Микрополяризации у детей с нарушением психического развития или Как поднять планку ограниченных возможностей

Микрополяризации у детей с нарушением психического развития или Как поднять планку ограниченных возможностей

Под редакцией доктора биологических наук Н. Ю. Кожушко

Предисловие

Если вы держите эту книгу в руках, значит, тема ее так или иначе вам интересна. Она может быть близка вам, потому что проблемы, затронутые в ней, касаются ваших детей или внуков. Возможно, это ваша работа и вам важно узнать о чем-то новом, потому что известные профессиональные тропы уже исхожены вдоль и поперек. Или вы только думаете о том, какую дорогу выбрать, получив образование психолога, логопеда или дефектолога. В любом случае чтение будет интересным: для специалистов – с углублением в специальные методы обследования и лечения, сравнительный анализ и статистику, для родителей – с подробным описанием реальных случаев из практики, когда так важно знать, что делать, если что-то похожее происходит и в вашей семье.

Эта книга о детях, рождение которых принесло вместо ожидаемых радостей много проблем, трудностей, которые не всегда можно предугадать и предупредить и так трудно принять. На вопросы родителей «почему это случилось?» и особенно «за что нам это?» нам вряд ли удастся ответить, тем более что знание ответа почти не влияет на решение проблемы, поскольку это история болезни, которую изменить уже нельзя, как прошедшее время.

Наша задача – показать, как с помощью доступных мягких средств воздействия в очень короткие (с точки зрения жизни!) сроки можно выстроить новую линию существования рядом с болезнью. Мы расскажем вам о том, как не проглядеть проблему, пока она еще совсем маленькая, и как успешно бороться с тем, что кажется непреодолимым.

Дети – самые благодарные пациенты: скорости их «взлета» почти несопоставимы с тем, как взрослые выходят из подобных ситуаций. Уныние недаром считается одним из самых больших грехов. Имея нездорового ребенка, не впасть в это состояние почти невозможно, но шансов преодолеть его у родителей тоже много.

Чтобы родителям было легче ориентироваться в тексте, мы сгруппировали истории болезни по эффективности влияния транскраниальных микрополяризаций на состояние детей, их психическое развитие и дальнейшую жизнь – от самых быстрых результатов до самых медленных, внутри каждой группы истории детей разного возраста и исходного уровня развития. Такая систематизация материала поможет родителям найти совет и необходимую поддержку, избавит их от необходимости пробираться сквозь «терминологический забор» в тех главах, которые более понятны специалистам. Врачи, электрофизиологи, логопеды, психологи могут выбрать для «погружения» те главы, которые им более близки по роду занятий.

Метод ТКМП, которому посвящена большая часть книги, в клиниках Санкт-Петербурга используется сейчас очень широко, но схемы лечения в них могут отличаться по целому ряду параметров. Наша задача – показать, что можем мы, где метод нас объединяет, а где наши дороги расходятся.

Список используемых сокращений

ЭЭГ – электроэнцефалография

Эхо – ЭГ-эхоэнцефалография (эхоэнцефалоскопия)

ВП – вызванные потенциалы

мВ – милливольты

мкВ – микровольты

мА – миллиамперы

мкА – микроамперы

БВСА – бассейн внутренних сонных артерий (каротидный бассейн)

ВББ – вертебро-базилярный бассейн (бассейн позвоночных артерий)

ПА – позвоночная артерия ВСА – внутренняя сонная артерия

ОСА – общая сонная артерия

ПСА – передняя соединительная артерия

НСГ – нейросонограмма (УЗ-исследование мозга)

