Індукція нейропластичності за допомогою транскраніальної магнітної стимуляціії
Анотація
У даній статті відображені результати аналізу сучасних наукових даних щодо індукції нейропластичності за допомогою транскраніальної магнітної стимуляції. Наведено різнорівневі нейропластичні ефекти електромагнітних полів, викликані транскраніальною магнітною стимуляцією (TMS). Визначено, що транскраніальна магнітна стимуляція використовує змінні магнітні поля для неінвазивної стимуляції нейронів в головному мозку. В основі цього методу лежить модуляція механізмів нейропластичності з подальшою реорганізацією нейрональних мереж. Розглянуто вплив повторюваної TMS (rTMS), яка широко застосовується в неврології, на нейротрансмітери і синаптичну пластичність, на гліальні клітини і запобігання загибелі нейронів. Описано нейротрофічні ефекти rTMS на зростання дендритів, а також ростові і нейротрофічні фактори. Важливим аспектом дії TMS є її вплив на нейропротекторні механізми. Нейровізуалізаційне дослідження пацієнтів з хворобою Паркінсона показало, що rTMS збільшувала концентрацію ендогенного дофаміну в іпсілатеральному стріатумі. Після впливу rTMS спостерігається зниження кількості β--адренорецепторів в лобній і поясній корі, але збільшується кількість NMDA-рецепторів в вентромедіальному таламусі, мигдалині і тім'яній корі, що в кінцевому підсумку призводить до індукції тривалої потенціації. У відповідь на rTMS збудливість нейронів змінюється через зсув іонного балансу навколо популяції стимульованих нейронів; цей зсув проявляється як змінена синаптична пластичність. Комбінації лікування rTMS і фармакотерапії (наприклад, невеликі дози мемантину) можуть блокувати полегшуючий ефект під час тривалої потенціації. Дослідження з використанням моделей транзиторної ішемічної атаки і тривалої ішемії показали, що rTMS захищає нейрони від смерті і змінює кровоплин і обмін речовин в мозку. Продемонстровано, що TMS має доведену здатність модулювати внутрішню активність мозку частотно-залежним чином, генерувати контралатеральні відповіді, забезпечувати поряд з нейромодулюючим також і нейростимулюючий ефект, впливати на мозок як на глобальну динамічну систему.
Завантаження
Посилання
Nitsche M.A., Paulus W. Transcranial direct current stimulation-update. Restor Neurol Neurosci, 2011, Vol. 29(6). – Р.463-92.
Chervyakov A.V., Poydasheva A.G., Lyukmanov R.H. Еffects of Navigated Repetitive Transcranial Magnetic Stimulation After Stroke. Journal of Clinical Neurophysiology, 2018, Vol. 35(2), Р.166-172.
Korzhova J., Sinitsyn D., Chervyakov A. [et al.]. Transcranial and spinal cord magnetic stimulation in treatment of spasticity. A literature review and meta-analysis. European Journal of Physical and Rehabilitation Medicine, 2018, Vol.54(1), Р.75-84.
Belyaev A. A., Isaykova O. I., Son A. S. [Likuvalni efekti transkranialnoyi magnitnoyi stimulyatsiyi pri zahvoryuvannyah nervovoyi sistemi]. Dosyagnennya biologiyi ta meditsini, 2015, №1(25), S.71-75. [In Ukr.]
Suponeva N. A., Bakulin I. S., Poydasheva A. G. [i dr.]. [Bezopasnost transkranialnoy magnitnoy stimulyatsii: obzor mezhdunarodnyih rekomendatsiy i novyie dannyie]. Nervno-myishechnyie bolezni, 2017, Tom 7, №2, S.21-36. [In Rus.]
Chervyakov A., Sinitsyn D., Chernyavsky A. [et al.]. Possible mechanisms underlying the therapeutic effects of transcranial magnetic stimulation. Front. in Hum. Neurosci, 2015, Jun 16, №9, р.303.
Strafella A.P., Paus T., Barrett J. [et al.]. Repetitive transcranial magnetic stimulation of the human prefrontal cortex induces dopamine release in the caudate nucleus. J. Neurosci, 2001, №21(15), Р.1-4.
Cho S.S., Strafella A.P. rTMS of the left dorsolateral prefrontal cortex modulates dopamine release in the ipsilateral anterior cingulate cortex and orbitofrontal cortex. PLoS ONE, 2009, 4(8): e6725; Published: August 21.
