Общие вопросы повторяющейся транскраниальной магнитной стимуляции
Терминология
Что понимается под термином "повторяющаяся транс-краниальная магнитная стимуляция"?
Повторная транс-краниальная магнитная стимуляция (rTMS) - не инвазивная технология стимуляции мозга, способная непосредственно модулировать активность конкретных (таргетированных) областей коры и связанных с ними сетей нейронов (Paus T., 2001).
История
Какой регион чаще всего стимулировался на первых этапах повторяющейся транскраниальной магнитной стимуляции?
R. Hoffman et.al. (1998, 2008) был одним из пионеров применения низкочастотной rTMS верхней части височной доли при слуховых галлюцинациях. Редукцию галлюцинаций в течении месяца после rTМS также наблюдал S. Slotema (2013). Первые исследования rTMS при шизофрении касались низко- частотной и высоко - частотной стимуляции дорсолатерального префронтального кортекса , отвечающего за основные симптомы шизофрении и вообщем-то были пессимистичными, если речь не шла о второстепенных симптомах этого психического расстройства (Feinsod M., et.al., 1998; Klein E., et.al., 1999). Результаты этой терапии были часто противоречивыми, а данные , полученные в ранних работах не воспроизводились более поздними исследователями ( Feinsod M. et.al., 1998).
Какая по частоте стимуляция и какого региона была первоначально выбрана при транскраниальной стимуляции больных шизофренией?
Первоначально, большинство исследователей использовало высокочастотную стимуляцию левой дорсолатеральной префронтальной коры (DLPFC) мозга для устранения любых симптомов (негативных симптомов/позитивных/общих симптомов) шизофрении ( Holi et.al., 2004; Sachdev et.al., 2005; Hajak et.al., 2004).Однако, были получены более слабые результаты при проведении обработки полученных данных с помощью мета - анализа ( Freitas et.al., 2009). Учитывая тот факт, что префронтальная область отвечает за негативную симптоматику , а при шизофрении имеет место сниженная активность данного региона мозга ожидалось, что ее стимуляция приведет к ослаблению выраженности этих симптомов за счет усиления активности этой области ( Cohen J., et.al., 1999). Даже в настоящее время можно встретить много статей, касающихся стимуляции префронтальной области при шизофрении. Они различаются по частоте , выбору месту стимуляции, продолжительности одной экспозиции и длительности всего курса лечения, причем сведения об эффективности данного метода лечения до сих носят противоречивый характер.
Как меняется выраженность депрессии при высокочастотной стимуляции дорсолатеральной префронтальной коры?
Большинство положительных результатов зафиксировано при высокочастотной стимуляции ( 100% стандартного моторного порога) , а также при продолжительном курсе стимуляции ( не менее 15 дней) (Prikryl R., et.al., 2007). Нередко после транс-краниальной магнитной стимуляции больных шизофренией, страдающих депрессией , после купирования последней происходило и уменьшение выраженности негативной симптоматики.
Значение транс-краниальной магнитной стимуляции
Почему транс-краниальную магнитную стимуляцию можно считать персонализированным методом диагностики и терапии нарушений развития нервной системы?
Современные персонализированные методы локализации цели ТМS или прогнозирования ответа на лечение повторной транскраниальной магнитной стимуляции ( rTMS) основаны на измерении исходных или вызванных изменений в состоянии покоя функциональной связности между соответствующими областями мозга на уровне коннектома большой популяции или отдельного пациента. Протоколы, включая rTMS, безопасны и хорошо переносятся детьми и подростками и имеют минимальный риск.
Механизм терапевтического действия повторяющейся транскраниальной магнитной стимуляции
Какие изменения в коре мозга происходят под влиянием транс-краниальной магнитной стимуляции?
Эффект повторяющейся транс-краниальной магнитной стимуляции (r TMS) основан на принципе электромагнитной индукции Фарадея и обусловлен воздействием на мозг электрического тока, индуцированного с помощью мощного флуктуирующего магнитного поля. (Barker A., et.al., 2017). Индуцированный ток деполяризует близлежащие нейронные сети, расположенные под катушкой, и поэтому может генерировать нейрофизиологические эффекты и менять поведение пациента. Применение r TMS к первичной двигательной коре (М1) может избирательно активировать контралатеральные мышцы, которые контролируются целевой М1 (Amassian V., et.al., 1987). Степень этой активации может быть количественно определена с помощью амплитуд вызванного двигательного потенциала с использованием электромиографии поверхности кожи, что позволяет проводить измерения возбуждения и торможения коры, полученные с помощью r TMS, двух противоположных сил, которые влияют на многие функции коры головного мозга (Isaacson JS, Scanziani M., 2021). Степень торможения, генерируемого в корковых сетях, обычно пропорциональна локальному и/или входящему возбуждению и запускается посредством рекрутирования интернейронов через возбуждающие проекции прямой и/или обратной связи. Такой баланс возбуждения: торможения (E: I ), при котором увеличение возбуждения сопровождается увеличением торможения, наблюдался in vitro в нескольких сенсорных регионах коры, а также во время ее спонтанной активности (Okun M, Lampl I.., et.al., 2008).
Протоколы транс-краниальной магнитной стимуляции
Что понимается под термином моторный порог в протоколах транс-краниальной магнитной стимуляции?
"Моторный порог" в TMS определяется как tt минимальная интенсивность, необходимая для выявления моторных вызванных потенциалов, измеряемых с помощью поверхностных электродов электромиографии, размещенных на первой тыльной меж-костной мышце руки, с амплитудой от пика до пика не менее 50 мкВ в состоянии покоя в 5 из 10 последовательных испытаний (Thomas F., et.al., 2019).
Определение моторного порога
Как регулируется интенсивность стимуляции в протоколах транс-краниальной магнитной стимуляции?
Интенсивность стимуляции в протоколах r ТМS обычно регулируется на основе нормализованных показателей, таких как "моторный порог" - интенсивность, которая вызывает повышение амплитуды вызванного потенциала ≥ 50 мкВ при 50% импульсов, приложенных к "горячей точке" коры , стимулирующей целевую мышцу либо в состоянии покоя (порог моторного покоя) , либо во время изометрического сокращения (порог активной моторики ) (Rossini P., et.al., 2017).
Какие параметры повторяющейся транс-краниальной магнитной стимуляции учитываются при построении персонализированных протоколов стимуляции пациентов?
Схема стимуляции и результаты измерения модальностей ТМS могут варьироваться в зависимости от количества и интенсивности импульсов r ТМS, интервалов между импульсами/между сериями, частоты стимуляции, формы импульса ТМS и направления индуцированного тока в мозге.
Что из себя представляет одноимпульсная транскраниальная магнитная стимуляция?
Одноимпульсная ТМС (spTMS) обычно состоит из одиночных импульсов, подаваемых с интервалом 5–8 с, чтобы избежать кумулятивных эффектов отдельных импульсов с течением времени. Стандартный импульс ТМС обычно имеет длительность 150–300 мкс и может вызывать деполяризацию, за которой следует рефрактерный период, после которого нейроны быстро восстанавливаются. spTMS используется для оценки кортикоспинальной целостности и зрелости, для картирования моторики и для оценки последствий повторных протоколов ТМС (rTMS) (Pascual-Leone A, et.al., 1994). Ипсилатеральный период молчания (iSP), вариант кортикального периода молчания (cSP), используется для оценки функциональной целостности транскаллозальных проекций между двигательными зонами коры, в которых spTMS к M1 вызывает временное подавление произвольной тонической мышечной активности в ипсилатеральных мышцах руки.
Что понимается под парно-импульсной , парной ассоциативной и повторной транскраниальной магнитной стимуляциями?
В парной импульсной ТМС (ppTMS) за кондиционирующим стимулом (CS) следует тестовый стимул (TS) после межстимульного интервала (ISI). PpTMC используется для оценки внутрикорковых тормозных или облегчающих механизмов, чаще всего локальных для M1. В большинстве протоколов ppTMC (за исключением LICI) интенсивности CS и TS устанавливаются на уровне суб-rMT и супра-rMT соответственно. Короткоинтервальные ингибирующие эффекты в основном опосредованы активностью гамма-аминомасляной кислоты, тогда как длинноинтервальные облегчающие эффекты в основном опосредованы глутаматергической активностью. Повторная транскраниальная магнитная стимуляция ( rTMS) обычно состоит из нескольких импульсов с частотой 1–20 Гц в течение длительных периодов стимуляции (до 30 минут), иногда включая интервалы без стимуляции. Парная ассоциативная стимуляция (PAS) - это электрофизиологический метод, который включает в себя повторное сопряжение двух стимулов, например, периферического электрического импульса, подаваемого на нерв руки, обычно срединный нерв (стимуляция срединного нерва; MNS), который активирует первичную сенсорную кору (S1), и импульса TMS над соответствующим представительством руки в контралатеральном M1
Лечение шизофрении с помощью транс-краниальной магнитной стимуляции
Лечение слуховых галлюцинаций при шизофрении
Какие регионы коры мозга необходимо стимулировать при наличии слуховых галлюцинаций?
Большинство методов физиотерапии лечения негативной симптоматики шизофренией часто ориентировалось на префронтальную кору мозга. причем, некоторые авторы отмечали уменьшение выраженности негативной симптоматики даже после однодневной префронтальной rTMS ( Nahas et.al., 1999). Другие исследователи рекомендовали стимуляцию височно - теменной коры при доминировании слуховых галлюцинаций.
В каких случаях для лечения больных шизофрении используется низкочастотная магнитная стимуляция?
Низкочастотная стимуляция rTMS обычно 1 Гц на височно - теменную кору больных с рефрактерными и постоянными слуховыми галлюцинациями приводила к ослаблению их выраженности. Подобная аппликация базировалась на положении о том, что слуховые галлюцинации являются результатом повышенной активности в левой височно-теменной коре. ( Shergill S., et.al., 2000). Почти в 50% случаев здесь удавалось добиться положительных результатов, оцениваемых на протяжении 15 недель после завершения курса rTMS ( Hoffman R., et.al., 2003). В литературе также встречаются работы , посвященные как правосторонней стимуляция височно - теменной области , так и билатеральной. Несколько мета-анализов продемонстрировали, что низкочастотные (1 Гц - 1 импульс в секунду) rTMS стимулы, подаваемые на левый височно-теменной узел (TPJ), значительно снижают вербальные слуховые галлюцинации при шизофрении (Aleman A, et.al., 2007).
Какой оптимальный протокол транс-краниальной магнитной стимуляции при стойких слуховых галлюцинациях у больных шизофренией?
Изменчивость клинического ответа на повторную транскраниальную магнитную стимуляцию (rTMS) объясняется различиями в связях мозга, лежащими в основе функциональных (Du L, et.al., 2018).и/или структурных взаимодействий сетей нейронов (Andoh J, et.al., 2015). Сеансы rTMS можно проводить дважды в день в течение 2 недель (в общей сложности 20 сеансов стимуляции). Параметры rTMS в этом случае включают частоту 1 Гц (1 импульс в секунду), интенсивность 100% моторного порога и 1200 непрерывных импульсов за сеанс (таким образом, 2400 импульсов в день и 24 000 импульсов в общей сложности за весь курс лечения).
Значение навигации в rTMS при лечении шизофрении
Какие методы исследования помогают повысить эффективность лечения шизофрении с помощью магнитной стимуляции?
Так как, патология шизофрении демонстрирует вовлечение в патологический процесс многих регионов мозга и не носит очагового характера , то rTMS, вероятно, должна ориентироваться на определенные кластеры симптомов и коннектомы, соответствующие им. Современная навигация очага поражения при шизофрении, и , в частности, наличии слуховых галлюцинации , особенно с помощью визуализации мозга, значительно повысила эффективность транс-краниальной магнитной стимуляции ( Sommer I., et.al., 2007; Montagne - Larmurier A., et.al., 2009). Повторные курсы заметно влияют на профилактику рецидивов слуховых галлюцинаций при шизофрении ( Fitzgerald P., et.al., 2006). Активная r TMS эффективна в качестве дополнения к фармакологическому лечению симптомов шизофрении. Улучшение состояния когнитивной сферы связано с умеренной величиной эффекта и независимо от гетерогенности. При шизофрении наиболее распространенные места стимуляции варьировались от низкочастотной левой височно-теменной коры для положительных симптомов/слуховых галлюцинаций до Исследования, в которых проводилось не менее 600–2000 импульсов за сеанс с не менее чем 10 сеансами в течение как минимум 2 недель при пороговой или над-пороговой интенсивности стимула, привели к улучшению психического статуса больных.
Лечение расстройств аутистического спектра
Как и почему меняется короткоинтервальное внутрикортикальное торможение при расстройствах аутистического спектра?
Большинство измерений возбудимости коры с помощью одноимпульсной (spTMS ) и парной импульсной транскраниальной магнитной стимуляции (ppTMS), таких как порог моторики покоя (rMT), амплитуда моторного вызванного потенциала (МЕР), длительное интервальное интракортикальное торможение (LICI ) или внутрикортикальное облегчение (ICF), не показывают четкой разницы между пациентами с расстройствами аутистическог спектра и нейротипичными (NT) людьми. В исследовании 2013 года короткоинтервальное внутрикортикальное торможение (SICI) у когнитивно нормальных пациентов с расстройством аутистического спектра был сокращен по сравнению с их коллегами из NT, а гамкергическая активность, индексированная SICI, была связана со степенью задержки развития в освоении речи у пациентов с аутизмом (Rubenstein JLR, Merzenich M, 2003). Это говорит о том, что некоторая гетерогенность симптоматики аутизма может быть связана с межиндивидуальной изменчивостью гамкергической активности.
Лечение синдрома дефицита внимания и гиперактивности
Как и почему меняется короткоинтервальное внутрикортикальное торможение при синдроме дефицита внимания и гиперактивности?
Теория патогенеза синдрома дефицита внимания и гиперактивности утверждает, что исполнительная дисфункция при этом синдроме обусловлена дефицитом ингибиторного контроля, нейронный субстрат которого включает базальные ганглии-таламокортикальные цепи. Дефицит контроля импульсов и гиперактивность при этом расстройстве связаны с дисфункцией фронтостриатных цепей, включая недостаточную активность вентролатеральной префронтальной коры, дорсолатеральной префронтальной коры и передней поясной коры. Отрицательная связь между ингибиторным контролем и гиперактивностью при синдроме дефицита внимания и гиперактивности сопровождается аномально сниженным SICI , обратной корреляцией между SICI и тяжестью симптомов у большинства пациентов с этим синдромом и, что интересно, парадоксальным облегчением после SICI в нескольких случаях . SICI нормализуется после введения метилфенидата, что указывает на то, что SICI может функционировать как индекс терапевтического ответа на метилфенидат и, следовательно, может играть роль в дозировке стимуляторов и будущей разработке лекарств для лечения детей с этим расстройством (Buchmann J,et.al., 2007).
Лечение синдрома Туретта
Как меняется моторный порог покоя у больных с синдромом Туретта?
В отличие от взрослых с синдромом Туретта, rMT оказался выше у подростков и молодых людей по сравнению с контрольной группой соответствующего возраста, причем различия были более выражены в более молодых возрастных группах (Pépés S., et.al., 2016).
Лечение заикания
О чем говорят изменения показателей транскраниальной магнитной стимуляции при заикании?
Аномалии показателей транскраниальной магнитной стимуляции при заикании, особенно в левом полушарии, включая сниженную кортикоспинальную и кортикобульбарную возбудимость, а также сниженный интракортикальую фасилитацию ICF и пролонгированный кортикальный период молчания (cSP), могут указывать на сниженное тоническое возбуждение афферентных входов в M1 (Sommer M, et.al., 2003).
Какие изменения параметров транскраниальной магнитной стимуляции имеют место при синдроме Х - хрупкой хромосомы?
В одном из исследований пациенты с FXS показали отсутствие реакции на непрерывную стимуляцию тета-вспышками (cTBS), усиленную реакцию на прерывистую стимуляцию тета-вспышками (iTBS) и полную блокировку реакции iTBS на следующий день, что предполагает аномалии пластичности и метапластичности при этом расстройстве (Oberman L, et.al., 2010).
Выводы
При наличии в клинической картине шизофрении слуховых галлюцинаций используется низкочастотная стимуляция височно-теменной коры, а негативной симптоматики и депрессии - высокочастотная стимуляция дорсолатеральной префронтальной области
Навигация с помощью структурной и функциональной магнитно-резонансной томографии и электроэнцефалографии повышает эффективность лечения шизофрении с помощью транс-краниальной магнитной стимуляции
Многие авторы рассматривают транс-краниальную магнитную стимуляцию, как дополнение к фармакотерапии шизофрении
Эффект транскраниальной магнитной стимуляции основан на принципе электромагнитной индукции и обусловлен воздействием на мозг электрического тока, индуциорованного с помощью магнитного поля.
Короткоинтервальные ингибирующие эффекты опосредованы активностью гамма-аминомасляной кислоты, тогда как длинноинтервальные облегчающие эффекты - глутаматергической активностью
Протоколы стимуляции и результаты измерения модальностей транскраниальной магнитной стимуляции могут варьироваться в зависимости от количества и интенсивности импульсов это йстимуляции, интервалов между импульсами/между сериями, частоты стимуляции, формы импульса и направления индуцированного тока в мозге.
Персонализированные методы локализации цели трансраниальной магнитной стимуляции или прогнозирования ответа на лечение с помощью его повторной стимуляции повторной ( rTMS) основаны на измерении изменений в состоянии покоя функциональной связности между соответствующими областями мозга на уровне коннектома человека или отдельного пациента.
Литература
Amassian VE, Stewart M, Quirk GJ, Rosenthal JL. Physiological basis of motor effects of a transient stimulus to cerebral cortex. Neurosurgery. 1987. Jan;20(1):74–93
Barker AT. Transcranial Magnetic Stimulation - past, present and future. Brain Stimulation. 2017. Mar;10(2):540.
Buchmann J, Gierow W, Weber S, Hoeppner J, Klauer T, Benecke R, et al. Restoration of Disturbed Intracortical Motor Inhibition and Facilitation in Attention Deficit Hyperactivity Disorder Children by Methylphenidate. Biological Psychiatry. 2007. Nov;62(9):963–9.
Jannati A., et.al. Biomarkers obtained by transcranial magnetic stimulation in neurodevelopmental disorders. : J Clin Neurophysiol. 2022 Feb 1; 39(2): 135–148.
Isaacson JS, Scanziani M. How inhibition shapes cortical activity. Neuron. 2011. Oct 20;72(2):231–43
Oberman L, Ifert-Miller F, Najib U, Bashir S, Woollacott I, Gonzalez-Heydrich J, et al. Transcranial magnetic stimulation provides means to assess cortical plasticity and excitability in humans with fragile X syndrome and autism spectrum disorder. Frontiers in Synaptic Neuroscience. 2010;2:26.
Okun M, Lampl I. Instantaneous correlation of excitation and inhibition during ongoing and sensory-evoked activities. Nat Neurosci. 2008. May;11(5):535–7.
Pascual-Leone A, Valls-Solé J, Wassermann EM, Hallett M. Responses to rapid-rate transcranial magnetic stimulation of the human motor cortex. Brain. 1994;117(4):847–58.
Pépés SE, Draper A, Jackson GM, Jackson SR. Effects of age on motor excitability measures from children and adolescents with Tourette syndrome. Dev Cogn Neurosci. 2016;19:78–86
Rossini PM, Burke D, Chen R, Cohen LG, Daskalakis Z, Di Iorio R, et al. Non-invasive electrical and magnetic stimulation of the brain, spinal cord, roots and peripheral nerves: Basic principles and procedures for routine clinical and research application. An updated report from an I.F.C.N. Committee. Clin Neurophysiol. 2015. Jun;126(6):1071–107
Rubenstein JLR, Merzenich MM. Model of autism: increased ratio of excitation/inhibition in key neural systems. Genes Brain Behav. 2003. Oct;2(5):255–67
Sommer M, Wischer S, Tergau F, Paulus W. Normal intracortical excitability in developmental stuttering. Mov Disord. 2003. Jul;18(7):826–30.Aleman A, Sommer IEC, Kahn RS. Efficacy of slow repetitive transcranial magnetic stimulation in the treatment of resistant auditory hallucinations in schizophrenia: a meta-analysis. J Clin Psychiatry. 2007;68:416–421.
Andoh J, Matsushita R, Zatorre RJ. Asymmetric interhemispheric transfer in the auditory network: evidence from TMS, resting-state fMRI, and diffusion imaging. J Neurosci. 2015;35:14602–14611.
Du L, Liu H, Du W, et.al. Stimulated left DLPFC-nucleus accumbens functional connectivity predicts the anti-depression and anti-anxiety effects of rTMS for depression. Transl Psychiatry. 2018;7:3.
Cohen, J. D., Barch, D. M., Carter, C., & Servan-Schreiber, D. (1999). Context-processing deficits in schizophrenia: converging evidence from three theoretically motivated cognitive tasks. Journal of abnormal psychology, 108(1), 120.
Feinsod, M., Kreinin, B., Chistyakov, A., & Klein, E. (1998). Preliminary evidence for a beneficial effect of low‐frequency, repetitive transcranial magnetic stimulation in patients with major depression and schizophrenia. Depression and anxiety, 7(2), 65-68.
Fitzgerald, P. B., Huntsman, S., Gunewardene, R., Kulkarni, J., & Daskalakis, Z. J. (2006). A randomized trial of low-frequency right-prefrontal-cortex transcranial magnetic stimulation as augmentation in treatment-resistant major depression. International Journal of Neuropsychopharmacology, 9(6), 655-666.
Hoffman, R. E., Hawkins, K. A., Gueorguieva, R., Boutros, N. N., Rachid, F., Carroll, K., & Krystal, J. H. (2003). Transcranial magnetic stimulation of left temporoparietal cortex and medication-resistant auditory hallucinations. Archives of general psychiatry, 60(1), 49-56.
Klein, E., Kreinin, I., Chistyakov, A., Koren, D., Mecz, L., Marmur, S., ... & Feinsod, M. (1999). Therapeutic efficacy of right prefrontal slow repetitive transcranial magnetic stimulation in major depression: a double-blind controlled study. Archives of general psychiatry, 56(4), 315-320.
Montagne-Larmurier, A., Etard, O., Razafimandimby, A., Morello, R., & Dollfus, S. (2009). Two-day treatment of auditory hallucinations by high frequency rTMS guided by cerebral imaging: a 6 month follow-up pilot study. Schizophrenia Research, 113(1), 77-83.
Paus T. Cortico-cortical connectivity of the human mid-dorsolateral frontal cortex and its modulation by repetitive transcranial magnetic stimulation. Eur J Neurosci. 2001;14:1405–1411.
Prikryl, R., Kasparek, T., Skotakova, S., Ustohal, L., Kucerova, H., & Ceskova, E. (2007). Treatment of negative symptoms of schizophrenia using repetitive transcranial magnetic stimulation in a double-blind, randomized controlled study. Schizophrenia research, 95(1-3), 151-157.
Shergill, S. S., Brammer, M. J., Williams, S. C., Murray, R. M., & McGuire, P. K. (2000). Mapping auditory hallucinations in schizophrenia using functional magnetic resonance imaging. Archives of general psychiatry, 57(11), 1033-1038.
Slotema, C. W., Blom, J. D., van Lutterveld, R., Hoek, H. W., & Sommer, I. E. (2014). Review of the efficacy of transcranial magnetic stimulation for auditory verbal hallucinations. Biological psychiatry, 76(2), 101-110.
Sommer, I. E., Diederen, K. M., Blom, J. D., Willems, A., Kushan, L., Slotema, K., ... & Kahn, R. S. (2008). Auditory verbal hallucinations predominantly activate the right inferior frontal area. Brain, 131(12), 3169-3177.
Thomas F., et.al. Structural and functional brain biomarkers of clinical response to rTMS of medication-resistant auditory hallucinations in schizophrenia patients: study protocol for a randomized sham-controlled double-blind clinical trial. Trials. 2019; 20: 229.
Добавить комментарий