Нейромодуляция в нейропсихологической реабилитации: применения, преимущества и будущее неинвазивной стимуляции головного мозга

Клинический нейропсихолог Габриэль Перея Гусман анализирует, как неинвазивная нейромодуляция (tDCS, tACS, tRNS, ТМС) усиливает нейропсихологическую реабилитацию, её клиническое применение и перспективы в когнитивной стимуляции.

Введение

На протяжении сотен лет человечество изменяло активность своего мозга разными способами и с разными целями: например, ритуальное употребление мескалина и аяуаски, рекреационное употребление опиума или терапевтическое применение каннабиса. История использования растений в ритуальных, лечебных или развлекательных целях обширна. 

Однако человечество пыталось изменять активность мозга и с помощью электричества. Египтяне знали об электрических свойствах сома, но лишь у Аристотеля и Платона задокументировано лечебное применение электрического ската, которым лечили мигрень, приступы подагры и другие недуги. Да, первым источником электричества для нейромодуляции была рыба. 

Прошло несколько столетий, прежде чем Отто фон Герике в 1660 году построил электростатический генератор, который считается первым электрическим стимулятором неживотного происхождения. С этого момента история нейромодуляции развивалась стремительно — в одни эпохи быстрее, чем в другие. 

Что такое нейромодуляция в нейрореабилитации? 

Работа центральной и периферической нервной системы отчасти опирается на две подсистемы — электрическую и химическую. Они взаимозависимы: изменяя одну, вы изменяете и другую. Эпилепсия — лучший пример того, как возбуждающая гиперсинхронизация меняет уровни глутамата и дофамина. 

Разумеется, и другие нейропсихиатрические состояния сопровождаются глубоким электрохимическим нарушением различных мозговых сетей, что выражается в когнитивных и поведенческих нарушениях.

Определение нейромодуляции

Способность изменять активность мозга в терапевтических целях называется нейромодуляцией. Этот термин обозначает индукцию изменений нейронной активности путём воздействия электрических или магнитных агентов на более или менее определённые области с целью изменить когнитивные функции, эмоциональную и поведенческую регуляцию. 

Виды нейромодуляции: инвазивная и неинвазивная

Различают два вида нейромодуляции — инвазивную и неинвазивную. 

К инвазивной нейромодуляции относится глубокая стимуляция мозга, или DBS (Deep Brain Stimulation), — методика, которую десятилетиями применяют при таких патологиях, как болезнь Паркинсона или обсессивно-компульсивное расстройство (ОКР). Она предполагает хирургическую установку одного или нескольких стимуляторов, которые подают электрические импульсы, изменяющие активность мозга. 

Говоря же о неинвазивной нейромодуляции, мы имеем в виду прежде всего транскраниальную магнитную стимуляцию (ТМС) и транскраниальную электрическую стимуляцию (tES).

Обе используют электрическое поле для регуляции или изменения активности мозговых цепей и сетей, но делают это по-разному. 

Транскраниальная магнитная стимуляция (ТМС)

При ТМС используется катушка, через которую пропускается ток высокой интенсивности, создающий магнитное поле; катушку располагают над головой так, чтобы первичный вектор был перпендикулярен стимулируемой зоне. 

Это магнитное поле проходит через кожу, кость и мозговые оболочки и, достигнув нейронов, превращается во вторичное электрическое поле, вызывающее потенциалы действия, которые распространяются по цепям и сетям. В зависимости от определённых параметров, например частоты, можно вызвать большую или меньшую возбудимость.

ТМС получила первое одобрение Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA) для лечения депрессии в 2008 году и чаще всего применяется в психиатрии. 

Однако её используют и в клинической неврологии для реабилитации при афазиях и двигательных нарушениях, возникших вследствие цереброваскулярных событий. 

Транскраниальная стимуляция постоянным током (tDCS)

Транскраниальная электрическая стимуляция (tDCS) использует конфигурацию электродов, образующих цепь, по которой электрический стимул доставляется к нейронам коры головного мозга. Её основной механизм действия — подпороговая модуляция мембранных потенциалов покоя. 

В отличие от ТМС, вызывающей изменения потенциалов действия, транскраниальная электрическая стимуляция (tDCS) модулирует спонтанную нейронную активность, то есть изменяет порог разряда и тем самым вероятность срабатывания. Физиологический механизм, лежащий в основе индукции пластичности, — преимущественно глутаматергический процесс с участием NMDA-рецепторов. 

La rehabilitación de la heminegligencia tras el ictus

Транскраниальная стимуляция переменным током (tACS)

Кроме того, существуют разные способы подачи электрического поля, что придаёт методике большую универсальность. 

