Динамика спектральных характеристик электроэнцефалограммы при применении транскраниальной магнитной стимуляции у больных c резистентными депрессиями

Прогресс нейронаук в последние 20 лет определил развитие новых подходов к стимуляции мозга. Исходя из представления о функционирующем мозге как своеобразном электрохимическом органе, его ритмическая стимуляция может опосредованно оказывать терапевтический эффект, корректируя патологически измененную функциональную активность [1—3]. Стимуляция позволяет «навязывать» мозгу ритм, минуя периферические отделы сенсорных систем и непосредственно меняя функциональную активность нейронов. Среди достаточно большого числа терапевтических подходов транскраниальная магнитная стимуляция (ТМС) уже заняла определенные позиции в области терапии психических расстройств.

ТМС— метод циклического воздействия на головной мозг магнитными импульсами с различными физическими параметрами стимуляции. Магнитные импульсы образуют в тканях мозга локальные электрические токи индуктивности, которые в свою очередь вызывают деполяризацию нейронов. При этом вызванные стимуляцией функциональные изменения сохраняются и после процедуры. Курсовое применение ТМС позволяет достичь более стойких изменений функциональной активности. Для более точного, прицельного наведения ТМС, в том числе в соответствии с результатами многоканальной ЭЭГ, используется нейронавигация, совместимая с магнитным стимулятором. За прошедшие 15 лет было проведено достаточно большое количество исследований по применению ТМС при психических и неврологических заболеваниях. Основной мишенью для ее применения признаны депрессии, в том числе терапевтически резистентные [3—7]. Методические принципы проведения ТМС до недавнего времени существенно не менялись [1, 8—10]. Не менялись и представления в отношении «когнитивной» безопасности ТМС, которая по влиянию на когнитивные функции существенно превосходит электросудорожную терапию [11, 12]. Более того, имеются данные об улучшении ряда когнитивных показателей после курса ТМС [3, 13]. В последнее время отмечаются попытки подбирать индивидуальные параметры стимуляции для конкретного пациента [1, 3, 14]. Этот подход основан на более глубоком понимании как нейрофизиологических эффектов ТМС, так и собственно патобиологических процессов при психических расстройствах [15—18]. Возможность персонификации методик ТМС с поиском индивидуальных клинических и нейрофизиологических предикторов эффективности может позволить существенно оптимизировать терапию. Исследования в данной области являются также своеобразным катализатором для изучения пластичности мозговых структур при депрессиях и других психических расстройствах [19, 20].

Анализ ЭЭГ больных, начиная с 30-х годов прошлого века, в том числе осуществленный и отечественными исследователями, показал, что биоэлектрическая активность мозга в случаях депрессивных расстройств характеризуется полиморфизмом, обусловленным выраженностью доминирующего аффекта, нозологической принадлежностью депрессивных состояний, типом течения заболевания и используемой терапией [21—23]. В большинстве так называемых нейрофизиологических или электроэнцефалографических моделях депрессии в качестве одного из облигатных признаков описывается наличие функциональной асимметрии передних отделов мозга, в том числе префронтальных, со снижением биоэлектической активности этих областей левого полушария [24—26]. Эти изменения в определенной степени сохраняются у пациентов с депрессией и в эутимном состоянии [27—29]. Достаточно распространенной является гипотеза о наличии особого «нейрофизиологического диатеза» у лиц с высоким риском развития депрессии в течение жизни [29]. Он характеризуется нарушением непрямых функциональных нейрональных связей в левых передних областях мозга и проявляется снижением функциональной активности ЭЭГ в этих регионах [24, 29]. Кроме того, отдельным важным фактором, дополнительно влияющим на функциональную активность мозга и соответственно показатели ЭЭГ, является фармакотерапия [21].

Приведенные данные определяют актуальность проведения исследования ТМС при депрессиях в условиях одновременной записи ЭЭГ. Проводившиеся ранее такие исследования осуществлялись преимущественно на здоровых либо пациентах с неврологическими заболеваниями. Их задачами являлось изучение физиологических эффектов ТМС, а также картирование мозга.

Цель настоящей работы — определение особенностей спектральных характеристик ЭЭГ у больных при фармакологически резистентных депрессиях и выявление динамики этих показателей при применении ТМС.

Отбор больных в исследование проводился на основании следующих критериев: наличия депрессивной симптоматики — не менее 20 баллов по шкале Гамильтона (HAMD-17); соответствия течения заболевания критериям диагностики депрессивного эпизода по МКБ-10 (единственный депрессивный эпизод — F32; рекуррентная депрессия — F33; депрессия при биполярном расстройстве  — F31); отсутствия эффекта от двух последовательных курсов терапии адекватными дозами антидепрессантов, различающимися по механизму действия (не менее 4 нед каждый).

Для проведения исследования в соответствии с указанными выше критериями были отобраны 32 больных. Средний балл по шкале НАМD составил 26,08±3,1. Длительность течения депрессивного эпизода до начала проведения ТМС составляла от 3 мес до 2,5 лет и в среднем по группе была более 1 года (14,73±2,1 мес).

До начала исследования больные продолжали получать ранее неэффективную терапию антидепрессантами, однако дозы препаратов постепенно снижались на 30—50% от исходного уровня и не превышали средние терапевтические значения.

ТМС проводили по циклической методике на магнитном стимуляторе Нейро-МС («Нейрософт», Иваново). Для терапевтических процедур применяли двухкольцевую катушку типа «бабочка», обеспечивающую максимальную локальность стимуляции. Стимуляцию осуществляли на проекцию левой префронтальной коры, соответствующей ЭЭГ-зоне F7. Курс лечения состоял из 15 ежедневных процедур магнитной стимуляции (за исключением выходных). За время одной процедуры больной получал 20 циклов стимулов частотой 15 Гц с длительностью 6 с и интервалами в 60 с между отдельными циклами. Продолжительность сеанса составляла 20 мин.

ЭЭГ регистрировали с помощью аппаратно-программного комплекса для топографического картирования электрической активности мозга НЕЙРО-КМ (Россия) с полосой пропускания от 0,5 до 45 Гц и постоянной времени 0,3 с. Запись ЭЭГ осуществляли монополярно от симметричных лобных (F3, F4), центральных (C3, C4), теменных (P3, P4), затылочных (О1, O2), передне- (F7, F8), средне- (T3, T4) и задневисочных (Т5, Т6) корковых зон (схема 10—20%, четные каналы — отведения от корковых зон правого полушария, нечетные — левого). Референтным электродом служили объединенные ушные клипсы. Частотно-амплитудные характеристики и топографическое распределение ритмов ЭЭГ определяли с помощью спектрального анализа ЭЭГ методом быстрого преобразования Фурье с усреднением не менее 30 эпох по 2 с. Последующее картирование осуществлялось по системе BRAINSYS (Россия).

При сравнении параметров ЭЭГ больных с показателями практически здоровых (n=50), а также выявлении динамики ЭЭГ под влиянием терапии использовали приведение значений к «нормализованному» типу через логарифмические показатели величины Ln спектральной мощности (CM) с последующим вычислением различий по t-критерию Стьюдента.

В изучаемой группе больных до начала проведения ТМС ЭЭГ были преимущественно дизритмичного типа (при нивелировании регионарных различий по α-индексу) с разной степенью выраженности редукции α-ритма, на фоне которой более четко обозначалась диффузная медленноволновая активность. Однако спектральный анализ ЭЭГ показал, что среди усредненных значений структуры ЭЭГ больных (рис. 1), так же как у здоровых, наиболее высокие значения имел параметр СМ α-ритма, его диапазон в различных корковых зонах варьировал от 70,5 до 11,6 мкВ².

Фокус α-ритма определялся в затылочных областях, где содержание ритма достигало 55,9% от совокупности мощности всех спектральных полос. Однако межполушарный баланс генерации α-активности у больных был изменен по сравнению с нормой. В правом и левом полушариях значения СМ были почти равны: в левой затылочной области СМ α-ритма равна 70,5 мкВ², а в симметричной зоне правого полушария — 68,1 мкВ², т. е. отмечалась сглаженность межполушарной асимметрии по α-индексу. Процентная доля α-ритма в затылочных областях также выявляла отклонения от нормы в виде нивелирования межполушарных различий. Этот показатель в левом полушарии равен 55,9%, в правом — 55,6%. Такого типа нивелирование межполушарных различий отмечалось в теменных (39,9 и 41,1 мкВ², показатели левого и правого полушария соответственно) и центральных (28,1 и 30,8 мкВ²) областях. В лобных и височных областях параметры мощности α-ритма были несколько ниже (от 25,8 до 11,6 мкВ²), а асимметрия указывала на преобладание α-ритма в корковых зонах правого полушария. Поэтому среднее значение СМ по всем корковым зонам, как показано на рис. 1, справа были немного выше. Снижения средней частоты (СЧ) α-ритма у больных по сравнению с контролем не выявлено. Диапазон вариабельности этого параметра составлял от 9,8 до 9,9 Гц. Наибольший показатель наблюдался в затылочных, средне- и задневисочных областях.

