Живолупов C.А.

Кафедра нервных болезней Военно-медицинской академии, Санкт-Петербург

Самарцев И.Н.

Кафедра нервных болезней Военно-медицинской академии им. С.М. Кирова, Санкт-Петербург

Сыроежкин Ф.А.

Кафедра нервных болезней Военно-медицинской академии им. С.М. Кирова, Санкт-Петербург

Современная концепция нейропластичности (теоретические аспекты и практическая значимость)

Журнал: Журнал неврологии и психиатрии им. С.С. Корсакова. 2013;113(10): 102-108

Просмотров : 4

Загрузок :

Как цитировать

Живолупов C. А., Самарцев И. Н., Сыроежкин Ф. А. Современная концепция нейропластичности (теоретические аспекты и практическая значимость). Журнал неврологии и психиатрии им. С.С. Корсакова. 2013;113(10):102-108.

Авторы:

Живолупов C.А.

Кафедра нервных болезней Военно-медицинской академии, Санкт-Петербург

Все авторы (3)

На протяжении многих десятилетий неврология была «скована» псевдонаучной догмой - «нервные клетки не восстанавливаются» и представлением о «статичности» функциональной организации нервной системы [29]. Однако в 1998 г. шведские ученые впервые в опытах на мышах получили доказательства того, что новые нейроны продолжают появляться на протяжении всей жизни организма, по крайней мере, в гиппокампе - структуре мозга, отвечающей за память и обучение. Полученные недавно результаты [75] посмертного радионуклидного исследования образцов гиппокампа 55 людей показали, что как минимум треть клеток гиппокампа регулярно обновля­ется; при этом ежедневно в этой области рождаются примерно 1400 новых нейронов, и процесс этот происходит до самой смерти человека.

Приведенные данные являются краеугольным камнем концепции нейропластичности [3, 5, 6], которая представляет собой совокупность различных процессов ремоделирования нейроноглиального комплекса (реорганизация корковых полей, рекрутинг, синаптогенез, нейроногенез, спрутинг), направленных на оптимизацию функционирования нейрональных сетей [29].

В процессах нейропластичности могут быть выделены 2 профиля.

I. Адаптивный профиль, играющий главную роль в таких процессах, как филогенез, онтогенез - формирование новых синаптических связей при обучении, а также поддержание функционирования уже существующих нейрональных сетей - так называемая первичная (естественная) нейропластичность [30]; восстановление утраченных функций после повреждения структур периферической или центральной нервной системы - посттравматическая/постинсультная нейропластичность [80] и гомео­статическая нейропластичность [78].

II. Маладаптивный профиль, который лежит в основе развития некоторых патологических состояний (хронические болевые синдромы, эпилепсия и др. [10]) (см. рис. 1 на цв. вклейке).

Рисунок 1. Картирование головного мозга у пациентов с хронической болью (фантомный болевой синдром, хроническая головная боль напряжения, хроническая люмбалгия и мигрень). Отмечено значительное снижение объема серого вещества в определенных зонах головного мозга по сравнению со здоровыми (выделено желтым), что свидетельствует о наличии не только первичной, но и вторичной транснейрональной дегенерации как результата длительной патологической афферентной импульсации (маладаптивная нейропластичность).

Доказательством существования нейропластичности является множество экспериментов, проведенных на животных за последние 20 лет, которые показали, что морфофункциональная организация нейрональных структур коры головного мозга может быть подвержена модуляции в процессе обучения, а также при повреждениях периферической и центральной нервной системы (ПНС, ЦНС) [2].

Ремоделирование структуры соматосенсорных проекционных зон в коре головного мозга было изучено при периферической сенсорной депривации, такой как деафферентация при местной анестезии, травмах периферических нервов, ампутации конечностей [2, 52]. При этом проекционная область коры головного мозга, соответствующая «денервированному» кожному рецептивному полю, становилась восприимчивой для сенсорной импульсации из прилежащих дерматомов - феномен расширения корковых полей (см. рис. 2 на цв. вклейке).

Рисунок 2. Реорганизация соматосенсорных проекционных зон в коре головного мозга при пересечении периферических нервов.
Причем, если данный процесс является острым (происходит в течение минут), то в его основе, по всей вероятности, лежит активация «молчащих» внутрикорковых связей. Указанная реорганизация корковых полей может быть обратимой (сохраняющейся в течение часа, что ставит под вопрос ее адаптационную ценность) и устойчивой (за счет процесса ремоделирования нейрональных структур в последующие месяцы) [68]. Сходные изменения наблюдаются в первичной моторной зоне коры головного мозга (М1) при травматической аксонотомии [8, 73].

Повреждения коры головного мозга в области первичной проекционной соматосенсорной зоны приводят к перераспределению утраченных корковых представительств как в близлежащие, так и в отдаленные корковые поля. Так, было установлено [81], что у обезьян после церебрального инсульта с захватом зоны 3b восстановление центральной проекции, соответствующей кончикам пальцев верхних конечностей, имеющих большое значение в поведенческих реакциях, происходило в новом месте зоны 3b. Более того, у обезьян, которые приобрели в процессе тренировок определенные сенсомоторные навыки, было выявлено расширение коркового представительства пальцев верхних конечностей за счет зоны 1, а также появление проекции кожной чувствительности с области кончиков пальцев в зоне 3а - в тех зонах, которые до этого момента отвечали лишь за проприоцептивные стимулы. Эти данные подтверждают наличие постинсультной нейропластичности, которая стимулируется в процессе реабилитации [6].

Сходные процессы реорганизации структур наблюдаются при повреждении двигательных центров: после формирования очага инсульта в зоне М1 коры головного мозга, отвечающей у обезьян за кисть, вскоре было выявлено появление моторного представительства этой области в зоне проекции локтя и плеча [70]. Особая роль вновь образованного представительства зоны М1 в локомоции была доказана путем ее обратимой инактивации с использованием агониста ГAMK мусцимола: возникало резкое угнетение целенаправленных движений в противоположной кисти; при этом в ипсилатеральной кисти изменений двигательного стереотипа не наблюдалось [70]. В то же время, при инактивации премоторной зоны и обеих дополнительных моторных областей коры ипсилатерально повреждению какого-либо изменения паттерна движений не происходило [46].

Нейропластические процессы, аналогичные описанным, были выявлены при обучении животных двигательным навыкам, когда происходило расширение области коркового представительства задействованных мышц [55]. Установлено, что после повреждения зоны М1 (например, в результате инсульта) некоторые реабилитационные приемы, такие как выполнение активных движений «с сопротивлением», способны реорганизовать нейроглиальные ансамбли интактной коры, прилежащей к очагу, что, возможно, играет важную роль в восстановлении двигательных функций за счет активизации структур неповрежденной коры. Этот феномен получил название «рекрутинг» [55]. Недавние исследования на здоровых волонтерах показали, что в головном мозге существуют множественные представительства одних и тех же мышечных групп, иерархическим образом организованные и перекрывающие друг друга в пределах первичной сенсомоторной области коры [31]. Так, в соответствии с анатомическими, нейрохимическими и функциональными критериями область М1 разделена на два поля (переднее 4 и заднее 4). Установлено, что заднее поле задействовано в большей степени при выполнении тонких движений [24]. Отдельные участки в пределах области М1 отвечают за функцию конкретных мышц, в то время как другие координируют работу различных мышечных групп в процессе поддержания определенных поз и выполнения более сложных движений, в особенности требующих участия обеих рук. Таким образом, центральное представительство мышц и, соответственно, движений организовано в коре головного мозга по мозаичному принципу, что облегчает нейрональные перестройки в области М1 при обучении [11].

Современная концепция нейропластичности включает несколько гипотез, касающихся разных уровней организации нервной системы. Процесс первичной (естественной) нейропластичности происходит на нескольких этапах развития организма: а) в период цито- и гистогенеза в ходе пролиферации и специализации дендритов и аксонов; б) в период клеточной миграции, дифференцировки и синаптогенеза; в) на этапе формирования зрелых нейрональных сетей, что сопровождается апоптозом, аксональной регрессией, деградацией клеток и синапсов (см. рис. 3 на цв. вклейке).

Рисунок 3. Нейропластические изменения в период развития нервной системы.

Последний этап позволяет «расформировать» невостребованные нейронные ассоциации, повышая специфичность и эффективность каждой действующей нейрональной цепи в отдельности, особенно, в соответствии с концепцией D. Hebb [29], при обучении, основанном на повторении [1].

Стержневым компонентом нейропластичности является синапс, который представляет собой не статическое, а динамическое образование, являющееся главным действующим вектором функциональных изменений [23].

В соответствии с правилом D. Hebb [29], утверждающим, что в основе обучения и запоминания при повторении заданий лежит изменение синаптической активности одновременно задействованных нейронов, было показано, что при овладевании моторным навыкам посредством долговременной потенциации происходит активация горизонтальных связей в зоне М1, контралатеральной по отношению к тренируемой конечности [63]. При этом основу «гомеостатической» нейропластичности составляют механизмы синаптической стабилизации, реализуемые посредством регуляции активности рецепторов альфа-амино-3-гидрокси-5-метил-4-изоксазолепропионовой кислоты (АМРА) [38, 79]. В процессе обучения нейропластические изменения корковых рецептивных полей сопровождаются реорганизацией работы синапсов, что, предположительно, лежит в основе ремоделирования нейрональных сетей.

Ранние структурные преобразования (количество, размер и форма дендритов), возникающие через некоторое время после повреждения головного мозга, связаны, по всей вероятности, с синтезом новых белков, а также с действием ряда факторов роста и нейротрофинов [58]. Как отдельный механизм «гомеостатической» нейропластичности была выделена роль AMPA-рецепторов и интегринов в закреплении произошедших морфологических изменений [6, 9].

Установлено, что некоторые синапсы способны к регуляции собственной активности - явление, получившее название «метанейропластичность» [22], при этом повторная стимуляция пресинаптической мембраны способствует усилению (или уменьшению) влияния на постсинаптический нейрон [50]. Этот процесс позволяет осуществлять регулирование траффика сенсомоторной импульсации в нейрональных системах и объяснить такие феномены, как долговременная потенциация и долговременная депрессия.

Долговременная потенциация (ДП) - длительное повышение синаптической активности после кратковременной интенсивной стимуляции; в некоторых случаях такая стимуляция вызывает резкое усиление синаптической активности с последующим быстрым снижением до исходного уровня - этот механизм, который был обнаружен в гиппокампе и смоделирован также в зоне М1, играет важнейшую роль в обучении и запоминании [5];

Долговременная депрессия (ДД) - противоположный потенциации процесс, лежащий в основе когнитивных нарушений и диашиза при черепно-мозговых травмах и острых нарушениях мозгового кровообращения. Термин «диашиз» употребляется для описания процессов, лежащих в основе функциональных нарушений, происходящих непосредственно после повреждения головного мозга. Под ним подразумевается совокупность электрофизиологических, метаболических и гемодинамических изменений структур, расположенных на отдалении от места локального поражения [19], последующее разрешение которых может быть этапом спонтанного восстановления [3].

В свете сказанного выше, нейропластичность можно представить, как изменение биоэлектрической активности изолированных нервных клеток и синаптических связей в системе взаимодействующих центров. При этом одним из важнейших процессов, лежащих в основе оптимального моделирования нейрональных сетей, является синхронная активизация их определенных составляющих [42]. Например, для достижения значимой реорганизации структуры первичного коркового представительства слухового анализатора необходима абсолютная синхронность между временными параметрами переменной электростимуляции базальных ганглиев и звуковыми стимулами [37]. Более того, динамическая организация значимых зон с множеством представительств одной и той же функции в разных участках определенной области («функциональные излишки») позволяет компенсировать нарушение функции у пациентов при инсульте. Это происходит за счет феномена локальной гипервозбудимости, способствующей активизации соседних «запасных» участков [11, 48]. При обширных некротических очагах процесс восстановления функций лишь за счет активизации «запасных» регионов вряд ли будет достаточным. Поэтому возможно вовлечение других зон конкретной функциональной сети: во-первых, расположенных вокруг очага повреждения, а, во-вторых, отдаленных зон ипсилатерального полушария [62]. Вероятна также активизация функционально гомологичных структур противоположного полушария [6, 21]. В том случае, когда ишемический очаг захватывает множество значимых центров внутри функциональной сети, возможна активизация структур, изначально не связанных с данной конкретной функцией - перекрестно-модальная нейропластичность [41]. Так, пациенты с врожденной слепотой обладают повышенной слуховой пространственной ориентировкой вследствие дополнительной активизации участков зрительной коры при звуковой стимуляции [64, 65]. В то же время у пациентов с врожденной глухотой при раздражении зрительного анализатора активизируется слуховая зона коры [21, 38]. Как у слепых [71], так и у глухих [44, 68] больных отмечается повышенная тактильная чувствительность с возбуждением соответственно зрительной или слуховой коры при выполнении соматосенсорных заданий (см. рис. 4 на цв. вклейке).

