., 2011] в два исследования были включены пациенты с кровоизлиянием [Stagg C.J. et al, 2012; Kim D.Y. et al., 2010]. Стоит отметить, что общее количество пациентов невелико (66 человек). Этот метаанализ показал, что, несмотря на наличие статистически достоверного положительного эффекта в улучшении моторного исхода, как по сравнению с начальным уровнем, так и по сравнению с группой имитации стимуляции абсолютная величина эффекта колеблется от малой до умеренной. Стоит отметить, что в вышеописанных исследованиях были набраны пациенты в хронической стадии инсульта. С. Rossi и соавт. (2012) показали неэффективность анодной стимуляции у пациентов с острым инсультом.

Таким образом, на настоящий момент остается большое количество вопросов, таких как выбор оптимальной зоны, протокола, стадии инсульта, для решения которых необходимо проведение дополнительных исследований.

Афазия. Основными мишенями для стимуляции являются зоны Брока и Вернике, а также их топографические аналоги в правом полушарии. Показано, что применение ТЭС может улучшать лингвистические навыки у здоровых добровольцев. Так, в исследовании Z. Cattaneo и соавт. (2011) анодная стимуляция зоны Брока достоверно увеличивала количество называемых слов на заданную букву и заданную тему, а в изыскании L.A. Ross и соавт. (2010) анодная стимуляция правой височной области улучшала называние известных людей. Более того, А. Flöel и соавт. (2008) доказали, что анодная стимуляция левой височной области достоверно улучшает скорость и качество запоминания слов иностранного языка.

Однако в случае постинсультной афазии данные исследований не так однозначны. По аналогии с ритмической ТМС основными принципами считаются увеличение возбудимости пораженного левого полушария и снижение возбудимости аналогов речевых зон правого полушария. В исследованиях Е.К. Kang и соавт. (2011), использовавшим катодную стимуляцию гомолога зоны Брока, и D.S. You и соавт. (2011), применявшим катодную стимуляцию гомолога зоны Вернике в правом полушарии, получены положительные данные. При стимуляции пораженного полушария результаты более разнородны. В двух исследованиях показана эффективность анодной стимуляции зоны Брока [Baker J.M. et al., 2010; Fiori V. et al., 2011; Maran-golo P. et al., 2013]. В исследовании A. Monti и соавт. (2008), напротив, была эффективна катодная, а не анодная стимуляция лобно-височной области слева.

Таким образом, учитывая достаточно противоречивые результаты, а также небольшое количество больных, для определения значения ТЭС в речевой реабилитации необходимо проведение дополнительных исследований.

3. ТЭС при хроническом болевом синдроме

Хронические болевые синдромы. Болевые ощущения формируются в результате сложных корково-подкорковых взаимодействий трех основных систем: системы восприятия боли, системы аффективной оценки и вегетативной нервной системы, опосредующей различные вегетативные и нейроэндокринные проявления. В состав сети, отвечающей за восприятие боли, входят такие структуры, как спиноталамический тракт, латеральные отделы таламуса, соматосенсорная кора и задние отделы островковой коры. За аффективную составляющую отвечают передние отделы коры островка, поясная кора и префронтальные области коры. Вегетативные проявления опосредованы подкорковыми образованиями.

Т. Tsubokawa и соавт. (1991) показали, что инвазивная электрическая стимуляция моторной коры эффективна в лечении хронической нейропатической боли. Эти исследования стали основой для попыток использования неинвазивной электрической стимуляции в лечении хронических болевых синдромов различной этиологии.

Однако наряду с первичной моторной корой (Ml), стимуляция которой подавляет активность латеральных отделов таламуса и, соответственно, воздействует на систему восприятия боли [Nizard J. et al., 2012; Plow E.B. et al., 2012], к другой важной мишени относится дорсолатеральная префронтальная кора (DLPFC), стимуляция которой изменяет аффективную составляющую болевого ощущения.

Анодная стимуляция Ml в течение пяти последовательных дней достоверно уменьшала выраженность болевого синдрома при повреждении спинного мозга [Fregni F, Boggio P.S. et al., 2006], хронической тазовой боли [Fenton B.W. et al., 2009], хронической нейропатической боли при рассеянном склерозе [Mori F. et al., 2010] и хронической нейропатической боли другой этиологии [Antal A. et al., 2010], причем в последних двух исследованиях показана длительность анальгетического эффекта в течение нескольких недель. В нескольких исследованиях использование анодной стимуляции Ml снижало боль у пациентов с фибромиалгией [Fregni F., Gimenes R. et al., 2006; Riberto M. et al., 2011; Valle A. et al., 2009]. P.S. Boggio и соавт. (2009) доказали, что комбинация ТЭС с чрескожной электрической стимуляцией при хронической невропатической боли в области верхней конечности более эффективно, чем изолированная ТЭС. Исследования, в которых в качестве мишени использовалась DLPFC, выявили противоречивые данные: работы A. Valle и соавт. (2009), М. Riberto и соавт. (2011) показали эффективность данного протокола, а изыскание F Fregni и соавт. (2006) дало негативные итоги.

Таким образом, несмотря на позитивные результаты, полученные в большинстве исследований, группы пациентов и протоколы различались, для создания рекомендаций необходимо проведение дальнейших исследований.

Мигрень. Анодная стимуляция зоны Ml показала противоречивые результаты в терапии мигрени: исследование A.F. Dasilva и соавт. (2012) закончилось позитивно, тогда как изыскание R Auvichapayat и соавт. (2012) не показало достоверного снижения выраженности болевого синдрома и количества потребляемых медикаментозных препаратов. В качестве альтернативной мишени некоторыми исследователями использовалась затылочная кора, катодная, то есть ингибирующая, стимуляция которой во время и между мигренозными приступами уменьшает интенсивность и частоту приступов [Antal A. et al., 2005, 2011; Chadaide Z. et al., 2007].

Тиннит. Считается, что в патофизиологии тиннита большую роль играет гиперактивация первичной слуховой коры в результате недостаточной стимуляции внешними стимулами. Учитывая возможность ТЭС влиять на корковую возбудимость, использование данной методики в терапии тиннита выглядит очень заманчиво. В двух плацебо-контролируемых исследованиях показана эффективность анодной стимуляции височной области в уменьшении шума в ушах, в то время как катодная стимуляция была безрезультатна [Fregni F., Marcondes R. et al., 2006- Garin P. et al., 2011].

Считается, что стимулирующий протокол имитирует активность, создаваемую внешними стимулами, и, таким образом, уменьшает гиперактивность слуховой коры. М. Faber и соавт. (2012) показал, что двусторонняя стимуляция лобных областей вне зависимости от полярности уменьшает чувство раздражения, вызываемое шумом в ушах, но не его интенсивность. Подобные результаты были получены при анодной стимуляции левой и катодной правой лобных областей в работах М. Frank и соавт. (2012), Vanneste S. и соавт. (2010). В исследовании G.S. Shekhawat и соавт. (2013) показано, что к наиболее эффективным параметрам стимуляции относятся сила тока 2 мА и длительность стимуляции 20 мин.

Однако для создания рекомендаций требуется продолжение исследований с более длинным периодом наблюдения.

4. ТЭС при деменции

В исследованиях на здоровых добровольцах было показано, что ТЭС может улучшать различные когнитивные функции, что позволило предположить возможную эффективность этой методики и при когнитивных нарушениях. Проведены исследования эффективности ТЭС при болезни Альцгеймера — наиболее распространенной причины деменции, а также при лобно-височной дегенерации. В исследовании R. Ferrucci и соавт. (2008) показано достоверное улучшение выполнения теста узнавания слов при однократной анодной стимуляции левой височно-теменнои ооласти, тогда как катодная стимуляция затрудняла выполнение теста. RS. Boggio и соавт. (2009) выявили достоверное улучшение зрительной памяти при анодной стимуляции DLPFC у пациентов с болезнью Альцгеймера. В дальнейшем та же группа показала, что стимуляция в течение пяти последовательных дней позволяет продлить эффект как минимум на 4 нед. [Boggio RS. et al., 2012].

Единственное исследование эффективности анодной стимуляции левой DLPFC при лобно-височной дегенерации дало негативные результаты, причинами которых, возможно, являлось увеличение расстояния до коры вследствие нейродегене-ративного процесса, а также уменьшение количества глутаматергических нейронов, через которые опосредованы эффекты индуцированной ТЭС нейропластичности [Huey E.D. et al., 2007].

Таким образом, несмотря на многообещающие перспективы, требуется проведение дополнительных исследований для определения показаний и протоколов стимуляции.

5. ТЭС при эмоционально-волевых расстройствах

Депрессия. Дисбаланс между активностью лобной коры правого и левого полушария и ее связями со структурами лимбической системы играет, по своевременным представлениям, ключевую роль в патогенезе депрессивных расстройств.

Методики неинвазивной стимуляции мозга могут воздействовать на эти зоны, изменяя их коннективность и оказывая терапевтический эффект. «Возбуждающий» режим ритмической ТМС на область левой DLPFC рекомендован управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA) для применения у пациентов с фармако-резистентной депрессией. Многообещающим выглядит и использование анодной ТЭС на вышеуказанную область, тем более что портативность и легкость в эксплуатации могут позволить создать устройство для «домашнего» лечения.

Однако результаты исследований противоречивы. F. Fregni и соавт. (2005) показали эффективность пяти последовательных сессий анодной ТЭС на DLPFC, прибавление количества сессий до 15 позволило в дальнейшем увеличить длительность эффекта до 1 мес. [Boggio P.S. et al., 2008; Loo C.K. et al., 2012]. В исследованиях, в которые были включены более тяжелые пациенты, эффективность анодной стимуляции DLPFC не отличалась от плацебо [Loo C.K. et al., 2010; Palm U. et al., 2012]. D.M. Blumberger и соавт. (2012) в своей работе отметили неэффективность катодной стимуляции правой DLPFC. В последнем же крупном плацебо-контролируемом исследовании было показано, что комбинация анодной стимуляции левой DLPFC с приемом сертралина более эффективна, чем составляющие по отдельности [Brunoni A.R. et al., 2013].

В дальнейших исследованиях, однако, необходимо разрабатывать критерии отбора пациентов, а также возможность использования «поддерживающих сессий», которые будут пролонгировать эффект.

Тревожные расстройства. В единственной работе С. Volpato и соавт. (2013) показано, что анодная стимуляция левой DLPFC, хотя и уменьшает уровень тревоги и депрессии, однако не влияет на основные симптомы у пациентов с обсессивно-компульсивным синдромом. Для определения места ТЭС в лечении данных расстройств необходимо проведение дополнительных исследований.

Аддиктивные расстройства. Известно, что в основе патогенеза аддиктивных расстройств лежит нарушение тормозного контроля подкорковых структур и структур лимбической системы со стороны лобной коры, в том числе DLPFC.

В исследованиях на здоровых добровольцах показано, что стимуляция префронтальной коры может влиять на процесс принятия решений [Boggio P.S., Campanha С. et al., 2010; Fecteau et al., 2007], что позволило предположить наличие эффекта и у пациентов с аддикциями. P.S. Boggio, N. Sultani и соавт. (2008) и P.S. Boggio, S. Zaghi (2010) отметили, что билатеральная стимуляция DLPFC (справа — анодная, слева —■ катодная) уменьшает желание у пациентов, больных алкоголизмом или наркотической зависимостью от каннабиноидов. Той же группой в 2009 г. показано, что стимуляция в течение последовательных пяти дней уменьшает не только желание, но и количество выкуриваемых сигарет [Boggio P.S., Liguori Р. et al., 2009]. Последующие исследования должны более точно определить механизм действия ТЭС и на основании его улучшить используемые протоколы стимуляции.

Таким образом, ТЭС считается многообещающим и перспективным методом в лечении и реабилитации некоторых заболеваний нервной системы, одними из главных преимуществ которой является портативность и возможность использования во время когнитивных задач и моторных упражнений. Тем не менее на сегодняшний день не наработана убедительная база публикаций, позволяющая с уверенностью заявить об эффективности большинства протоколов и включить их в рекомендации, определив уровень доказательности [Rossi С. et al., 2012]. Исключение составляют моторные проявления инсульта, для которых показана достоверная эффективность анодной ТЭС в восстановлении моторных функций руки после инсульта. К причинам такого неоднозначного эффекта еще относят более неясный механизм терапевтического эффекта стимуляции, а также меньшую локальность стимулирующего воздействия, чем при использовании ТМС.