θ-Ритм в структуре ЭЭГ больных в различных корковых зонах составлял от 10 до 20% суммарной мощности ритмов. Наименьшим процент (11,9—12,4) был в затылочных областях, наибольший (17,9—19,1) — в лобных. Абсолютная С.М. θ-активности варьировала от 5,5 мкВ² (в передневисочной области левого полушария) до 14,8 мкВ² (в лобной области правого полушария). Наиболее значительная асимметрия θ-ритма отмечена в средне- и передневисочных областях: в правом полушарии параметр был выше (8,0 и 7,9 мкВ² соответственно в передне- и средневисочной областях), чем в левом (5,3 и 5,5 мкВ²) (рис. 2). Эти данные могут указывать на более значительное влияние мезодиэнцефальных стволовых структур на правую височную корковую зону по сравнению с симметричной областью левого полушария. Средняя частота θ-ритма составляла 5,7—5,6 Гц.

δ-Ритм по процентной составляющей был почти такой же, как θ-диапазон. Так же как θ-ритм, процент δ-составляющей был более низким в задних корковых отделах (12,9 и 12,8% слева и справа в затылочных областях, 15,4 и 14,6% слева и справа в задневисочных областях), а наиболее высок — в лобных (19,1% слева и 20,4% справа) и передневисочных (20,5 и 18,3%) отведениях. Диапазон вариабельности абсолютной СМ δ-ритма варьировал от 13,3 мкВ² (в правой лобной области) до 5,2—7,2 мкВ² (в височных областях).

β1-Диапазон составлял от 12,3 до 16,4% суммарной мощности ритмов ЭЭГ. Эта незначительная вариабельность процентной мощности β1-ритма отражала равномерно диффузное представительство ритма во всех областях (рис. 3). Абсолютная С.М. также варьировала в небольшом диапазоне: от 12,1 до 4,2 мкВ². При этом наиболее низкие значения были характерны для передне- и средневисочных областей, а высокие — для теменно-затылочных. В отличие от медленноволновой активности типа θ- и δ-, асимметрия β1-ритма была незначительной. СЧ β1 составляла 16,4—16,5 Гц.

β2-Диапазон ЭЭГ по процентному соотношению к суммарной мощности ритмов ЭЭГ был близок к β1-диапазону и составлял от 3,4 до 7,8%. Следовательно, β-диапазоны, включая β1- и β2-, составляли приблизительно 1/6 СМ всех ритмов ЭЭГ. По абсолютной СМ β2-диапазон менялся от 16,0 до 6,6  мкВ². Так же как β1-диапазон, наиболее низкие значения СМ β2-ритм имел в височных областях. Асимметрия β2-ритма в отличие от медленноволнового диапазона была наиболее четкой в теменных и центральных областях: в левом полушарии индекc СМ выше, чем в правом. В лобных и средневисочных областях межполушарная асимметрия менее выражена, но значения СМ в левом полушарии выше, чем в симметричной зоне правого полушария. Эти данные свидетельствуют о более выраженных явлениях ирритации у больных в передних отделах с акцентом в левом полушарии.

Средние значения СМ ритмов ЭЭГ больных до начала терапии приведены на рис. 1, а отклонения от нормы — на рис. 2 и 3. Достоверное (р<0,05) снижение индекса α-ритма у больных до начала лечения по сравнению с контрольной группой выявлено во всех корковых зонах, но наиболее значительная редукция — в височных и затылочных областях коры, что и обусловливало уменьшение лобно-затылочного градиента в виде сглаженности зональных различий. В затылочных областях было отмечено более выраженное уменьшение по сравнению с нормой α-ритма в правом полушарии, и, как следствие, фокус α-ритма размывался, был представлен в равной мере в левом и правом полушариях. Медленноволновая активность θ- и δ-диапазонов у больных до начала терапии ТМС, так же как и α-ритм, были ниже показателей контрольной группы. Это снижение носило более плавный характер по сравнению с α-активностью. Снижение θ-ритма было представлено на уровне тенденции (кроме F7), а уменьшение δ-ритма достигало уровня достоверности (р<0,05). Пиковые отклонения от нормы параметра δ-ритма выявлены в височных зонах левого полушария (F7 и T3), что отражало нарушение межполушарного баланса функциональной активности височных зон с бóльшим снижением тонуса левого полушария. Быстроволновая активность β1-, β2- и γ-диапазонов у больных до начала лечения ТМС, так же как медленноволновые спектры ЭЭГ, отражала однонаправленный характер отклонений от нормы. Снижение отмечалось во всех корковых зонах, но более значительным было в затылочных и височных областях.

