Персонализированная транскраниальная интерференционная электрическая стимуляция как метод лечения психоневрологических расстройств

Терминология  

Что понимается под термином транс-краниальная интерференционная стимуляция, с какой частотой и локализацией электродов она используется?  

Транс-краниальная височная интерференционная стимуляция (tTIS) — это новая не инвазивная методика модуляции клеток мозга, разработанная N. Grossman  et.al. (2017).  Такое воздействие на мозг использует стимуляцию с помощью двух высокочастотных (1–2 кГц) переменных тока через отдельные пары электродов на коже головы.

Механизм воздействия на ткани мозга транс-краниальной интерференционной стимуляции

Какой механизм физиотерапевтического воздействия транс-краниальной интерференционной стимуляции на нейроны?

При tTIS электрические поля интерферируют в мозге, создавая низкочастотную амплитудно-модулированную огибающую (например, 20 Гц, 70 Гц или 130 Гц), воздействующую на определенные цели в подкорковых структурах мозга.  

Почему транс-краниальная интерференционная стимуляция не оказывает особого влияния на кору мозга?

Поскольку нейроны в значительной степени не реагируют на высокочастотные сигналы, но остаются чувствительными к низкочастотной огибающей из-за их низкочастотных фильтрующих свойств, tTIS обеспечивает селективную модуляцию глубоких структур мозга, не влияя при этом на вышележащую кору.  Это позволяет tTIS модулировать глубокие подкорковые ядра без существенной активации коры. Более того, регулируя соотношение амплитуд и размещение электродов, можно динамически управлять местом максимальной модуляции в трехмерном пространстве, обеспечивая высокую пространственную точность и гибкое нацеливание

Выбор фокуса электрической стимуляции

Как выбирается фокус стимуляции мозга? 

Перед началом электрической стимуляции мозга ( моделирования электрического поля) с помощью его функциональной и структурной визуализации, сегменты ткани можно преобразовывать в трёхмерную сетку конечных элементов с использованием библиотеки алгоритмов вычислительной геометрии. Распределение электрического поля для каждой пары электродов  рассчитывается  с помощью определения конечных элементов GetDP, включающего модель связи tTIS для генерации прогнозов электрического поля, специфичных для конкретного объекта. Для точного определения  NAc атлас мозга AAL3  совмещается с данными магнитно-резонансной томографии конкретного пациента. Алгоритм полного поиска используется для определения оптимального расположения электродов и соотношения токов, обеспечивающих максимальную интенсивность электрического поля в нужном NAc. Эти индивидуальные конфигурации электродов учитываются в окончательном протоколе стимуляции.

Аппаратура для электрической стимуляции мозга

Какое оборудование можно использовать для интерференционной электрической стимуляции мозга? 

tTIS проводится с помощью системы NervioX-1000 (SuZhou NeuroDome Clinical Technology Co., Ltd.), которая включает в себя консоль стимуляции, интерфейс электродов, предустановленные протоколы стимуляции и шапочку со встроенными круглыми электродами площадью 1 см² и соединительными кабелями.

Транс-краниальная интерференционная стимуляция при болезни Паркинсона

Воздействие электрической стимуляции на какую структуру мозга и с какой частотой применяется при лечении болезни Паркинсона?

Исследования неоднократно указали на терапевтический потенциал tTIS в отношении ряда психоневрологических расстройств. Например, tTIS, нацеленная на таламус на частоте 130 Гц  улучшает двигательную активность при болезни Паркинсона (Yang C, et.al., 2024).  

Транс-краниальная интерференционная стимуляция при депрессивной фазе биполярного аффективного расстройства

Стимуляция какой структуры мозга и с какой частотой используется при лечении депрессивной фазы биполярного аффективного расстройства?

Являясь центральным узлом в обработке вознаграждения и мотивации прилежащее ядро (nucleus acumbens- NAc)расположенное в базальной части рострального мозга,  интегрирует когнитивные и эмоциональные входы из префронтальной коры и гиппокампа. Нарушение регуляции этой сети связана с нарушениями исполнительного контроля, рабочей памяти и принятия решений (Matsumoto M, Takada M., 2013). Электрическая стимуляция прилежащего ядра (NAc) частотой 40 Гц ослабляет симптомы депрессии при биполярном расстройстве (Zhou H, et.al., 2024).  

