Ученые показали, что магнитная стимуляция дорсолатеральной префронтальной коры — области мозга, ответственной за внимание, рабочую память и планирование, — помогает улучшить контроль движений. Выяснили это на 30 здоровых добровольцах. Такой подход может сделать реабилитацию людей с неврологическими заболеваниями более эффективной и помочь спортсменам улучшить результаты. Исследование поддержано грантом Российского научного фонда (РНФ) и опубликовано в журнале Sensors.
Постановка эксперимента, снятие электроэнцефалограммы. Источник: Семен Куркин
Любое движение человека — результат слаженной работы мозга, который сначала строит воображаемую модель движения, затем передает сигнал моторным (двигательным) нейронам, а они, в свою очередь вызывают сокращения мышц. Все это происходит буквально в один миг, но иногда связь между этапами нарушается в результате повреждения тканей мозга — например, при инсульте или болезни Паркинсона — и возникают двигательные нарушения. Они плохо сказываются на качестве жизни пациента и мешают ему нормально совершать даже бытовые манипуляции.
Ученые и врачи активно разрабатывают методы лечения и восстановления после таких заболеваний. Многие методы реабилитации построены на том, чтобы для начала натренировать представление движения без его совершения, и, наоборот, совершение движения врачом или экзоскелетом, а затем наладить связь между этими процессами. Для улучшения реабилитации ученые изучают в том числе влияние транскраниальной магнитной стимуляции (ТМС, метод стимуляции нервных клеток головного мозга с помощью магнитного поля) на двигательную активность.
Исследователи из Балтийского федерального университета имени Иммануила Канта (Калининград) и Нижегородского государственного университета имени Н.И. Лобачевского (Нижний Новгород) провели эксперимент, в котором 30 испытуемых должны были представлять, как они сжимают кулак. Половине из них в это время прикладывали к лобной области слева (проекции дорсолатеральной префронтальной коры) магнитную установку, которая возбуждала нейроны части мозга, управляющей высшими когнитивными функциями — вниманием, рабочей памятью, планированием и рядом других. Другой половине также прикладывали установку ТМС, но на самом деле префронтальную кору не возбуждали (участники не знали, в какой они группе, — это нужно для того, чтобы проверить, действительно ли именно транскраниальная магнитная стимуляция влияет на эффективность выполнения воображаемых движений, и исключить эффект плацебо). Параллельно участникам снимали электроэнцефалограмму (ЭЭГ) с помощью сеточной шапочки с 32 электродами, которая отражает активность разных зон мозга.
Результаты исследования показали, что магнитная стимуляция левой дорсолатеральной части коры головного мозга активирует затылочный тета-ритм — специфический тип мозговой активности, который связан с обработкой информации, восприятием движения и сенсомоторной интеграцией. Также ТМС сокращает время задержки моторного воображения, то есть позволяет увеличить скорость совершения человеком воображаемого движения, что было видно на ЭЭГ. В общем, это происходит за счет повышения концентрации на решении поставленной задачи по представлению движений. У испытуемых, получавших плацебо-ТМС, результативность не улучшилась.
Это демонстрирует потенциальные преимущества ТМС по сравнению с обычной реабилитацией без стимуляции для улучшения моторных навыков и для людей с нарушениями движения после инсульта и при болезни Паркинсона.
«Широко признано, что тренировки с применением интерфейса мозг-компьютер, основанного на принципе воображения движений, являются эффективным подходом в нейрореабилитационной терапии для людей с нарушениями двигательных функций. В этой перспективе мы видим два основных направления применения эффектов ТМС в современных протоколах нейрореабилитации: подход можно использовать во время тренировок спортсменов и пациентов на реабилитации, чтобы улучшить сфокусированность мозга на определенной активности», — рассказывает Семен Куркин, руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, ведущий научный сотрудник Балтийского федерального университета им. И. Канта.
Информация и фото предоставлены пресс-службой Российского научного фонда