РЭГ – реоэнцефалография

УЗДГ – ультразвуковая допплерография

ШОП – шейный отдел позвоночника

ЯМР (МРТ) – ядерно-магнитно-резонансная томография

ф МРТ – функциональная магнитно-резонансная томография

ПЭТ – позитронно-эмиссионная томография

ТКМП – транскраниальная микрополяризация

ТЭС – транкраниальная электростимуляция

ТМС – транскраниальная магнитная стимуляция

УЗИ – ультразвуковое исследование

tDCS – transcranial direct current stimulation

ЦНС – центральная нервная система

ПЭП – перинатальная энцефалопатия

ХМПН – хроническая маточно-плацентарная недостаточность

ММД – минимальная мозговая дисфункция

СДВГ – синдром дефицита внимания и гиперактивности

ВПФ – высшие психические функции

ЗРР – задержка речевого развития

ЗПР – задержка психического развития

ОНР – общее недоразвитие речи

ДЦП – детский церебральный паралич

ЗПМР – задержка психомоторного развития

РДА – ранний детский аутизм

ДОУ – детское образовательное учреждение

ПНД – психоневрологический диспансер

Показатели по тесту Векслера:

ОИП – общий интеллектуальный показатель

ВИП – вербальный интеллектуальный показатель

НИП – невербальный интеллектуальный показатель

Глава 1

в которой можно познакомиться с теоретическими основаними электрических воздействий на мозг человека

В истории медицины и биологии редки случаи, когда новый метод диагностики или лечения берется ниоткуда. Гораздо чаще его появлению предшествуют «тонны руды»: смелые теоретические идеи исследования мозга, которые нельзя реализовать из-за отсутствия инструмента внедрения идей, экспериментальные работы на животных в попытках обезопасить воздействие на человека, годы «обкатки» методических подходов для оптимизации воздействий при разных заболеваниях, на разных его стадиях, в разном возрасте. Даже если это прорыв, спираль эволюции раскручиваетсся по своим законам – виток за витком…

Успешное лечение и реабилитация больных неврологического и нейрохирургического профиля в современных условиях требуют привлечения соответствующего физиотерапевтического сопровождения, лечебной физкультуры, климато– и бальнеотерапии, то есть физических, природных и искусственных факторов оздоровления (Демиденко, 1904; и др.). За последние полтора века многочисленными исследованиями было установлено, что использование различных природных и искусственных физических факторов может с высокой эффективностью способствовать восстановлению и реабилитации нарушенных функций организма (Пономаренко, 2002; Пономаренко и др., 2003; Пожаров, 2004; Улащик, 1981; и др.). В частности, такое неспецифическое воздействие на головной мозг дает возможность активировать и повышать воспринимающую функцию нейронов, что способствует улучшению координации интрацентральных отношений и оптимизирует центральную регуляцию функций.

Так, исследования электромагнитных полей (ЭМП) низкой интенсивности показали их высокую биологическую активность, в первую очередь – в отношении ЦНС (Гилинская, 2002; Холодов и др., 1992; Шеина и др., 2002; Polk D. et al., 1996). В настоящее время ЭМП применяют для лечения больных с паркинсонизмом, рассеянным склерозом, эпилепсией. Показано их поло жительное влияние на сенсомоторные и когнитивные функции, память, настроение, сон, вегетативные и сексуальные расстройства (Sandyk et al., 1993; 1994; 1995; Ананьева и др., 2002).

Однако особый интерес для исследователей представляет проблема именно специфического воздействия на головной мозг, в частности, с помощью электрического тока. К настоящему моменту сложились четыре базовых направления в этой работе: электростимуляция структур головного мозга с помощью вживленных электродов, транскраниальная электростимуляция, транскраниальная магнитная стимуляция, транскраниальная микрополяризация.

Электростимуляция структур головного мозга

Со времени фундаментальных работ основоположников электростимуляции головного мозга У. Пенфилда и Г. Джаспера (Пенфилд, Джаспер, 1958) наиболее универсальным спосо бом воздействия на специфические функции ЦНС с целью коррекции нарушенной структурно-функциональной организации мозга остается метод импульсной стимуляции с по мощью долгосрочных вживленных электродов (Бехтерева, 1966; 1970; 1977; Бехтерева и др., 1977; 1978; Раева, 1977; Скупченко, 1991; Герасименко и др., 2001; Nitsche et al, 2003). Исследования в этом направлении были тесно связаны с развитием стереотаксической нейрохирургии (Смирнов, 1976; Кандель, 1981; Аничков и др., 1986). Большая работа выполнена школой академика Н. П. Бехтеревой, которая применяла воздействия импульсным электрическим током на глубокие структуры головного мозга для лечения экстрапирамидных гиперкинезов, паркинсонизма и фантомно-болевого синдрома (Бехтерева, 1966; 1970; 1988 и др.).

Дальнейшее развитие эти работы получили в исследованиях влияния импульсного электрического тока на стойкий неврологический дефицит при последствиях черепно-мозговой и спинальной травмы, что позволило получить ряд новых данных о закономерностях функционирования мозга человека.

Анализ полученных данных был положен в основу ряда теорий и концепций, таких, как теории Н. П. Бехтеревой об устойчивом патологическом состоянии и о жестких и гибких звеньях патогенеза мозговых расстройств, концепция В. В. Скупченко (1991) о фазотонном мозге, нейрофизиологическая модель системной организации мозга при эпилепсии (Степанова, 1977; Степанова и др., 1983). Были получены новые данные, позволившие уточнить структурно-функциональные характеристики таких важнейших подкорковых образований, как базальные ганглии (Суворов, 1993; Шуваев, 1993).

Как показал многолетний опыт, в ряде случаев метод электростимуляции головного мозга является единственным, позволяющим добиваться существенного и стойкого клинического эффекта. Однако, будучи высокотехнологичным, наукоемким и дорогостоящим, он может быть применен только в условиях специализированного нейрохирургического учреждения.

Транскраниальная электростимуляция головного мозга

Развитием вышеописанного направления послужили работы, направленные на поиск возможностей неинвазивного электровоздействия на мозг. В последнее десятилетие большую популярность приобрел метод, получивший название транскраниальной электростимуляции (ТЭС) (Шандурина и др., 2001; 2002). В основе ТЭС-терапии лежит способность импульсных токов определенной частоты избирательно активировать антиноцицептивную систему, особенно ее эндорфинные и серотониновые нейротрансмиттерные механизмы (Лебедев и др., 1997–2002). Выде ляющиеся опиоидные пептиды вызывают ряд адаптационных эффектов, таких, как обезболивание, нормализация психофизиологического статуса, ускорение процессов заживления, стимуляция иммунитета, нормализация вегетативной регуляции и др. ТЭС с успехом применяют в лечении болевых синдромов, например, при посттравматических рубцово-спаечных внутричерепных процессах или дегенеративно-дистрофических поражениях позвоночника (Скоромец и др., 2001), в лечении мигреней (Гончар и др., 2001; 2002), цефалгий (Ивонин и др., 2001; 2002) и т. п. Метод реализован в серии аппаратов «ТРАНСАИР» (Лебедев и др., 2000; 2001) и нашел широкое применение в лечении стрессорных состояний, депрессии, тревожности, снижения работоспособности, алкогольной и наркотической зависимости, климактерических неврозов, психопатологических симптомов, а также в психологической реабилитации лиц, переживших стресс. Доступность и компактность оборудования позволяют использовать ТЭС-терапию не только амбулаторно, но и в полевых условиях, что особенно ценно для медицинских подразделений силовых ведомств и МЧС.

Будучи эффективным и перспективным направлением нейротерапии, ТЭС имеет, однако, ряд существенных ограничений и пока не предлагает путей направленного воздействия на другие функ циональные системы, не связанные с антиноцицептивной.

Транскраниальная магнитная стимуляция

Разновидностью ТЭС является бурно развивающееся в последние годы новое направление нейротерапии, получившее название транскраниальной магнитной стимуляции (ТМС). Исходно ТМС была предложена в качестве сугубо диагностической методики, предназначавшейся главным образом для исследования и картирования моторных корковых зон. Клинический эффект этого вида воздействия был обнаружен эмпирически и во многом случайно (Лебедева и др., 1983; Гимранов, 2002; Никитин и др., 2003; 2006).

В основе ТМС лежит хорошо известное физическое явление электромагнитной индукции. Возбуждая в структурах-мишенях электрические процессы с заданными параметрами, ТМС оказывает прямое активирующее влияние на нервный субстрат, оптимизируя протекающие в нем нейродинамические, а также трофические, метаболические и микроциркуляторные процессы.

