Нейростимуляторы для лечения болезни паркинсона. Научный подход Нейростимуляторы могут использоваться в течение семи лет

Всего в исследовании принимали участие 1500 респондентов, и столь невероятные показатели распространенности стимуляторов уже вызывают тревогу у ряда медиков, утверждающих, что излишня любовь к препаратам способна сыграть злую шутку с их потребителями. Таблетки заставляют мозг перерабатывать резервный запас энергии, и после их применения организму требуется долгий период восстановления. Однако зачастую люди не понимают этого и бесконтрольное использование «таблеток для ума» способно привести к эпидемии нервных срывов.

Вообще самым распространенным нейростимулятором является обыкновенный кофе . На первых порах он считался чуть ли не лекарственным средством, однако во второй половине XX века все больше медиков стали заявлять о пагубности злоупотребления этим напитком. Однако в попытках усовершенствования методики активации мозга химики принялись синтезировать вещества, обладающие, как утверждали их создатели, поистине удивительными свойствами. Так, в конце 90-х годов на свет появился препарат модафинил и его производные - метилфенидат, провиджил, риталин, - предназначенные, как и кофе, для повышения работоспособности, а также для лечения нарколепсии - глубокой дневной сонливости. Но в процессе клинических испытаний был зафиксирован странный побочный эффект. Оказалось, что препарат ненадолго повышал внимательность, логику и улучшал память . В 1998 году лекарство поступило на испытания в армию США и получило положительные отклики военных медиков. Сейчас препарат выпускается на сумму 200 млн долл. в год и по своей распространенности намного превышает запасы медикаментозных средств, необходимых для лечения всех нарколептиков в США. Главной причиной столь широкого употребления препарата оказался как раз его побочный эффект. В конце мая Британская академия медицинских наук опубликовала доклад на тему предполагаемого развития рынка подобных препаратов. И, как уверены ученые, в ближайшие годы появится около 600 новых лекарств аналогичного назначения.

«Благодаря этим препаратам действительно повышаются некоторые умственные способности , - рассказывает один из авторов доклада, профессор психиатрии Манчестерского университета Уильям Дикин. - Люди, принимавшие их, показывали более лучшие результаты при тестировании на интеллект. К тому же они повышают познавательный интерес».

«Сейчас существует теория, что человеческий мозг использует свой потенциал не на все 100%, - рассказывает главный научный сотрудник Института медико-биологических проблем РАН Дмитрий Малашенков. - Науке известны люди, обладающие хорошей памятью, запоминающие и считающие в уме невероятные цифры. Их мозг биологически идентичен мозгу простых людей, и, возможно, он просто более активно использует те зоны, которые у простых людей не принимают участие в обработке информации».

По другим данным, во время бодрствования мозг использует только 3% нейронных связей. Остальные нейроцепочки находятся в резерве. И, как утверждают разработчики нейростимулирующих препаратов, эти средства способны активировать дополнительные нейроны и довести их число до 5% и более. Препараты как бы открывают дополнительные шлюзы для прохождения потока информации. Заиметь сверхспособности благодаря таблеткам желает все большее число людей, в первую очередь занимающиеся умственным трудом. 20% из опрошенных им научных сотрудников университетов принимали нейростимуляторы - главным образом риталин и провиджин, находящиеся в свободной продаже. «Подобное отношение к своему организму может обернуться и некоторыми негативными последствиями, - комментирует Дмитрий Малашенков. - Дело в том, что в моменты действия препарата мозг потребляет свой неприкосновенный запас энергии и затем ему необходим отдых ». При долговременном использовании может наступить нервное истощение.

«Человеческий организм - это слаженный организм, и всякое искусственное вмешательство в него нежелательно, - добавляет ведущий научный сотрудник Института высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН Георгий Иваницкий. - Мы до конца не знаем, как использует мозг те или иные зоны и что станет с ними, если провоцировать их активацию. Эволюция на протяжении миллионов лет шлифовала мозг и алгоритмы его работы. Там нет ничего лишнего. Тем самым воздействовать на него нужно очень аккуратно».

Наравне с препаратами, улучшающими умственные способности, разрабатываются лекарства, блокирующие память. Их применение поможет людям забыть о событиях, что травмировали их психику. Этот класс веществ попадает под классификацию нейростимуляторов, что, по всей видимости, еще больше увеличит их продажи.