Аналогичное сравнение параметров ЭЭГ больных после курсового лечения ТМС с показателями контрольной группы выявило различную динамику отдельных диапазонов ЭЭГ (рис. 4 и 5).

СМ α-, θ- и δ-диапазонов превышала показатель нормы во всех корковых зонах. Наиболее динамичен α-ритм — значения СМ были достоверно (р<0,05) выше контрольных значений. Более выраженное усиление α-активности в затылочных корковых зонах по сравнению с фронтальными и центральными областями обусловливало четко выраженные зональные особенности ЭЭГ с фокусом α-ритма в каудальных отделах коры. Отмечен правосторонний акцент фокуса α-ритма, что характерно для ЭЭГ практически здоровых. Нарастание δ-активности под влиянием терапии, так же как и α-ритма, достигало уровня достоверности (р<0,05), но носило более диффузный характер. При этом в височных зонах левого полушария (F7, T3) усиление δ-активности у больных по сравнению с нормой было более выражено, что отражает большее функциональное снижение этих областей по отношению к симметричным зонам правого полушария. Усиление θ-активности под влиянием ТМС до уровня, превышающего норму, было меньше, чем динамика α- и δ-диапазонов. В большей степени θ-ритм усиливался в височных областях. Быстроволновая активность β1-, β2- и γ-диапазонов после ТМС оставалась ниже нормы в задневисочных зонах и средневисочной области правого полушария. В остальных областях уровень представленности этих ритмов достигал нормы без достоверного ее превышения, кроме γ-диапазона в отведениях О1, О2 и F7.

Таким образом, у больных под влиянием ТМС было выявлено изменение генерации всех частотных диапазонов ЭЭГ. Лидирующим в этой динамике является α-диапазон, усиление которого не только купирует дефицит α-ритма ЭЭГ у больных до начала терапии ТМС, но и превышает норму. Более выраженное возрастание α-активности в затылочных зонах нормализует зональные различия ЭЭГ.

Для того чтобы ответить на вопрос — за счет какой частотной полосы α-диапазона осуществляется максимально выраженная перестройка в затылочных областях, был проведен анализ динамики α-ритма под влиянием ТМС при квантовании в 1 Гц (рис. 6).

Анализ структуры α-ритма по показателю абсолютной СМ показал, что СМ ни одной частотной полосы не снижается под влиянием ТМС. В увеличении мощности ритма участвовали все частотные полосы α-ритма, но наибольшая динамика была отмечена в диапазоне 9—10  Гц в правом полушарии. Этот диапазон является доминирующим в структуре α-ритма и обеспечивает его мономодальность.

Согласно существующим представлениям, медленноволновая активность важна для дистантного объединения мозговых структур в функциональные динамические системы, а высокочастотные колебания ЭЭГ обеспечивают взаимодействие внутри локальных нейронных сетей. Более того, полагают, что интеграция удаленных участков мозга при когнитивной деятельности происходит на основе взаимодействия более медленных ритмов с β- и γ-осцилляциями. Кроме того, θ-ритм участвует в функциональном объединении субсистем, связанных с формированием и воспроизведением мнестических образов [1, 4, 15, 21, 24].

Приведенные выше данные позволяют сделать следующие выводы. При проведении ТМС с локальной стимуляцией ответная реакция ЭЭГ носит генерализованный характер и включает перестройку всех частотных диапазонов электрической активности мозга. Наиболее динамичен при ТМС α-ритм — его индекс возрастает во всех корковых зонах, но в большей степени усиление α-активности отмечается в затылочных областях коры, формируя тем самым в этих зонах фокус α-ритма и обусловливая более четкие зональные особенности ЭЭГ. Синхронно с усилением α-ритма под влиянием ТМС увеличивается выраженность медленноволновой активности θ- и δ-компонентов ЭЭГ, что свидетельствует о снижении функциональной активности корковых зон.