Новітній метод нейромодуляції

Транскраніальна магнітна стимуляція (ТМС) — це метод нейростимуляції та нейромодуляції, заснований на електромагнітній індукції електричного поля в певній ділянці головного мозку.

З 90-х років ХХ століття інтерес до ТМС невпинно зростає, оскільки цей метод є неінвазивним і потенційно має широкі діагностичні та терапевтичні можливості: кількість публікацій, присвячених ТМС, за даними бази PubMed, зросла з 67 у 1990 році до 8699 у 2019 році.

ТМС заснована на взаємозв'язку між електричними та магнітними полями та явищі електромагнітної індукції, відкритому ще в 1831 році англійським фізиком М. Фарадеєм. Над певною ділянкою головного мозку розташовується електромагнітна котушка, в якій після короткого розряду потужного магнітного стимулятора (конденсатора) виникає струм силою кілька тисяч ампер. Цей струм генерує магнітне поле, перпендикулярне напрямку струму в котушці, інтенсивність якого досягає 1,5–2 Тесла (Т), а тривалість — 100 мс. Динамічно змінюване магнітне поле безперешкодно проникає всередину черепа на глибину до 1,5–3 см і індукує в тканинах головного мозку електричне поле (паралельне, але протилежно спрямоване щодо струму в електромагнітній котушці). Під впливом індукційного електричного поля відбувається деполяризація мембран коркових нейронів з виникненням потенціалів дії та поширенням збудження в стимульованих ділянках кори головного мозку.

Потенціал дії, що виникає в нейроні під впливом імпульсу ТМС, поширюється по аксону і здатний через синапси активувати безліч навколишніх нейронів різних модальностей. Тому під впливом ТМС в мозку можуть виникати ефекти як короткочасного збудження, так і гальмування, причому будь-який стимул може викликати обидва ці ефекти залежно від своєї інтенсивності та тривалості. Ще в 90-х роках було показано, що вплив пТМС частотою ≥ 5 Гц має збуджуючий ефект, а при частотах 0,2-1 Гц — гальмуючий.

З позицій функціональних систем, ТМС має здатність впливати на процеси регуляції функцій, впливаючи на деякі нейротрансмітери. Так, стимуляція лобної частки з частотою 20 Гц призводила до значного збільшення рівня дофаміну в гіпокампі, а стимуляція в проекції задньої черепної ямки підвищує концентрацію дофаміну як у крові, так і в лікворі. Стимуляція лівої дорсолатеральної префронтальної кори (20 Гц, 20 хвилин на день) змінювала рівень глютамату в корі не тільки на стимульованій, але й на протилежній стороні. Також було відзначено збільшення вивільнення таурину, аспартату та серину. Було виявлено збільшення концентрації холецистокініна, що впливає на обмін нейротрансмітерами. За даними досліджень, у людини після впливу ТМС спостерігається підвищення рівня серотоніну в гіпокампі, і кількість серотонінових рецепторів збільшується. Ці знахідки можуть пояснювати механізм терапевтичних ефектів ТМС, що включають лікування хвороби Паркінсона, депресій, синдрому вигорання, хронічної втоми та залежностей.

ТМС викликає активацію β-адренергічних рецепторів, і доведено збільшення обміну глюкози.

Вона впливає на ГАМК-ергічні системи головного мозку, що пов'язано з лікувальним ефектом при епілепсії.

Інші механізми включають активацію нейротрофічного фактора росту нервів, нормалізацію швидкості мозкового кровообігу, збільшення метаболізму глюкози, що використовується в лікуванні відновлення функцій після інсультів, в психіатрії.

Окремої уваги заслуговує стан ендокринної системи як потенційний фактор, що може пояснити деякі фізіологічні ефекти ТМС. У ряді досліджень було виявлено, що вплив ТМС може призводити як у здорових осіб, так і у хворих на депресію до короткочасного підвищення рівня тиреотропного гормону (ТТГ) в плазмі крові. Одночасно субпорогова стимуляція призводила до транзиторного зниження рівня ТТГ та кортизолу в плазмі крові добровольців, що косвенно свідчить про релаксуючий ефект субпорогової ТМС у здорових осіб.

ТМС також має модуляційний вплив на імунну систему, вегетативну регуляцію функцій, мозкову гемодинаміку (реактивність церебральних судин).

Вплив ТМС здатен «перезавантажити» і відновити пошкоджені синапси, а також позбавити від залежностей. Група вчених відобрала 29 добровольців, що страждали від кокаїнової залежності. 16 осіб лікували за допомогою стимуляції, 13 — традиційним методом, зокрема за допомогою ліків від тривожності. У результаті експерименту від залежності вилікувались 11 осіб з першої групи, і 3 — з другої.

Ритмічна ТМС може мати не лише миттєвий, але й відстрочений ефект, основою яких, ймовірно, є процеси нейропластичності (модифікація синапсів під впливом регулярно повторюваних впливів, продукція нейротрофічних факторів).