В отличие от ТЭС, ТМС лишена ограничений по параметрам применяемого тока, связанных с порогом болевой чувствительности, необходимостью преодолевать сопротивление покровных и костных тканей. Действие ТМС распространяется в тканях мозга на глубину до 2–4 см, что позволяет работать не только с участками коры, но и с отдельными подкорковыми структурами.

Первый обнаруженный лечебный эффект ТМС – антидепрессивный, причем не зависимый от характера и регистра депрессивных расстройств. Особенно чувствительным к воздействию оказался тревожный компонент депрессии. Положительное влияние ТМС было также отмечено при расстройствах аутистического круга, отдельных формах шизофрении, паркинсонизма и при некоторых формах эпилепсии (Гимранов и др., 2004). Имеются данные о влиянии ТМС на интеллектуально-мнестические, обсессивно-компульсивные и вербально-галлюцинаторные расстройства в рамках различных нозологических форм, включая шизофрению (Oxley T. et al., 2004). Кроме того, появились данные об успешном применении ТМС при целом ряде неврологических расстройств (Никитин и др., 2006).

Как клиническая методика, ТМС имеет серьезные перспективы, однако и она не свободна от целого ряда ограничений и противопоказаний. При этом представляется, что наиболее серьезным ограничением и ТЭС, и ТМС является применение именно импульсного тока. По мнению многих авторов, использующих импульсную стимуляцию, следует обязательно учитывать «нефизиологичность» применяемых электрических стимулов, поскольку они в сотни раз превышают величину собственных токов мозга (Бехтерева и др., 1978). Понятно, что бурно развивающийся мозг ребенка (а также и поврежденный мозг) может оказаться крайне чувствительным к мощным и, особенно, «нефизиологичным» воздействиям.

В этой связи особый интерес вызывает влияние на нервную ткань слабого постоянного тока, который по своему характеру наиболее близок к физиологическим процессам, обеспечивающим функционирование нервной ткани (Русинов, 1969; Вартанян и др., 1978; 1981; 1982; Шелякин и др., 2006).

1.1. Метод микрополяризации

Микрополяризация – высокоэффективный лечебный метод, позволяющий направленно изменять функциональное состояние различных отделов и звеньев нервной системы. Он удачно сочетает в себе просто ту и неинвазивность традиционной физиотерапии с высокой избирательностью воздействия, характерной для стимуляции через интрацеребральные электроды. Термин «микрополяризация», впервые предложенный в лаборатории Н. П. Бехтеревой, характеризует используемые параметры постоянного то ка, сила которого не превышает 1 мА. Направленность воздействия достигается за счет использования электродов малой площади (100–600 мм2), расположенных над соответствующими корковыми проекциями головного мозга или сегментарными – спинного мозга (Богданов и др., 1997).

Теоретической основой метода транскраниальной микрополяризации (ТКМП) являются прежде всего фундаментальные исследования о влиянии постоянного тока на нервную ткань Э. Пфлюгера (1869 – цит. по: Шелякин и др., 2006) и Б. Ф. Вериго (1883), учение о парабиозе Н. Н. Введенского (1901), теория доминанты А. А. Ухтомского (1925), теория Н. П. Бехтеревой о жестких и гибких звеньях детерминанты Г. Н. Крыжановского (1980), а также экспериментальные исследования В. С. Русинова (1956; 1969), посвященные формированию поляризационной доминанты.

Выбор зон воздействия определяется характером патологии, лечебными задачами, функциональными и нейроанатомическими особенностями корковых полей или отделов спинного мозга, их связями, а также характером функциональной асимметрии головного мозга.

ТКМП позволяет направленно воздействовать не только на корковые структуры, находящиеся в подэлектродном пространстве, но через систему кортикофугальных и транссинаптических связей также и на состояние глубоко расположенных структур.

1.1.1. Механизмы и эффекты микрополяризации

Изучение влияния постоянного тока на нервную ткань было начато еще в XIX веке Э. Ф. Пфлюгером (1869) и Б. Ф. Вериго (1883). Э. Ф. Пфлюгер установил основные законы действия тока на нервы и показал, что возбудимость нерва под анодом закономерно понижается с увеличением силы тока. Б. Ф. Вериго подробно изучил изменение возбудимости нерва в области расположения катода и обнаружил эффект катодической депрессии.

В рамках современных представлений о молекулярной природе биоэлектрогенеза (Пономаренко, 1995; Пономаренко и др., 2003; Harada, 1992) первоначальное повышение возбудимости нервного волокна под катодом обусловлено инактивацией потенциалзависимых калиевых ионных каналов, что приводит к деполяризации мембраны за счет снижения мембранного потенциала при неизменном критическом уровне деполяризации. Однако при длительном воздействии происходит инактивация и потенциалзависимых натриевых ионных каналов, что способствует уменьшению возбудимости ткани за счет позитивного смещения критического уровня деполяризации. Под анодом, наоборот, имеет место активация потенциалзависимых калиевых ионных каналов, в результате которой происходит увеличение мембранного потенциала при неизменном критическом уровне деполяризации, что, в свою очередь, приводит к гиперполяризации мембраны. Поэтому при длительном воздействии под анодом возбудимость начинает возрастать.

Был также обнаружен трансликворный перенос характерного двигательного паттерна, выработанного у крыс на транскраниальную поляризацию, животным-реципиентам, что указывает на возможность выработки в процессе поляризации специфических химических факто ров, участвующих в механизмах памяти (Вартанян и др., 1981; 1982).

Детальные эксперименты показали, что при микрополяризации изменяется возбудимость и импульсная активность нейронов как под электродами, так и в дистантно расположенных структурах. Это обусловлено характерными сдвигами мембранного потенциала клеток, поскольку поляризационные токи, вследствие разного сопротивления меж клеточных пространств и мембраны клетки, распространяются по межклеточным пространствам и практически не заходят внутрь клетки (Гутман, 1980; Ремизов, 1999).

Устойчивая фиксация процессов и состояний связана с действием микротоков на гликопротеидные рецепторы цитоплазматической мембраны нейронов. Возникает так называемый поверхностно-модуляционный эффект Эдельмана (Edelman, 1976), суть которого заключается в том, что электрический ток (также как и нейромодуляторы, гормоны, пептиды) может активировать внутриклеточные обменные процессы, воздействуя на рецепторы мембран и вызывая тем самым эф фект «мембранного усиления». Повторное воздействие электрического тока вызывает аналогичное состояние мембран и приводит к воссозданию соответствующего нейродинамического процесса (Смирнов и др., 1975; 1979; Бородкин и др., 1982). При этом необходимо отметить, что первой структурной единицей, реагирующей на микрополяризацию, являются глиальные клетки, а затем уже тела нейронов и синаптический аппарат (Гальдинов и др., 1978). Работы в этом направлении продолжаются, хотя и касаются главным образом уточнения отдельных аспектов влияния микрополяризации на функцию памяти (Marshall et al., 2005; Fregni et al., 2005). В последние годы появились новые доказательства выраженных изменений в работе синаптического аппарата, морфологических и биохимических перестроек нервных элементов под воздействием слабого постоянного тока, которые сохраняются достаточно долгое время (Lu et al., 1992; Hounsgaard et al., 1993; 1994; Moriwaki et al., 1994; Richter et al., 1994; Rosenkranz et al., 2000; Liebetanz et al., 2002).

Согласно данным литературы, микрополяризация приводит к повышению нейрональной активности как в зоне приложения постоянного тока, так и в областях, непосредственно не подвергавшихся воздействию (Василевский, 1968; Вартанян и др., 1981; Киселев, 1984; Baudewig et al., 2001). Повышение нейрональной активности в структурных элементах перифокальной зоны препятствует переходу имеющихся у них функциональных нарушений в необратимые органические изменения. Это подтверждается снижением концентрации ионов Са++ (фактор альтерации) в ликворе, выявляемым сразу после первой процедуры микрополяризации. Доказано, что снижение внеклеточной концентрации ионов кальция является закономерным следствием активации нейронов (Heuser, 1978). Кроме того, как было показано Hertz L. (1965), возбуждение нейронов постоянным током приводит к деполяризации мембраны рядом находящихся глионов с выраженной глиальной реакцией – увеличением числа и набуханием отростков астроцитов, снижением электронной плотности их матрикса, вакуолизацией цитоплазмы астроцитов, фрагментацией крист в митохондриях, что рассматривают как общую ответную реакцию, отражающую усиление функций нейронов (Боголепов, 1975). В связи с этим Г. А. Вартаняном (1981) был сделан вывод, что первой структурой, реагирующей морфологическими сдвигами на ТКМП, является глия, а затем нейроны и синаптический аппарат.

Первые исследования влияния постоянного тока на системном уровне были посвящены исследованию рефлекторной деятельности спинного мозга. Было показано угнетающее действие анода и возбуждающее катода при дорсальной поляризации спинного мозга (Могендович, 1932; Филистович, 1937 – цит. по: Донцова, 1969), изучались механизмы формирования корковой доминанты под воздействием слабого постоянного тока (Русинов, 1969; Русинова, 1992; 1993). Было выявлено, что при использовании анодной поляризации коры головного мозга можно сформировать доминанту, основными показателями которой являются характерные изменения различных электрографических показателей деятельности головного мозга в сочетании с характерными проявлениями на поведенческом уровне (Русинов, 1956; 1987).

Большое внимание уделялось изучению влияния поляризующего тока на обучение и память. F. Morrell (1961) показал, что если анодная поляризация зрительной и моторной коры не влияла на уровень выполнения оборонительных условных рефлексов на свет, то катодная поляризация приводила к угнетению условно-рефлекторной деятельности. Под действием поверхностной анодной поляризации моторной коры происходит облегчение «межполушарного переноса» навыка, в то время как катодная поляризация приводила к его торможению (Albert D., 1966).

Изучению организации и модуляции процессов памяти были посвящены работы сотрудников Физиологического отдела им. И. П. Павлова НИИЭМ РАМН под руководством профессора Г. А. Вартаняна (Гальдинов и др., 1971; 1979; Бланк и др., 1978; Вартанян и др., 1977; 1982; Шклярук, 1982). В процессе исследований ими и был разработан метод микрополяризации. Было обнаружено, что микрополяризация височной коры улучшала слуховую память, память на время и вербальную память. При микрополяризации моторной и зрительной коры улучшались соответственно моторная и зрительная память, а при поляризации теменной коры – только зрительная память. Кроме того, было показано, что микрополяризация хвостатого ядра и моторной коры значительно снижает выраженность экспериментально вызванных гиперкинезов, миндалевидного тела – судорожных проявлений, а хвостатого ядра с сенсомоторной или зрительной корой – агрессивного поведения (Вартанян и др., 1982; Nitsche et al., 2002; 2005).

Было также показа но, что интрацеребральная микрополяризация многих структур мозга облегчает закрепление условной связи и ее воспроизведение. Причем, как подчеркивает Г. А. Вартанян (1978; 1979), микрополяризация способствует извлечению «следов» путем воспроизведения функционального состояния мозга, которое сопровождало обучение в условиях поляризации, то есть, по П. С. Купалову (1978), за счет механизмов укороченных условных рефлексов третьего типа – рефлексов на измененное функциональное состояние мозговых структур.

Большое количество работ посвящено исследованию эффектов воз действия постоянным током на проводниковые системы и возможному практическому применению результатов (Герасименко, 2000; 2001; Kiernan et al., 2000; Lin et al., 2002). В работе J. C. Petruska et al. (1998) была впервые продемонстрирована возможность использования поляризации периферического нерва для дифференцирования входа миелинизированных и немиелинизированных волокон в ядра ствола мозга.

В ряде работ показана возможность постоянного тока ускорять регенерационные функции поврежденного спинного мозга (Shen et al., 1999). В исследованиях M. G. Fehlings и C. H. Tator (1992), B. Pomeranz и E. Campbell (1993) постоянный ток, под веденный через вживленные электроды, приводил к регенерации поврежденных проводниковых систем спинного мозга и периферических нервов у животных. Показано влияние постоянного тока на рост нервов и построение нейронной архитектуры в раннем онтогенезе (Erkine et al., 1995).