Создатели нейростимулятора Brainstorm начали поставлять свои устройства тем, кто помог им собрать деньги на «Бумстартере». Устройство, по заверениям создателей, должен стимулировать работу мозга и развивать когнитивные способности человека. Подобные стимуляторы уже давно испытывают за рубежом.

Apparat испытал Brainstorm на себе и выяснил, насколько безопасна технология, на которой работает устройство, и можно ли с её помощи действительно улучшить работу мозга.

У меня большие проблемы с концентрацией. Мне сложно усидеть на месте дольше часа. Меня отвлекает все подряд: болтовня коллег, пост в Facebook, сообщения в Slack, новости. Я могу все отключить, но что-то из побочного все равно будет работать и в итоге обрушит мою мечту проработать спокойно, не отрываясь, час-полтора по заветам «Лайфхакера» (после этого я отвлекся на то, чтобы перечитать статью там). И когда редакция решила написать о российских опытах в области tDCS и опробовать Brainstorm, я решил испытать его на себе.

Что за технология

Транскраниальная электростимуляция (tDCS). При помощи электродов, которые подключены к определенным участкам мозга, развиваются когнитивные функции человека. Например, улучшается память, внимание и концентрация.

Как она работает?

К голове прикладываются два электрода: анод (положительно заряженный) и катод (отрицательно заряженный). Первый уменьшает разницу потенциалов на мембранах нервных клеток и увеличивает их возбудимость. Второй, наоборот, разность уменьшает, чтобы нейроны меньше возбуждались при поступлении внешнего сигнала. Анод и катод крепятся на разные участки головы в зависимости от того, какую когнитивную функцию надо развивать. Иногда достаточно анода, тогда катод крепят на плече.

В совокупности электростимуляция не приводит к возбуждению нейронов, но меняет их физическое состояние, стимулирует их. При длительном воздействии нейроны «приучаются» работать в более эффективном режиме.

Главное условие - во время сеанса электростимуляции самому также нужно тренировать развиваемую функцию. Например, играть в онлайн-тренажеры, чтобы развить память и внимание.

И она работает?

Да. TDCS испытывали по-разному: на военных летчиках , спортсменах , студентах . Только в США провели 256 клинических исследований. Среди прочего tDCS улучшает математические способности , помогает справиться с депрессией , сокращает время сна , помогает бросить курить . Всего эффективность tDCS продемонстрирована для улучшения более десяти различных когнитивных функций здоровых людей.

Но нельзя рассчитывать на нее как на волшебное средство развития когнитивных способностей до бесконечности. Есть множество ограничений, которые нужно учитывать. Нельзя использовать устройства tDCS долго. Стандартный сеанс - около получаса. Обычная серия сеансов - 10–14 дней. Больше - хуже: увеличенная нагрузка может в итоге убить весь результат, когнитивные функции останутся на начальном уровне. Маром Биксон из Нью-Йоркского колледжа в Nature еще в 2013 году предупреждал , что tDCS - не игрушки, что к этому устройству надо относиться так же аккуратно, как и к любому лекарственному средству.

После первых процедур бывают побочные эффекты в виде слабой и недолгой - минут 30 - головной боли. Кроме того, иногда бывает головокружение и иногда чувство апатии. Оно недлительное. У некоторых людей бывает повышенная электрочувствительность, у них возникает раздражение на коже. Некоторые ощущают жжение. Большая часть негативного опыта может получаться, если не соблюдать условия использования: например, стимулировать себя не 20, а 30, 50, 60 минут. В итоге человек может добиться компенсаторного ухудшения. И вообще, эта область малопонятна: мы знаем результаты после воздействия 20 минут в день, а эффект часового воздействия не исследовался. Если человек не делает пауз - надо не более 10 дней подряд, - а каждый день себя стимулирует месяцами, то это может привести к непредсказуемым последствиям. Длительное воздействие не изучено. Нужно придерживаться протоколов эквивалентных научным исследованиям - это главный принцип, чтобы все было хорошо!

Даже с многочисленными оговорками устройство для tDCS можно попробовать на себе. Эффект - как негативный, так и позитивный - в краткосрочной перспективе не должен повлечь серьезных последствий.

В России о tDCS писали очень мало. Самая известная статья - рассказ биолога и популяризатора науки Николая Кукушкина, который проверил купленное им американское устройство на себе и рассказал о том, что оно действительно работает.

Мне показалось, что я чувствую повышенную концентрацию - и действительно, игры на внимание шли чуть лучше, чем обычно. Но ничего сногсшибательного сотворить не удалось. Посидев полчаса с электродами на голове, я их снял и пошел заниматься своими делами, параллельно включив шаффл в iTunes.
Часа через три, поужинав, я стал собираться ко сну. И тут, на середине чистки зубов, я понял с кристальной ясностью, что могу по пунктам воспроизвести полный список песен, предложенный мне за вечер любезным медиаплеером.

Кто делает устройства для tDCS?

Много кто. Например, есть простенький аппарат от Foc.us за $249 . А стартап Thync придумал устройство , которым можно управлять с помощью смартфона.

В России недавние выпускники петербургских вузов сделали нейростимулятор Brainstorm . Он работает так же, как и другие устройства для tDCS. Их проект на «Бумстартере» собрал вчетверо больше необходимой для производства суммы. В начале 2017 года устройства стали поступать первым жертвователям.

Тимофей Глинин, руководитель проекта Brainstorm
Идея пришла ко мне, когда я работал в фонде «Наука за продление жизни», где изучались технологии обеспечения долголетия и защиты от старения. Одной из моих обязанностей было отслеживание трендов. Я смотрел, что может показать эффективность в борьбе со старением. Я анализировал статьи про стволовые клетки, генную терапию, технологии системного омоложения, гормоны - весь пласт исследований. И в 2015 году вышла статья о том, что транскраниальная электростимуляция показывает очень хорошие эффекты на омоложение когнитивных функций у пенсионеров. Они возвращались чуть ли не до уровня молодых людей: по реакции, скорости принятия решений. Это был мощный эффект, мощнее, чем эффект на полностью здоровых людях. Я начал вникать в то, что это за технология, увидел исследования, увидел, что на Западе создаются дорогие приборы. Я решил, что можно сделать простой и интуитивно понятный прибор для обычных здоровых людей. Мы быстро скооперировались с одним моим знакомым частным инвестором, который оплатил первые этапы всего процесса, мы нашли разработчиков, которые производили первые схемы и платы, отрабатывали устройство прибора и его компонентов.
Мы имеем фундаментальную научную разработку. И наша миссия - трансляция науки в жизнь обычных людей. Как ученый я слышу и слышал, что фундаментальную науку нужно внедрять в нашу жизнь, что нужно просвещать людей о научных открытиях, что люди должны узнавать о науке не через непонятные им рубрики на новостных сайтах, а непосредственно используя научные открытия. Мы надеемся, что люди, которые купят прибор, при использовании будут так или иначе вовлекаться в мир биологии, узнавать тайны нервной системы и то, как вообще работает мозг, к которому они подключают нейростимулятор.

Как Apparat проверял устройство на себе?

Создатели Brainstorm сейчас базируются в одном из бизнес-инкубаторов на Петроградской стороне в Петербурге. Костяк проекта - четыре человека. Основатель - Тимофей Глинин, учившийся на кафедре генетики на биофаке СПбГУ. К моменту запуска краудфандинговой кампании у проекта были готовы опытные образцы и имелись договоренности с поставщиками деталей.

В небольшом пакете лежит устройство с регулятором, провод с анодом и катодом, пояс-крепление, подушечки, жидкость и инструкция. Жидкостью надо обработать подушечки, прикрепить их к электродам: так будет меньше неприятных ощущений. Опытный образец Brainstorm напоминает измерители напряжения, какие есть во многих семьях и какими проверяют целостность проводов. У регулятора максимальная сила тока - 2мА. Больше - опасно. Главное, не переусердствовать, следить за часами и параллельно тренировать свой мозг. Просто сидеть со стимулятором бессмысленно.

В зависимости от когнитивных функций электроды нужно подключать к разным участкам головного мозга. Я хотел улучшить концентрацию, поэтому один укрепил на лбу, другой на плече. Внешне я был похож на участника научного эксперимента. Только вместо решения задач я уселся играть в GTA с желанием натренировать свою концентрацию. В первый день я подключил аппарат на маленькой мощности - всего 1 мА. Сперва я ощутил легкое жжение на коже - неизбежный побочный эффект, который исчез через несколько минут.