Наиболее распространённая — транскраниальная стимуляция постоянным током (tDCS) — подаёт непрерывный ток низкой интенсивности, модулирующий мембранные потенциалы — возбуждающим или тормозным образом в зависимости от полярности электродов. 

Стимуляция переменным током (tACS) использует осциллирующий электрический ток, или синусоидальную волну, которая влияет на синхронизацию колебаний разных частот мозга (бета, альфа, тета и т. д.). 

Транскраниальная стимуляция случайным шумом (tRNS)

Наконец, стимуляция случайным шумом (tRNS) использует ток, амплитуда и частота которого изменяются случайным образом.

Из трёх методов tRNS изучена меньше всего, тогда как у tDCS самая обширная доказательная база; однако tACS начинает завоёвывать позиции в нейропсихологической реабилитации благодаря способности модулировать мозговые колебания. Все области, получающие стимуляцию (по крайней мере те, что находятся между двумя электродами), модулируются сходным образом.

Сочетание нейромодуляции с реабилитационными заданиями

При транскраниальной электрической стимуляции (tES) крайне важно дополнять применение методики реабилитационными заданиями или парадигмами. 

Как известно, при выполнении задания одна или несколько сетей демонстрируют изменения активности, которые кодируются пространственными и временными параметрами. С помощью перечисленных методик можно модулировать возбуждение или торможение одного или нескольких узлов этих сетей в то время, когда человек справляется с когнитивными требованиями задания, и тем самым повышать или понижать вероятность определённого поведения. 

Пример — протокол tDCS с анодной стимуляцией левой префронтальной коры током 1,5 мА: в течение пятнадцати 20-минутных сеансов параллельно выполняются задания Go/No-Go для улучшения тормозного контроля у людей с синдромом дефицита внимания (СДВ) с преимущественно гиперактивно-импульсивным типом.

Не стоит забывать, что tDCS, tACS или tRNS лишь изменяют вероятность разряда, а конечный результат зависит от исходного физиологического состояния целевой сети и от типа сопутствующей стимуляции.

Параметры когнитивной нейромодуляции

Результат программы нейромодуляции зависит от следующих параметров:

• Монтаж: расположение электродов на рабочей поверхности; обычно используется международная система 10/20 для ЭЭГ. Полярность электродов определяет вероятность возбуждения (анод) или торможения (катод). 
• Электрод: электрический проводник, обеспечивающий контакт с неэлектрической частью цепи. Электроды бывают разных размеров и форм, что влияет на плотность тока; наибольшую фокусировку интенсивности обеспечивают кольцевые электроды. Для улучшения проводимости всегда используют солевой раствор или токопроводящий гель.
• Ампер: единица измерения количества энергии, проходящей через цепь за секунду. мА — тысячная доля ампера; обычно используются диапазоны стимуляции 1; 1,5 или 2 мА. В целом в детской нейромодуляции применяют 1 или 1,5 мА, а у взрослых — 2 мА.
• Тип тока: существует три способа подачи электрического тока — постоянный ток (tDCS), переменный, или синусоидальный, ток (tACS) и случайный шум (tRNS).
• Сопутствующая стимуляция: наличие или отсутствие парадигмы когнитивной стимуляции, например упражнений на называние во время анодной стимуляции передних отделов левого полушария. Она может быть online (одновременно с нейромодуляцией) или offline (до или после нейромодуляции).
• Продолжительность сеанса: большинство сеансов в клинической практике длятся 20–30 минут.
• Количество и частота сеансов: почти во всех клинических протоколах проводится от 15 до 20 сеансов, не более двух в день с перерывом в два-три часа.

Эти переменные комбинируются, чтобы выстроить протокол, отвечающий потребностям пациента и терапевтическим целям.

Настоятельно рекомендуется проводить оценку до и после применения протокола. Мы советуем, чтобы она охватывала физиологический уровень (ЭЭГ или когнитивные вызванные потенциалы), поведенческий уровень (шкалы и самоотчёты) и когнитивный уровень, оцениваемый с помощью нейропсихологических тестов или батарей.

Заключение

Сочетание традиционной нейропсихологической реабилитации и неинвазивной нейромодуляции начинает менять терапевтические подходы, открывая широкие возможности. Всё больше больниц и специализированных центров включают эти методики в свои программы, опираясь на растущую научную доказательную базу и эмпирические результаты, показывающие более быстрое восстановление пациентов.

У детей и подростков чаще всего применяется транскраниальная электрическая стимуляция. Неинвазивность, портативность и простота применения делают её доступной и безопасной альтернативой, особенно по сравнению с транскраниальной магнитной стимуляцией, которая требует от пациента большего двигательного контроля. Кроме того, электрическая стимуляция развилась в более специфические варианты, такие как tACS, которая обещает положительное влияние на когнитивные функции благодаря способности вызывать синхронизацию колебаний между разными сетями, усиливая определённые когнитивные процессы.

