Транскраниальная магнитная стимуляция (ТМС) облегчает обучение
Невролог, нейрофизиолог, стаж - 33 года;
Профессор неврологии, доктор медицинских наук;
Клиника восстановительной неврологии.Об авторе
То, что звучит как научная фантастика, на самом деле – реальность. Благодаря транскраниальной магнитной стимуляции, возможно облегчение и улучшение обучения.
Содержание статьи:
Зарождение и возможности ТМС
Метод транскраниальной магнитной стимуляции впервые представил англичанин Энтони Баркер в 1985 году. В его интерпретации, процедура состояла в стимуляции коры головного мозга, расположенной непосредственно под костями черепа.
По мере изучения методики, стало понятно, что ТМС можно применять в практической неврологической диагностике, в области фундаментальных исследований. А также как терапевтический инструмент.
Оказалось, что ТМС позволяет временно «выключать» те или иные участки мозга. Такой момент применяют для исследования участия определённых областей коры в решении сенсорных, моторных и когнитивных задач.
Неврологами, метод используется для оценки возбудимости нейронов вследствие различных заболеваний головного мозга. Или как больной реагирует на приём медикаментов.
Совершенствование методики
Изначально применяли единичные импульсы магнитного поля. Затем, в 90-ые годы, стали исследовать возможности ритмической ТМС, когда частота подачи стимулов достигала 50-100 в секунду.
Эффекты от такой стимуляции оказались выражений, чем у одиночных импульсов.
Далее, стали применять, методику, названную тета-стимуляцией. В таком режиме, высокочастотные стимулы разбивали на 5 пакетов с формой волн, аналогично тета-волнам электроэнцефалографии с частотой 4-7 Гц.
Меняя амплитуду и частоту импульсов, ТМС способна оказывать как тормозные, так и возбуждающие эффекты. Причём подробный механизм, заставляющий нейроны так реагировать на повторяющиеся импульсы, до конца неясен.
В своих исследованиях, они сосредоточились на изучении белков Parvalbumin (PV), Calbindin-D28k (CB) и Calretinin (CR), ток ионов кальция через мембрану синапса.
Эти молекулы образуются в тормозящих клетках, когда те задействуются, работают. В результате, зная количество искомых белков, мы получаем информацию о деятельности этих нервных клеток.
Биологическое обоснование метода
Предполагается, что ТМС вызывает синаптическую потенциацию или синаптической депрессией в результате повторной стимуляции. Проще говоря – магнитные импульсы усиливают или замедляют передачу сигналов между нейронами через синапсы. Действуют при этом на заряженные ионы нейромедиаторов.
И это, как было доказано впоследствии, может облегчать обучение у людей.
Исследователи из Bochum (Department of Neurophysiology) во главе с профессором Klaus Funke показали, что транскраниальная магнитная стимуляция коры способна влиять на механизмы торможения нервных клеток. И результат как раз определяется амплитудно-временными параметрами стимуляции.
Сбалансированное взаимодействие возбуждающих и тормозных нервных клеток, является необходимым условием для нормального функционирования мозга.
Исследования показали, что стимуляция в активирующем режиме, снижает содержание PV в клетках. В то время, как импульсы, вызывающие торможение, уменьшают уровень CB в нейронах.
Регистрация биоэлектрической активности нервных клеток подтвердила такие изменения в торможении корковой деятельности.
На основании таких наблюдений, ТМС применяется в схемах лечения различных неврологических расстройств:
- депрессии;
- эпилепсии;
- болезни Паркинсона;
- мигрени;
- шизофрении;
- аутизма и т.д.
Дальнейшие исследования на животных показали, что активирующая стимуляция, кроме, собственно, возбуждения нейронов, усиливает процессы обучения. При этом уменьшается синтез белка парвальбумина (PV), но только в областях мозга, участвующих в процессе обучения.
Но эффективное применение ТМС возможно только тогда, когда методику применяют опытные и обученные профессионалы.
Комментарии профессора Р.Ф.Гимранова.
Возможность получения при ТМС возбуждающих и тормозных эффектов мы изучали в 1993-1996 гг. Полученные результаты (в институте мозга) мы показали и обсудили с профессором Ю.А. Холодовым (из института ВНД и НФ). Так как он всю жизнь изучал влияние магнитных полей на мозг. Полученные данные профессор оценил высоко, и дал ценные советы.
Имея на руках методику по стимуляции мозга, мы стали широко использовать ТМС в лечении и для улучшения обучения у детей с неврологическими проблемами:
- задержками развития;
- синдромом дефицита внимания с гиперактивностью (СДВГ);
- минимальными мозговыми дисфункциями;
- детским церебральным параличом (ДЦП);
- плохо успевающими в школе и институте.
Также помогаем желающим сделать карьеру
Напомним: мы имеем клинический опыт с 1993 года.
В представленной работе проведено изучение белков Parvalbumin (PV), Calbindin-D28k (CB) и Calretinin (CR) при ТМС. Мы изучали катехоламины, гормоны, весь спектр биоэлектрической активности. Проводили психофизиологическое тестирование, сравнивали с прямой стимуляцией мозга при операциях и т.д.
Очень приятно, что выводы, полученные нами 15-16 лет тому назад, подтверждаются другими учёными. Теми, у кого есть возможность проводить исследования на современном уровне, что в наших условиях технологически и юридически затруднительно или невозможно.
Литературные источники
- Annika Mix, Alia Benali, Ulf T. Eysel, Klaus Funke. Continuous and intermittent transcranial magnetic theta burst stimulation modify tactile learning performance and cortical protein expression in the rat differently. European Journal of Neuroscience, 2010; 32 (9): 1575.
- Benali, A., Trippe, J., Weiler, E., Mix, A., Petrasch-Parwez, E., Girzalsky, W., Eysel, U.T., Erdmann, R. and Funke, K. Theta-burst transcranial magnetic stimulation alters cortical inhibition. J. Neurosci., 2011.