Рисунок 4. ТМС-картирование головного мозга у пациентов со слепотой. Активизация коры затылочной доли, включая первичную зрительную зону, при выполнении тактильных заданий (Z-величина – уровень активности).
Была также выявлена тесная взаимосвязь между сенсорной депривацией и когнитивными функциями, возникающая, по всей вероятности, вследствие наличия обширных функциональных связей в головном мозге [54, 79]. Другим открытием, подтверждающим функционально адаптивную ценность сенсорного замещения, было выявление снижения тактильной чувствительности при транскраниальной магнитной стимуляции (ТМС) области зрительной коры у слепых пациентов, в то время как у здоровых такого феномена не отмечалось [3, 11, 12]. Подобные сведения могут помочь прогнозировать успех применения сенсорных имплантов: наименее эффективным будет использование кохлеарных имплантов у глухих пациентов с развитой перекрестно-модальной нейропластичностью [43], так как в этом случае возможен рекрутинг значительных участков слуховой коры в функциональные сети анализаторов другой модальности.

Одним из наиболее важных параметров рассмотренной мозаичной структуры являются ее временны'е характеристики. Многочисленные электрофизиологические исследования показали изменение активности изолированных нейронов сенсомоторной коры после обучения, а также изменения осцилляции нейрональной активности в этой же области при выполнении двигательных упражнений [72]. Наблюдаемые осцилляторные феномены могут отражать синхронную активность нейронов коры, а также, возможно, способствовать модификации нейрональных ансамблей, вовлеченных в двигательный акт посредством модуляции взаимоотношений между их времен­ны'ми параметрами [13]. Так, в основе речевых и когнитивных процессов лежат пространственно-временны`е взаимоотношения параллельно функционирующих корково-корковых и корково-подкорковых нейрональных сетей: в них происходит одновременная или же последовательная активизация мозаичных иерархически организованных областей, функциональная значимость которых крайне вариабельна и индивидуальна [51]. При выполнении функциональных нейровизуализационных исследований головного мозга в период обучения двигательным навыкам была выявлена активизация зон, расположенных в непосредственной близости от основной моторной области [8], - данный факт свидетельствует о рекрутинге прилежащих к двигательной коре участков и способствует облегчению процесса обучения. Подобный феномен может быть кратко- или долговременным. Эти наблюдения подтверждают более сложную роль первичной сенсомоторной области, чем просто контроль над движениями, а именно - обучение моторным навыкам, создание внутренних образов.

Стабильность работы корковых нейрональных сетей головного мозга, связанных между собой динамическими функциональными связями, поддерживается работой ингибиторных вставочных ГАМК-нейронов. В нормальных условиях эти нейроны блокируют горизонтальные связи, в особенности между пирамидными клетками. Во время сенсорной депривации или обучения ингибирование подавляется, и внутрикорковые связи становятся функционально активными, что лежит в основе кратковременных нейропластических изменений. Этому процессу также способствуют особенности таламо-корковых связей и механизмов, лежащих в основе быстрого изменения уровня возбудимости нейронов и синапсов при модуляции ГАМК-ингибирования [47]. Значительную роль в модуляции нейрональной активности играет нейроглия. Глиальные клетки способны обмениваться между собой информацией с помощью потока межклеточного кальция, щелевых контактов, а также химических мессенджеров. Более того, астроциты представляют собой важнейшие элементы нейро-сосудистого барьера, регулирующего энергетический метаболизм мозга. За счет высвобождения нейротрансмиттеров и других внеклеточных сигнальных молекул глия способна регулировать возбудимость нейронов, а также модулировать активность синаптической передачи в нейрональных сетях в целом (см. рис. 5 на цв. вклейке) [20].

Рисунок 5. Роль глиальных клеток в модуляции нейропластических изменений головного мозга: а - регуляция апоптоза в онтогенезе; б - регуляция нейроногенеза; фагоцитоз нефункционирующих нейронов; в - контроль «синаптического гомеостаза»: модулирование активности синапсов, сокращение числа пресинпатических терминалей и дендритических шипиков для повышения эффективности нейросети, удаления избыточных связей (прунинг); г - маладаптивная нейропластичность.
В период развития головного мозга глиальные клетки играют одну из решающих ролей в координации нейрональной миграции из субвентрикулярной зоны в кору. При этом их строение претерпевает значительные изменения во время миграции, специализации и дегенерации нейронов. Иногда это происходит достаточно быстро (в течение нескольких часов) как в физиологических условиях, так и при патологии [11, 14, 15].

Нейропластичность подразумевает также изменения активности вторичных структур сенсомоторной системы, таких как дополнительная моторная область, латеральная премоторная зона коры, поясная извилина, мозжечок, таламус, островковая и задняя париетальная зона коры. Изменения нейрональных связей в пределах всей функциональной сети также относятся к проявлениям нейропластичности - это было выявлено при оценке соотношения активности между отдаленными областями, регулирующими сенсомоторную функцию [3].

Стратегическим резервом нейропластичности является нейроногенез, который происходит в области обонятельной луковицы [25], зубчатой борозды и даже в новой коре [26]. In vitro нейроногенез наблюдался при использовании полипотентных клеток-предшественниц, полученных из коры височной доли, гиппокампа и подкоркового белого вещества у человека, больного эпилепсией [57]. Эти новые нейроны посредством модуляции синаптических связей, возникновения новых контактов и формирования нейрональных сетей, возможно, играют определенную роль в ходе обучения и запоминания. В процессе посттравматической нейропластичности также возможен нейроногенез. После повреждения коры головного мозга у взрослых мышей in situ в области новой коры, где в обычных условиях не происходит нейроногенеза, образуются клетки-предшественницы нейронов [49]. Сотрудники Лундского университета [77] применили метод клеточного репрограммирования с целью превращения имплантированных в мозг крыс генетически модифицированных астроцитов и фибробластов в нейроны. Этим исследователям удалось добиться трансформации в нейроны и собственных глиальных клеток подопытных мышей. Таким образом, существует возможность использовать эндогенные полипотентные клетки-предшественницы in situ для заместительной терапии нейронов, поврежденных, например, при травме головного мозга [3, 28]. В соответствующих экспериментах на животных и in vitro был выявлен спрутинг аксонов и дендритов, а также неосинаптогенез [2, 27].

В настоящее время изучается влияние некоторых факторов на процесс нейропластичности. Речь идет о нейротрофинах, генной экспрессии [33], влиянии окружающей среды, стрессе и физической нагрузке [13, 33]. Их воздействие изучается, например, в случаях, когда при инсультах происходит повреждение не только первичных проекционных, но и унимодальных ассоциативных зон, способных компенсировать возникшие нарушения, возможна активизация гетеромодальных ассоциативных полей, таких как дорсолатеральный участок префронтальной или интрапариетальной коры [4, 10]. При этом в головном мозге не происходит фактического восстановления утраченных функций, а формируется когнитивная стратегия поведения по максимальной компенсации дефицитарного состояния [69]. Соответствующие морфологические изменения головного мозга можно обнаружить с помощью морфометрических методов исследования, таких как воксел-морфометрия. Они позволили установить, что размеры левой височной доли могут служить анатомическим маркером левополушарной специализации для языковых способностей [34]. Объем первичной моторной зоны, височной доли и передней части мозолистого тела увеличен у музыкантов (см. рис. 6 на цв. вклейке) [74], величина медиально-височных структур может коррелировать со способностью узнавания лиц, а размер гиппокампа увеличен у таксистов, что, по мнению ряда исследователей, связано с развитием способности к пространственно-временному ориентированию [48].

Рисунок 6. Макроскопические изменения головного мозга у музыкантов.

Уплотнение белого вещества лобно-височного тракта обнаруживается в подавляющем большинстве у детей с левым доминантным полушарием, отвечающим за речь: это подтверждает факт этапного и асимметричного взросления в период детства [56]. В 1994 г. J. Ringo и соавт. [61] выдвинули теорию, объясняющую возникновение феномена латерализации функций в головном мозге человека. Она основывалась на том утверждении, что с увеличением массы головного мозга возрастает расстояние между участками коры больших полушарий противоположных сторон (в особенности, принимая во внимание тот факт, что межполушарные комиссуральные волокна имеют достаточно извитую траекторию). Таким образом, создается естественное ограничение, препятствующее межполушарному взаимодействию и способствующее латерализации определенных функций. В ходе других исследований [59] была выявлена пропорциональная речевой латерализации асимметрия между объемами белого вещества правого и левого полушарий у взрослых, что в соответствии с теорией J. Ringo и соавт. подтверждает наличие расширенных внутриполушарных связей у людей с более латерализованными функциями.

Поскольку нейропластичность инициируется внешними и внутренними факторами, возможно определенное управление этим процессом. В частности, реабилитация больных после черепно-мозговой травмы или острого нарушения мозгового кровообращения, по своей сути представляющая повторное выполнение определенных заданий, позволяет стимулировать нейропластичность, что приводит в итоге к закреплению стереотипа одного движения и ингибированию другого.

С помощью методов функциональной нейровизуализации было установлено, что активация сенсомоторных областей коры головного мозга может быть вызвана наблюдением за каким-либо двигательным актом, его мысленным образом или пассивным выполнением какого-либо движения [45]. У пациентов после инсульта сеансы тренировки способны расширить область представительства определенных мышечных групп в зоне М1 коры головного мозга, при этом наблюдается четкая корреляция с увеличением силы и объема моторных навыков [32, 45]. Достаточно перспективным считается использование метода выполнения активных движений «с сопротивлением». Ежедневное 6-часовое проведении подобной процедуры расширяет границу моторной зоны коры. И наоборот, иммобилизация конечностей способна привести к уменьшению зоны ее коркового представительства [76].

Ограничивает применение перечисленных методов то обстоятельство, что до настоящего времени существуют противоречия относительно времени возможного начала проведения реабилитации после инсультов и травм головного мозга. Так, было показано, что активное назначение физиотерапевтических процедур в раннем периоде после травмы головного мозга прогностически ухудшает результат реабилитационных мероприятий [47].

Нет единого мнения и относительно лечения афазии. В ходе ряда исследований была показана эффективность речевой терапии, в то время как по результатам других - существенного улучшения от нее получено не было, что, возможно, отражает различие в интенсивности тренировок [15]. Отмечается, что лечение афазии эффективно при занятиях как минимум 1 ч в день в течение 3 мес, при условии начала речевой терапии сразу же после эпизода церебрального инсульта (таким образом, минимум 90 ч занятий). При этом с помощью методов нейровизуализации, проведенных до и после курса занятий, было выявлено, что в коре головного мозга происходит структуризация речевой зоны, в особенности за счет реактивации зоны Брока и левой надкраевой извилины, а также возможна активизация областей правого недоминантного полушария [60]. В настоящее время для лечения афазии общепринята интенсивная индивидуальная речевая терапия, специфическим образом адаптированная для каждого афатического синдрома.

Изучение влияния фармакологических препаратов на восстановление моторных функций головного мозга после инсульта и травматического повреждения показало, что модуляция движения может быть достигнута при использовании веществ, влияющих на долговременную потенциацию - пароксетина, флуоксетина, нейромидина, лоразепама и др. Некоторые из вышеперечисленных препаратов, например нейромидин, за счет способности блокировать калиевую проницаемость мембраны и временно ингибировать холинэстеразу обладают уникальным свойством многоуровневой нейропротекции холинергических нейронов, что предупреждает нейродегенеративный процесс, вызванный «глутаматной агрессией» во время оксидантного стресса. Кроме этого нейромидин, в отличие от других декарственных средств, за счет влияния на нервную проводимость позволяет повысить интенсивность сенсорной импульсации, что позволяет дополнительно активизировать афферентные системы.

Ряд нейровизуализационных исследований с использованием позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ) показал эффективность некоторых препаратов, способствующих реактивации структур левого полушария, - амфетамина, бромокриптина и пирацетама в лечении речевых расстройств [3, 82].

ТМС вызывает активизацию или же наоборот торможение (в зависимости от частоты стимуляции) определенных зон коры головного мозга за счет долговременной потенциации (см. рис. 7 на цв. вклейке).

Рисунок 7. Расширение зоны функциональной активности серого вещества головного мозга после низкочастотной (1 Гц) ТМС в течение 1 нед.
ТМС способна быстро и на продолжительное время активизировать зону М1. Подобная потенциация облегчает процесс обучения моторным навыкам и проведение реабилитации в целом. И наоборот, у пациентов с дистонией по типу писчего спазма, например, повторная низкочастотная ТМС вызывает торможение зоны М1, что временно нормализует корковые представительства мышц руки в этой области [2]. ТМС способна также модулировать высшие корковые функции - облегчать обучение, узнавание визуальных образов, улучшать память, аналоговое мышление и принятие решений, позволяя реорганизовать нейрональные сети посредством модуляции их связей, что может быть использовано для нейрокогнитивной реабилитации [67]. В некоторых работах [36] было предложено синхронизировать повторную ТМС и ритм биоэлектрической активности по ЭЭГ, в особенности относительно γ-волн, с целью усиления связей внутри функциональных сетей. Причем для усиления влияния на нейропластичность ТМС можно совмещать с различными реабилитационными процедурами или же фармакологическими воздействиями. Напомним, что ТМС находит также свое применение в лечении достаточно разных патологических состояний (депрессия, острая и хроническая боль, эпилепсия, тики и обсессивно-компульсивные влечения при болезни Туретта).

Длительная электростимуляция центральной области коры головного мозга с применением экстрадуральных электродов применяется для модуляции нейрональных функциональных сетей, в особенности при двигательных нарушениях и хронической боли [10]. Высокочастотная электрическая стимуляция глубоко расположенных ядер серого вещества головного мозга способна восстанавливать функцию корково-подкорковых трактов, улучшать двигательную, когнитивную и поведенческую функции при болезни Паркинсона, дистонии, эссенциальном треморе. Длительная стимуляция глубинных структур головного мозга применяется также в случаях труднокурабельной кластерной головной боли, психических заболеваний, в частности компульсивно-обсессивных нарушений, а также при резистентной к лечению эпилепсии [11].

В недавних исследованиях [16] был доказан факт функционального перераспределения корковых полей после оперативных вмешательств на головном мозге, возникающего в результате активизации латентных внутрикортикальных связей. Этот процесс может носить длительный характер, приводя к ремоделированию функциональных связей в ипси- и контралатеральных гемисферах, что было установлено при проведении пре- и постоперационной МРТ головного мозга [40]. Подобная компенсаторная реструктуризация, затрагивающая сенсомоторную и когнитивную функции, была выявлена [4] при резекции первичных речевых, а также ассоциативных уни- и мультимодальных зон, например островковой зоны лобной доли, левой нижней фронтальной извилины, дорсолатеральной префронтальной коры или же задних височных областей.

Оперативные вмешательства запускают каскад компенсаторных механизмов, которые в итоге приводят к активизации латентных нейрональных сетей. Этот феномен лежит в основе проведения повторных хирургических операций, при которых становится возможным удаление больших объемов ткани без развития какого-либо значительного функционального дефицита. Например, известны случаи, когда пациентам в качестве первичного оперативного вмешательства выполнялась субтотальная резекция опухоли головного мозга, прорастающая в значимые проекционные центры коры. Через несколько лет опухоль рецидивировала, и производилась повторная операция с использованием интраоперационного функционального картирования, которое показывало четкую реструктуризацию значимых проекционных центров (сенсорные, моторные и речевые). Таким образом, после первичной операции происходила активизация латентных прилежащих участков, которые брали на себя функцию значимых зон. Это позволило в дальнейшем выполнить тотальное иссечение опухолевой ткани без развития выраженного функционального дефицита [17]. Использование нейропластического потенциала головного мозга позволяет оптимизировать объем хирургического вмешательства в нейроонкологии - например, при операциях на так называемых неоперабельных стратегически значимых зонах с сохранением удовлетворительного качества жизни пациентов [4].

Успешная реализация нейропластичности возможна лишь при сохранности подкорковых связей. Исследование инсультов головного мозга показало, что при поражениях белого вещества развивается стойкий функциональный дефицит [53]. Поэтому в случаях операций в пределах функционально значимых зон головного мозга представляется необходимым использование интраоперационной подкорковой стимуляции для предупреждения развития последующих осложнений, которые всегда возможны, несмотря на наличие достаточно высокого нейропластического потенциала.

Что касается трансплантации нервных клеток, то соответствующие исследования длительное время находились в фазе экспериментов на животных, но результаты некоторых недавних работ [7] позволяют допускать возможность их использования у людей. Примером в этом отношении служат данные об улучшении когнитивных и двигательных функций после трансплантации фетальных нейробластов полосатого ядра головного мозга при болезни Гентингтона. По результатам ПЭТ, это происходит за счет восстановления стриато-кортикальных связей. Также хорошие результаты были получены [6] после пересадки дофаминергических нейронов при болезни Паркинсона, особенно в область скорлупы, при этом выраженность метаболических изменений коррелировала с количеством трансплантированной ткани. Более того, для лечения пост­инсультных двигательных расстройств, возникающих при поражении базальных ганглиев, предлагается использовать трансплантацию культивированных человеческих нейронов. Установлено [66], что улучшение двигательных функций в этом случае отмечается у половины пациентов, а по результатам ПЭТ выявляется корреляция между клиническими данными и степенью изменения регионального метаболизма глюкозы. Исследуется также возможность трансплантации плюрипотентных стволовых клеток, в том числе клеток-предшественниц гемопоэза, способных в зависимости от условий дифференцироваться как в нейроны, так и в клетки глии. Использование стволовых клеток предпочтительно при опухолях головного мозга или после травматического повреждения [39]. Для оптимального применения трансплантации клеток необходима дополнительная стимуляция аксонального роста, ингибирование факторов, играющих негативную роль в процессе регенерации (главным образом формирование глиальных рубцов), а также модуляция иммунного ответа [35].

Таким образом, в основе современных представлений о пространственно-временном функционировании головного мозга лежит концепция нейропластичности, согласно которой нервная система представляется структурой, состоящей из интерактивно распределенных морфологически и функционально динамических глио-нейро-синаптических сетей, способных к модуляции под воздействием внешних и внутренних стимулов. В состав каждой из них входят несколько стратегически важных или доминирующих центров, которые в зависимости от пространственно-временных связей формируют клинический симптомокомплекс или определяют поведенческие реакции. Стабилизация компенсаторно-восстановительного пространственно-временного контура биоэлектрической активности мозга осуществляется посредством гомеостатической нейропластичности, на базе которой развивается адаптивная нейропластичность.

Дальнейшее всестороннее изучение нейропластичности позволит управлять развитием нервной системы, интенсифицировать обучение и функциональное восстановление при повреждениях головного или спинного мозга. Знание же патофизиологических механизмов (на макро- и микроскопическом уровне), лежащих в основе нейропластичности, позволит оптимизировать научно обоснованные терапевтические подходы, направленные на увеличение продолжительности жизни, восстановление утраченных функций и улучшение качества жизни пациентов с заболеваниями и травмами нервной системы.

Подтверждение e-mail

На test@yandex.ru отправлено письмо с ссылкой для подтверждения e-mail. Перейдите по ссылке из письма, чтобы завершить регистрацию на сайте.

Подтверждение e-mail