Тем не менее для закрепления этих достижений необходимы строгие системы оценки, позволяющие измерить реальное влияние вмешательств. Это означает оценку изменений на нескольких уровнях: поведенческом — с помощью таких шкал, как BRIEF или SENA; электрофизиологическом — с помощью записей ЭЭГ; и когнитивном — с помощью нейропсихологических тестов и заданий. Только так можно будет чётко определить возможности нейромодуляции в клинической практике.

Важно помнить, что сами по себе эти методики не являются терапией. Их истинный потенциал раскрывается при включении в широкие и скоординированные программы реабилитации, где сотрудничество междисциплинарных команд обеспечивает комплексный подход. Таким образом, неинвазивная нейромодуляция становится ценным ресурсом — не изолированным, а в синергии с другими стратегиями, — знаменуя начало новой эры в нейропсихологической реабилитации.

Библиография

• Bayona Prieto, Jaime A. Bayona, Edgardo León-Sarmiento, Fidias. (2011). Neuroplasticidad, Neuromodulación y Neurorrehabilitación: Tres conceptos distintos y un solo fin verdadero. Salud , 27, 95–107.
• Cohen, S. L., Bikson, M., Badran, B. W., & George, M. S. (2022). A visual and narrative timeline of US FDA milestones for Transcrania Magnetic Stimulation (TMS) devices. Brain Stimulation, 15(1), 73–75. https://doi.org/10.1016/j.brs.2021.11.010
• Ditye, T., Jacobson, L., Walsh, V., & Lavidor, M. (2012). Modulating behavioral inhibition by tDCS combined with cognitive training. Experimental Brain Research, 219(3), 363–368. https://doi.org/10.1007/s00221-012-3098- 4
• Gildenberg, P. L. (2005). Evolution of neuromodulation. Stereotactic and Functional Neurosurgery, 83(2–3), 71–79. https://doi.org/10.1159/000086865
• González Rodríguez, B., Marrón, E. M., Ríos-Lago, M., Arroyo Ferrer, A., González-Zamorano, Y., Sánchez Cuesta, F. J., De Noreña, D., & Romero, J. P. (2025). Randomized, triple-blind, and parallel-controlled trial of transcranial direct current stimulation for cognitive rehabilitation after stroke. Journal of Visualized Experiments: JoVE, 220. https://doi.org/10.3791/67809 
• Grover, S., Fayzullina, R., Bullard, B. M., Levina, V., & Reinhart, R. M. G. (2023). A meta-analysis suggests that tACS improves cognition in healthy, aging, and psychiatric populations. Science Translational Medicine, 15(697), eabo2044. https://doi.org/10.1126/scitranslmed.abo2044
• Lu, H., Zhang, Y., Qiu, H., Zhang, Z., Tan, X., Huang, P., Zhang, M., Miao, D., & Zhu, X. (2024). A new perspective for evaluating the efficacy of tACS and tDCS in improving executive functions: A combined tES and fNIRS study. Human Brain Mapping, 45(1), e26559. https://doi.org/10.1002/hbm.26559 
• Rushworth, M. F. S., Hadland, K. A., Paus, T., & Sipila, P. K. (2002). Role of the human medial frontal cortex in task switching: a combined fMRI and TMS study. Journal of Neurophysiology, 87(5), 2577–2592. https://doi.org/10.1152/jn.2002.87.5.2577 
• Sarmiento, C. I., San-Juan, D., & Prasath, V. B. S. (2016). Brief history of transcranial direct current stimulation (tDCS): from electric fishes to microcontrollers. Psychological Medicine, 46(15), 3259–3261. https://doi.org/10.1017/S0033291716001926 
• Woods, A. J., Antal, A., Bikson, M., Boggio, P. S., Brunoni, A. R., Celnik, P., Cohen, L. G., Fregni, F., Herrmann, C. S., Kappenman, E. S., Knotkova, H., Liebetanz, D., Miniussi, C., Miranda, P. C., Paulus, W., Priori, A., Reato, D., Stagg, C., Wenderoth, N., & Nitsche, M. A. (2016). A technical guide to tDCS, and related non-invasive brain stimulation tools. Clinical Neurophysiology: Official Journal of the International Federation of Clinical Neurophysiology, 127(2), 1031–1048. https://doi.org/10.1016/j.clinph.2015.11.012 

Если вам понравилась эта статья о нейромодуляции в нейропсихологической реабилитации, вас наверняка заинтересуют эти статьи NeuronUP: