Нейротон. Занимательные истории о нервном импульсе - Александр Иванович Волошин

получении удовольствия. Повысить уровень β-эндорфина можно не только с помощью электродов, а хорошей музыкой, дружеским общением, прогулкой, наконец, вкусной едой и сексом? Известно, что все эти житейские радости сказываются на здоровье положительно. Ответ на эти вопросы, дала медицина настоящего – ТЭС успешно… забыта!

Транскраниальная магнитная стимуляция

Или не забыта, просто уступила место более продвинутой, я бы сказал – изощрённой терапии.

Транскраниальная магнитная стимуляция (ТМС, англ. Transcranial magnetic stimulation, TMS) – метод неинвазивной стимуляции коры головного мозга магнитными импульсами.

Большую часть истории люди наделяли магниты мистическими свойствами. Не в силах понять их природу, врачи пытались применить их в лечебных целях. Например, Гиппократ использовал магнит для остановки кровотечений и в качестве противовоспалительного средства. Парацельс же магнитным минералом лечил диарею и эпилепсию. А в китайской медицине накладывание магнитных пластин на энергетические зоны с большим успехом пользуются и поныне.

Сегодня, магнитотерапия – это целая группа методов альтернативной медицины, подразумевающих применение статического или переменного магнитных полей.

Американские медики считают магнитотерапию псевдонаучной, объяснения терапевтического влияния фантастическими, а клинические доказательства её эффективности недоказанными. В США магнитотерапию официально не признают, впрочем, как и физиотерапию в целом.

В странах СНГ отношение к магнитотерапии, наоборот, традиционно положительное. Ещё во времена СССР проводились организованные исследования последствий воздействия магнитных полей на организм человека. Сейчас метод используют в профилактике и лечении заболеваний, при проведении ранней и отсроченной реабилитации.

Постоянные магниты остаются в арсенале нетрадиционной медицины. А вот переменные и импульсные магнитные поля используется в медицинских учреждениях довольно широко.

Пользователи этой процедуры полагают, что магнитное поле меняет электрический потенциал клеток организма, тем самым стимулируя его к самовосстановлению.

Объяснение лечебного эффекта от стимуляции нервной ткани переменным магнитным полем основывается на поверхностном понимании явления электромагнитной индукции открытого Майклом Фарадеем (Michael Faraday) в 1831 году.

В XIX веке это было простительно. Французский физик и физиолог Жак Арсен д́Арсонваль (D́Arsonval Jacques Arseen, 1851—1940) занимался изучением влияния электромагнитных излучений на организм человека. В 1896 году он впервые в сугубо исследовательских целях подверг голову человека воздействию достаточно мощного магнитного поля, и даже индуцировал тем самым фосфены – зрительные ощущения, возникающие у человека без воздействия света на глаз.

Внедрение магнитной стимуляции в практику психиатрии стартовало в 1902 году, когда A. Pollacsek и B. Beer, два сверстника Фрейда, получили патент на метод лечения депрессий и неврозов с помощью электромагнитного прибора. Терапевтический эффект они объясняли способностью электромагнита оказывать целительное воздействие путём механического смещения участков головного мозга. Гипотеза о том, что магнитное поле способно наводить электрические токи в нервных тканях, не выдвигалась. Учёные располагая соленоид над головой пациента, даже сумели индуцировать эффект фосфенеза.

Современный этап исследований магнитной стимуляции начался в 1985 году, когда британец А. Баркер (A.Barker) впервые экспериментально продемонстрировал возможность мышечного сокращения, вызванного неинвазивным воздействием переменного магнитного поля на центральную нервную систему.

В 1987 году R. Bickford и M. Guidi впервые заявили о наблюдении кратковременных изменений настроения у пациентов в результате стимуляции двигательных областей коры головного мозга одиночными магнитными импульсами. Это сообщение подстегнуло интерес к исследованиям по влиянию деполяризующих магнитных полей на пациентов с различными неврологическими и психическими заболеваниями.

Первое контролируемое лечение депрессии с помощью ТМС провели M. George и E. Wassermann в 1995 году. А уже в 2008 году на основании исследования опубликованного в журнале Biological Psychiatry магнитная стимуляция была одобрена для лечения депрессии. Однако спустя всего два года FDA отозвало это разрешение, по результатам опубликованной в этом же журнале статьи-опровержения.

В 2018 году FDA транскраниальная магнитная стимуляция была вновь одобрена как метод лечения взрослых пациентов с обсессивно-компульсивными расстройствами, которым не помогло фармакологическое лечение антидепрессантами.

Сегодня ТМС ограниченно применяется в разных странах для экспериментального лечения шизофрении, обсессивно-компульсивных расстройств, депрессии, болезни Паркинсона, эпилепсии, амиотрофического латерального склероза, восстановления после травм спинного мозга, для реабилитации после инсульта.

Но данных клинических исследований пока недостаточно для окончательных выводов об эффективности ТМС при этих заболеваниях.

В Российской Федерации аппаратами ТМС оснащаются стационарные отделения медицинской реабилитации пациентов с нарушением функции центральной нервной системы, включая болезнь Альцгеймера и других заболеваний.

В основе работы стимулятора лежит эффект разряда высоковольтного конденсатора большой ёмкости на мощную электрическую катушку из медного провода. В момент разряда в катушке генерируется магнитный импульс до 4 Тесла, что в десятки тысяч раз мощнее магнитного поля Земли, которое составляет от10—4 до 10—5 Тл. Это поле индуцирует в близко расположенных тканях тела пациента ток, якобы вызывающий нервный импульс.

Какие области мозга, какая площадь или объём подвергается стимуляции? (рис. 21a). Этого учёные не уточняют. Как именно воздействует магнитное поле на нейроны? Тоже неважно. Рекомендации к применению основаны на экспериментах с мощностью магнитного импульса, его формой и типами индукторов.

Рисунок 21. ТМС. А – лечение, B – исследования.

ТМС можно использовать не только для лечения, но и исследовательских целях (рис. 21b). В этом случае фиксируются ответные реакции организма на магнитные стимуляции мозга. Это по сути своей неинвазивный аналог исследований Пенфилда, который изучал открытый мозг раздражая разные его участки электрическим током.

Электроцевтика

Техника становится всё круче: микро, нано, мощь вычислений, новые материалы (биосовместимая мягкая электроника), neural dust – сенсоры размером с песчинку и т. п. Успехи же фармакологии в лечении неврологических расстройств по признанию специалистов остаются кране скромными. При этом все понимают, что тенденция роста заболеваний нервной системы только усилится (старение населения, стрессы современного мира и пр.).

В этих условиях в 2016 году Google сделал ставку на биоэлектронную медицину. В двух словах: биоэлектронная медицина опирается на электрическое воздействие вместо химического. Мишень – главным образом нервные волокна. Таблетки и микстуры должны быть заменены на импланты и электронные стимуляторы. С этой целью дочернее предприятие Google и британский фармацевтический гигант GlaxoSmithKline учредили компанию, сумма сделки $715 млн.

Это знаковое событие – игра вышла на новый уровень. На наших глазах рождается новая стратегия, альтернативная фармакологии. Медицина будет меняться, но не только за счёт генной терапии, о чём любят писать. Она будет меняться путём перехода на новый язык диалога с организмом. Этот язык электрический.

Научившись напрямую взаимодействовать с нейронами, нам не придётся опосредованно воздействовать на организм химическими препаратами на молекулярном уровне.

Здесь кроется ещё один подтекст, более философский: переход от пассивного организма к активному. Не делать работу за него, вводя недостающие вещества, а стимулировать их выработку самим организмом. Включить программу. В том числе по регенерации.

Но и без всякой философии очевидно: направление чрезвычайно перспективное. Объём рынка будет стремительно расти.

Но. Всегда есть повод сдерживать оптимизм. Во всём мире уже пару десятков лет развивается новое направление в медицине – нейромодуляция. Суть её заключается в том, что под кожу больному с неизлечимыми неврологическими патологиями имплантируют устройство. Управляя этим прибором, врачи достигают терапевтического эффекта через изменения активности центральной и периферической нервных систем пациента.

При этом принципиально важно то, что такая нейромодуляция не ставит задачу излечить больного, это корректирующая медицина. Она только улучшает качество его жизни. Болезнь остаётся, а человек получает возможность лишь контролировать её.

Такая своего рода высокотехнологичная «косметическая» неврология.

История развития методов исследования мозга

Чтобы избежать иллюзий и необоснованного оптимизма относительно того что Человечество знает о работе нервной системы придётся остановиться на методах её исследования.

Способ №1– поковыряться непосредственно в мозгах

Всего несколько десятков лет назад у врачей в распоряжении был единственный способ исследования человеческого мозга: дождаться, пока с человеком не произойдёт какое-то несчастье, а потом, если пациент выживет, посмотреть, как изменяется его сознание и восприятие. Несчастные