Huang Y.Z., Chen R. S., Rothwell J.C. [et al.]. The after-effect of human theta burst stimulation is NMDA receptor dependent. Clin. Neurophysiol., 2007, № 118, Р.1028-1032.
Cho S., Nam Y., Chu L. [et al.]. Extremely low-frequency magnetic fields modulate nitric oxide signaling in rat brain. Bioelectromagnetics, 2012, № 33, Р.568-574.
Hoogendam J.M., Ramakers G.M., Di Lazzaro V. Physiology of repetitive transcranial magnetic stimulation of the human brain. Brain Stimul., 2010, №2, Р.95-118.
Duffau H. Brain plasticity: from pathophysiological mechanisms to therapeutic applications. J. Clin. Neurosci., 2006, №13, Р.885-897.
Cooke S.F., Bliss T.V. Plasticity in the human central nervous system. Brain, 2006, № 129 (Pt.7), Р.1659-1673.
Teo J.T., Swayne O.B., Rothwell J.C. Further evidence for NMDA-dependence of the after-effects of human theta burst stimulation. Clin. Neurophysiol., 2007, №118, Р.1649-1651.
May A., Hajak G., Gänssbauer S. [et al.]. Structural brain alterations following 5 days of intervention: dynamic aspects of neuroplasticity. Cereb. Cortex, 2007, №17, Р.205-210.
May A. Experience-dependent structural plasticity in the adult human brain. Trends Cogn. Sci., 2011, №15, Р.475-482.
Vlachos A., Müller-Dahlhaus F., Rosskopp J. [et al.]. Repetitive magnetic stimulation induces functional and structural plasticity of excitatory postsynapses in mouse organotypic hippocampal slice cultures. J. Neurosci., 2012, Vol. 32, P.17514-17523.
Fujiki M., Kobayashi H., Abe T. [et al.]. Repetitive transcranial magnetic stimulation for protection against delayed neuronal death induced by transient ischemia. J. Neurosurg., 2003, Vol. 99, Р.1063-1069.
Feng H.L., Yan L., Zhou G.Y. [et al.]. Effects of repetitive transcranial magnetic stimulation on adenosine triphosphate content and microtubule associated protein-2 expression after cerebral ischemia-reperfusion injury in rat brain. Chin. Med. J., 2008, №121, Р.1307-1312.
Funamizu H., Ogiue-Ikeda M., Mukai H. [et al.]. Acute repetitive transcranial magnetic stimulation reactivates dopaminergic system in lesion rats. Neurosci. Lett., 2005, №383, Р.77-81.
Ma J., Zhang Z., Su Y. [et al.]. Magnetic stimulation modulates structural synaptic plasticity and regulates BDNF-TrkB signal pathway in cultured hippocampal neurons. Neurochem. Int., 2013, №62, Р.84-91.
Baquet Z.C., Gorski J.A., Jones K.R. Early striatal dendrite deficits followed by neuron loss with advanced age in the absence of anterograde cortical brain-derived neurotrophic factor. J. Neurosci., 2004, №24(17), Р. 4250–4258.
Yukimasa T., Yoshimura R., Tamagawa A. [et al.]. High-Frequency Repetitive Transcranial Magnetic Stimulation Improves Refractory Depression by Influencing Catecholamine and Brain-Derived Neurotrophic Factors. Pharmacopsychiatry, 2006, № 39(2), Р.52-59.
Angelucci F., Oliviero A., Pilato F. [et al.]. Transcranial magnetic stimulation and BDNF plasma levels in amyotrophic lateral sclerosis. Neuroreport., 2004, Vol.15(4), Р.717-720.
Muller M.B., Toschi N., Kresse A.E. [et al.]. Long-term repetitive transcranial magnetic stimulation increases the expression of brain-derived neurotrophic factor and cholecystokinin mRNA, but not neuropeptide tyrosine mRNA in specific areas of rat brain. Neuropsychopharmacology, 2000, № 23, Р.205-215.
Komssi S., Aronen H.J., Huttunen J. [et al.]. Ipsi- and contralateral EEG reactions to transcranial magnetic stimulation. Clin. Neurophysiol., 2001, №113, Р.175-184.
Luber B., Lisanby S.H. Enhancement of human cognitive performance using transcranial magnetic stimulation (TMS). Neuroimage, 2014, №3, Р. 961-970.
