TDCS с обратной связью у пациентов в состоянии минимального сознания

В течение последних 20 лет, с открытием и развитием неинвазивной стимуляции мозга (NIBS); такие методы, как транскраниальная стимуляция постоянным током (tDCS) и транскраниальная магнитная стимуляция (TMS), получили широкое распространение благодаря достижениям в функциональной визуализации, элегантным нейрофизиологическим оценкам, компьютерному моделированию и, что наиболее важно, основе хорошо разработанной методологии исследования.

TDCS представляет собой безопасную, недорогую и простую технику, которую можно легко интегрировать в программы реабилитации. В первом плацебо-контролируемом двойном слепом рандомизированном перекрестном исследовании эффект одной префронтальной tDCS оценивался в гетерогенной популяции пациентов с расстройствами сознания (DOC), вегетативным состоянием (VS) и состоянием минимального сознания (MCS), острым - подострые (< 3 месяцев) и хронические, с травматической или нетравматической этиологией. На индивидуальном уровне респондеры tDCS определялись как пациенты, у которых появились новые признаки сознания (например, выполнение команды, визуальное преследование, распознавание, манипулирование или локализация объектов); после активного сеанса tDCS, которого не было ни до, ни во время фиктивного сеанса tDCS. У 13 из 30 пациентов с MCS наблюдалось улучшение, связанное с tDCS. У 2 острых (<3 месяцев) пациентов с ВС из 25 наблюдался ответ tDCS (т.е. продемонстрировали следование команде и визуальное преследование, присутствующее после анодной стимуляции, отсутствующее на исходном уровне или до или после фиктивной tDCS). На групповом уровне эффект лечения, измеренный по пересмотренной шкале восстановления от комы (CRS-R), наблюдался в группе пациентов с MCS, но не в группе пациентов с VS. Кроме того, побочных эффектов, связанных с tDCS, не наблюдалось. В другом плацебо-контролируемом исследовании tDCS применяли в течение пяти дней либо над первичной моторной корой, либо над левой префронтальной корой у 10 хронических пациентов с DOC. В этом испытании эффект tDCS оценивался в течение 12 месяцев после стимуляции. Это исследование показало, что даже хронические пациенты с DOC могут улучшиться, и эффект может длиться до 12 месяцев после tDCS.

Группа ученых по коме (доктор Тибо) и другие группы провели несколько исследований tDCS. К настоящему времени в восемь исследований был включен в общей сложности 221 пациент с DOC без каких-либо серьезных нежелательных явлений. Кроме того, в трех других испытаниях, проведенных Naro et al., в том числе 59, также не сообщалось о каких-либо нежелательных явлениях. Таким образом, tDCS представляется безопасным методом, особенно когда он применяется экспертами и высококвалифицированными исследователями, имеющими большой опыт как в области неинвазивной стимуляции мозга, так и у пациентов с нарушениями сознания.

С нейрофизиологической точки зрения tDCS повышает возбудимость нейронов, облегчая высвобождение потенциала действия и изменяя возбудимость рецепторов NMDA. Кроме того, tDCS может усиливать динамические синаптические связи, связанные с задачей. Эффект от одного сеанса tDCS длится от 60 до 90 минут. В то время как при повторении стимуляции от 10 до 20 сеансов было обнаружено, что эффекты сохраняются до 3 месяцев после окончания сеансов стимуляции.

Основной проблемой при применении tDCS у пациентов с DOC является вариабельность индивидуальной поведенческой реакции. Действительно, в предыдущих исследованиях, проведенных Coma Science Group и другими группами, процент респондентов в разных исследованиях был непостоянным. Как указано выше, респондент — это пациент, у которого появились новые признаки сознания после применения активной tDCS, которые никогда не наблюдались ни до, ни до, ни после имитации стимуляции. Однако, учитывая специфику перекрестных дизайнов, используемых в этих исследованиях, это определение было недавно обновлено как пациент, у которого впервые после применения активной tDCS появился новый признак сознания.

Следующие шаги по оптимизации приложений tDCS включают в себя лучшую идентификацию респондентов tDCS заранее. С этой целью Тибо и его коллеги провели ретроспективное исследование, сравнивая профили структурной и метаболической нейровизуализации пациентов, которые ответили на tDCS (n = 8), и пациентов, которые не ответили (n = 13), с помощью данных структурной МРТ T1 и 18. -эмиссионная томография с положением фтордезоксиглюкозы. Результаты показали более выраженную атрофию у нереспондеров в областях, включая левую ДЛПФК, медиально-префронтальную кору и левый таламус, по сравнению с респондерами. Те же области, а также таламус были гипометаболическими у не ответивших на лечение по сравнению с ответившими. Это свидетельствует о том, что ответ на tDCS требует хотя бы частичного структурно-метаболического сохранения в стимулируемой области, а также в подкорковых областях мозга, отвечающих за внимание и рабочую память. Позже авторы использовали тот же образец и ретроспективно проанализировали связь ЭЭГ мозга в состоянии покоя. Результаты показали более высокую тета-центральность у респондеров (по сравнению с нереспондерами), что означает, что этот новый биомаркер можно использовать для прогнозирования ответа tDCS у пациентов с DOC (Thibaut et al. 2018). Еще одним ключевым компонентом реакции является время стимуляции. Действительно, у пациентов с DOC обычно наблюдаются колебания бдительности, влияющие на их реакцию на любые внешние раздражители. Пациенты с MCS даже демонстрируют периодичность этих колебаний в 70 минут (диапазон 57-80), что сравнимо с колебаниями внимания, наблюдаемыми у здоровых людей, в то время как у пациентов с VS такого типа периодичности нет. Пиарулли и его коллеги использовали спектральную энтропию, измеренную с помощью ЭЭГ покоя, чтобы подчеркнуть периодичность ее колебаний, и предположили, что вариабельность спектральной энтропии ЭЭГ при MCS может отражать колебания сознания, ранее описанные в этой популяции. Таким образом, введение tDCS в определенные временные окна (т.е. периоды низкого или высокого возбуждения) может влиять на его клиническую эффективность у пациентов с MCS, поскольку известно, что положительные эффекты tDCS зависят от состояния нервной системы головного мозга. С этой целью последние достижения в области информационных технологий позволяют реализовать установку с обратной связью, в которой сложные вычисления выполняются в режиме реального времени. Использование этой технологии для достижения определенных уровней бдительности при tDCS у пациентов с MCS может дать представление о закономерностях реагирования на это лечение и оптимизировать будущие приложения.