Транс-краниальная интерференционная стимуляция при лечении шизофрении

Что показывает функциональная магнитно-резонансная томография при шизофрении?

Исследования с помощью функциональной магнитно-резонансной томографии показывают снижение активации NAc у пациентов с больных шизофренией при решении задач , связанных с вознаграждением, и это снижение коррелирует с когнитивным дефицитом внимания и нарушениями памяти (Good K, et.al., 2004).  Таким образом, NAc считается субстратом нейронов, вовлеченный в когнитивную дисфункцию при шизофрении (Howes O., et.al., 2009).

Какую роль играет прилежащее ядро в оценке эффективности лечения шизофрении антипсихотиками?

Структурная визуализация также указывает на то, что изменения в объеме NAc являются прогностическими индикаторами когнитивного улучшения после лечения антипсихотиками (Good K, et.al., 2004). Модели животных показали, что глубокая стимуляция NAc на частоте 130 Гц может обратить вспять проявления когнитивного дефицита , обусловленного шизофренией (Ma J, Leung LS. 2014).  Эти результаты подтверждают, что NAc является как маркером когнитивных нарушений, так и перспективной целью модуляции нейронов при шизофрении.

Какой протокол интерференционной электрической стимуляции используется при лечении шизофрении?

Некоторые авторы применяли при лечении больных шизофренией tTIS 130 Гц, нацеленную на правую NAc,  в течение 5 дней последовательного лечения. По сравнению с исходным уровнем, у пациентов наблюдались заметные улучшения когнитивных функций и уменьшение выраженности негативных симптомов (Wang S, et.al., 2025). В группе активной tTIS стимуляция направляется ​​на правую NAc с использованием несущих частот 2000 Гц и 2130 Гц для создания огибающей частоты 130 Гц. Двухканальная система использует две пары электродов: канал 1 (высокий ток) обеспечивает фиксированный ток 2,5 мА (пик переменного тока к базовому уровню), в то время как канал 2 (низкий ток) регулируется в соответствии с оптимизированным соотношением токов. Размещение электродов определяется на основе индивидуальных параметров tTIS и соответствовать международной системе электроэнцефалографии. Пациенты получают один 30-минутный сеанс стимуляции каждый день в течение 10 последовательных рабочих дней. Каждый сеанс обычно начинается и заканчивается 20-секундной фазой нарастания и спада. 

Литература

Grossman N, Bono D, Dedic N, Kodandaramaiah SB, Rudenko A, Suk HJ, et al. Noninvasive Deep Brain Stimulation via Temporally Interfering Electric Fields. Cell. 2017.169(6):1029-41.e16.

Good KP, Rabinowitz J, Whitehorn D, Harvey PD, DeSmedt G, Kopala LC. The relationship of neuropsychological test performance with the PANSS in antipsychotic naive, first-episode psychosis patients. Schizophr Res. 2004;68(1):11–9

Howes OD, Kapur S. The dopamine hypothesis of schizophrenia: version III–the final common pathway. Schizophr Bull. 2009;35(3):549–62

Ma J, Leung LS. Deep brain stimulation of the medial septum or nucleus accumbens alleviates psychosis-relevant behavior in ketamine-treated rats. Behav Brain Res. 2014;266:174–82

Matsumoto M, Takada M. Distinct representations of cognitive and motivational signals in midbrain dopamine neurons. Neuron. 2013;79(5):1011–24.

Yang C, Xu Y, Feng X, Wang B, Du Y, Wang K, et al. Transcranial temporal interference stimulation of the right globus pallidus in Parkinson’s disease. Mov Disord. 2024. 10.1002/mds.29967

Wang S, Liu N, Chen J, Wang L, Liu J, Wang L, et al. Efficacy and Safety of Transcranial Temporal Interference Stimulation for Improving Negative Symptoms and Cognition in Schizophrenia: A Pilot Study. medRxiv. 2025:2025.03. 31.25324806.

Zhou H, Wang M, Qi S, Chen Q, Lai J, Wu Z, et al. Efficacy and Safety of Transcranial Temporal Interference Stimulation for Treating Bipolar Disorder with Depressive Episodes. medRxiv. 2024:2024.11. 19.24317540.