Я ждал эффекта, подобного тому, что описал Николай Кукушкин: резко улучшившейся концентрации, высоких результатов. Этого в первый день не произошло. Однако уже через два дня результаты в игре у меня превысили рекорды последних месяцев. Я был максимально сконцентрирован на процессе, не упускал ни единой детали. В какой-то момент мне казалось, что я одновременно слежу за всеми точками на экране сразу, а все, что происходит за его пределами, как будто притихло, исчезло.

У меня близился отпуск, и мне нужно было закрыть накопившиеся дела по работе. И, придя в офис на следующий день после внезапного озарения, я выполнил все основные задачи буквально за два часа, молча, сосредоточенно, не отвлекаясь ни на кого. Со стороны, наверно, это выглядело страшно: сидит человек, смотрит в экран, не моргая, поджав губы, и молча долбит по клавишам. Хотелось громко смеяться от ощущения собственного всесилия.

Так прошла неделя. Удовлетворенный результатом, я вернул устройство, отправился в отпуск, а спустя месяц эффект постепенно испарился. Причина проста: даже вне сеансов с электродами нужно себя постоянно тренировать, я же расслабился, за время отдыха весьма обленился и постепенно результаты сошли на нет.

А можно создать такое устройство самостоятельно?

Нет, если у вас нет специального образования. Можно не рассчитать правильно силу тока и в итоге навредить себе. Можно получить ожоги. Домашние испытания за пределами допустимых возможностей приводят к неприятным последствиям: на посвященном tDCS сабреддите есть рассказы о том, как люди становились перевозбужденными и агрессивными, получали ожоги - в большинстве случаев такие последствия наступали именно из-за неправильного использования.

Кроме того, несмотря на огромный вал публикаций о tDCS - около 28 тыс. по данным Google Scholars , - многие аспекты работы технологии вызывают вопросы или в принципе плохо изучены. Например, есть опасения , что улучшение одной функции может привести к ухудшению другой. Наконец, есть ряд противопоказаний : устройства нельзя использовать, если у вас травма головы, повреждена кожа в местах подключения электродов, эпилепсия, есть медицинские импланты и т. п.

Главная этическая претензия в том что, в теории можно купить себе стимулятор мозга и постепенно обогнать коллег, друзей, сверстников, однокурсников в учебе и работе. Обладатели двухсотдолларовых коробочек в итоге получат серьезное преимущество перед остальными. У этого представления есть важный изъян: пока никто не проверял, как можно использовать устройства на протяжении длительного времени. Поэтому перспектива плодить сверхлюдей пока неясна.

Болезнь Паркинсона, как правило, наблюдается у людей старшего возраста и реже встречается у молодых людей. Несмотря на то, что причины заболевания «Паркинсона», которое сопровождается повреждением глубоких ядер в базальных ганглиях ткани мозга и нарушением анатомических структур небольшого размера, рассматриваются как генетические и экологические факторы, по этому вопросу отсутствует точная информация. Данное заболевание возникает в связи с уменьшением в организме количества некоторых веществ, способствующих передаче нервных клеток, и потерей нервных клеток. Наиболее важным веществом является «допамин». Доцент Ахмет Хильми Кая , специалист в области нейрохирургии медицинского центра «Анадолу», рассказывает о хирургическом лечении заболевания «Паркинсона», которое наиболее распространенно проявляется нарушением движения.

Пациент постепенно становится неработоспособным

Основные признаки болезни Паркинсона - это тремор (дрожь), жесткость движений (ригидность), брадикинезия (замедленность движений) и дисбаланс. У большинства пациентов обнаруживается нарушение когнитивных функций (когнитивный статус), т.е. слабоумие. Тремор рук и ног обычно начинается с одной стороны, с течением времени может стать двусторонним. Жесткость совместных действий различных типов групп мышц пациентов, которые работают не скоординировано, приводит к затруднению движения. Все эти проявления могут сопровождаться замедлением движения (брадикинезией). Эти симптомы свидетельствуют о различной интенсивности и степени заболевания. Ахмет Хильми Кая, д-р, доц., отмечает: “Это заболевание на практике приводит к тому, что пациент не может ходить, не может двигаться быстрее, не имеет равновесия, не в состоянии двигаться без помощи посторонних, даже в домашних условиях, не может есть, не может держать столовые приборы и стакан воды. Со временем пациент не сможет обеспечивать собственные потребности.

Первый вариант лечения - это лекарства!

Болезнь Паркинсона, которая снижает качество жизни человека и повышает зависимость от людей и окружающей среды, имеет два разных метода лечения. Один из этих методов -это медикаментозное лечение, а другой - хирургическое вмешательство. На ранних стадиях заболевания с высокой эффективностью применяются различные лекарства. Регулярное применение лекарственных препаратов может обеспечить почти полное исчезновение всех признаков заболевания. В связи с этим основными последующими мероприятиями для пациентов, имеющими большое значение, является контроль в отделении неврологии. Диагностика болезни, лекарственная терапия и эффективность лечения, наличие побочных эффектов - всё это определяется неврологами. При принятии решения об операции этих пациентов, после хирургического вмешательства, необходимо проведение контроля специалистов отделения неврологии. Лекарственная терапия, которая в начале заболевания является чрезвычайно эффективной, в течение многих лет дает хорошие результаты, однако приводит к некоторым побочным эффектам в частности, дискинезии (нарушение движений). При дискинезии появляются непроизвольные движения меньшей или большей части тела, которые могут быть описаны, как рывки или скручивания.

Стимулирование структур головного мозга

На сегодняшний день к хирургическуму лечению прибегают реже, хотя при определенных формах болезни хирургическое вмешательство бывает необходимо. Оперативное лечение показано в тех случаях, когда пациент находится в сравнительно молодом возрасте и у него сильный тремор, не поддающийся соответствующему медикаментозному лечению. Эта операция сравнительно небольшая по объёму и производится через отверстие, проделанное в черепе под местным наркозом. Для этого применяется специальное зафиксированное на черепе устройство - стереотаксический аппарат. Операция связана со сравнительно небольшим риском и в настоящее время является самым эффективным методом лечения дрожания. Доц. Ахмет Хильми Кая отмечает, что билатеральная стимуляция внутреннего сегмента бледного шара (Globus Pallidus internus) или субталамического ядра показана как дополнительное лечение поздних стадий болезни Паркинсона у пациентов, отвечающих на леводопа-содержащую терапию в том случае, если консервативное лечение не позволяет получить адекватный результат. Одним из направлений в хирургическом лечении болезни Паркинсона является проведение стереотаксических вмешательств на глубинных структурах головного мозга (применение клеток головного мозга) с разрушением определенных подкорковых ядер или имплантацией нейростимуляторов, что приводит к значительному регрессу симптомов, снижению дозировки принимаемых противопаркинсонических средств и повышению уровня социальной и бытовой адаптации пациентов.

Нейростимуляторы могут использоваться в течение семи лет

Этапы хирургического лечения: изображение, ориентация на цель подачи тока на аккумулятор, помещение электрода, установка стимуляторов с подключением к электродам системы. Сначала проводится исследование пациента методом МРТ, по специальному программному обеспечению определяются основные зоны действия. Ориентация на первых ячейках, под местной анестезией на участок черепа пациента помещается неподвижная рама (стереотаксическая рама). Последующие исследования КТ и имеющиеся данные исследования МРТ объединяются в специальном программном обеспечении и определяются математические координаты точек, имеющихся в мозгу. После определения точек ядер, в операционной в эти точки устанавливаются концы электродов. Процедура проводится через отверстия в черепе пациента. В этот момент предпочитается применение местной анестезии. После размещения электродов в мозгу под общим наркозом, устанавливаются стимуляторы, и эти стимуляторы подключаются к электродам. Стимуляторы, как правило, устанавливаются под кожей в нижней части правой области ключицы, а другие концы электродов, помещенных в мозгу, чтобы создать туннель под кожей, подключаются к кабелям устройств, обеспечивающих промежуточное «Ди-и-эс-эй» (DESA) действие с помощью аккумулятора. Доц. Ахмет Кая Хильми отмечает, что после операции вне тела не остается никаких устройств, но стимулятором можно управлять извне, и продолжает: “Как правило, стимулятор включается через 48 часов после операции. Срок службы стимуляторов, в среднем, от четырех до семи лет. Однако, когда стимулятор заменяется, не нужно снова делать операцию на головном мозге, а только открывается участок ниже ключицы, и старый стимулятор заменяется новым. Этот процесс завершается в течение 30 минут».

Риски сопоставляются с преимуществами

Глубокая стимуляция мозга (применение стимулятора головного мозга) имеет риск ниже, чем у классических операций головного мозга. Например, электрод помещается в отверстия в черепе, и при этом не оказывается каких-либо серьезных воздействий на мозг. Однако, есть риск кровотечения во время направления электрода к цели. Доц. Ахмет Хильми Кая отмечает, что благодаря исследованиям до операции данный риск уменьшается до 1%, и продолжает: “Единичное кровотечение не может вызвать серьезных последствий. Альтернатива - повышение точности метода ориентации с использованием изображений во время операции - обеспечивает дальнейшее снижение риска кровотечений. Однако, хотя риск является небольшим, перед операцией нужно проинформировать пациентов и их родственников о возможных последствиях операции “. Один из рисков, возникающих при хирургическом лечении, - это инфекции. Эту проблему можно решить с помощью лекарственных препаратов, однако при отсутствии такой возможности, нужно снять стимулятор, для лечения инфекции. Этот риск составляет 1%. На данный момент, при необходимости операции, очень важно знать о минимальных рисках применяемой процедуры.

Пациент может сам пить чай

При лечении пациентов с болезнью Паркинсона сами пациенты и их семья не должны забывать, что применение стимулятора головного мозга не исключает полностью болезнь, а только улучшает состояния здоровья. Необходимо понимать, что действие метода глубокой стимуляции мозга носит симптоматический характер и не влияет на дегенеративные процессы, лежащие в основе заболевания. При этом методе наблюдается улучшение, в разных пропорциях, в таких патологических состояниях, как озноб, жесткость тела и замедленность движений. Цель операции достигается, благодаря средним дозам препарата, полученного пациентом в течение первого года болезни, и заключается в улучшении состояния здоровья и задержке развития болезни. Большое значение имеет контроль невролога после операции. Пациенты, установившие нейростимулятор, по-прежнему могут, при появлении возможности, воспользоваться другими методами лечения, среди которых генная терапия или лечение стволовыми клетками. После операции пациент может ходить без посторонней помощи, может двигаться более легко, чем раньше, пациент, который не мог держать стакан воды, легко может пить чай.

Наш мозг – настоящий командный центр. Разные зоны коры головного мозга отвечают за мышление, обучение, внимание, движения, слух, зрение и многое другое. Изменяя активность этих зон, можно улучшать множество параметров работы мозга. Именно так работает tDCS – транскраниальная стимуляция постоянным током.
Через два электрода подается специально смодулированный ток (постоянный ток силой 1-2 миллиампера), изменяющий возбудимость нервных клеток, другими словами – их способность передавать нервный сигнал. Пол¬ожительно заряженный электрод (анод) увеличивает возбудимость нейронов, а отрицательно заряженный электрод (катод) – её снижает.
Подавляя работу одних зон мозга, и повышая активность других, можно улучшить многие умственные способности и эмоциональное состояние.

Научные исследования

Метод tDCS изучается уже более 30 лет ведущими нейробиологами по всему миру. Исходно она рассматривалась как исключительно медицинская технология и успешно использовалась для лечения депрессии, хронической боли и восстановления после инсульта. Постепенно ученые обнаружили, что tDCS можно применять и для улучшения когнитивных способностей совершенно здоровых людей. В 2008 году военное ведомство США — DARPA провело исследование, в котором tDCS ускорила обучение добровольцев в 2,1 раза. Впоследствии польза от tDCS проявилась и в сфере улучшения памяти, концентрации внимания и математических и языковых способностей, обучению спорту.

Чтобы исключить эффект плацебо, в исследованиях tDCS обязательно есть контрольная группа. У людей из этой группы tDCS имитируют так, чтобы они были уверены, что тоже проходят стимуляцию. Все положительные эффекты tDCS показаны только в сравнении с контрольной группой!
Параметры воздействия Нейростимулятора Brainstorm полностью совпадают с теми, что используются в научной и медицинской литературе»

Возможно, будет полезно почитать: