Том 73, № 4 (2023)

В статье представлены обзорные данные по изменению показателей, полученных из многоканальной ЭЭГ, МРТ, фМРТ и диффузионной тензорной трактографии у больных после инсульта в процессе двигательного восстановления. Рассмотрены основные показатели, которые чаще всего анализируются в литературе, посвященной изменениям в головном мозге, происходящим как в ходе традиционной двигательной реабилитации, так и при применении реабилитационных процедур, использующих технологию “интерфейс мозг—компьютер”. Изменение обсуждаемых показателей отражает динамику вовлеченности полушарий, отдельных областей мозга и связей между ними в решение двигательной задачи и является проявлением как мгновенных функциональных перестроек работы сети, так и реальных нейропластических (структурных) изменений в мозге. Обсуждается функциональная роль полушарий, отдельных областей и связей между областями в процессе двигательной реабилитации после инсульта.

Исследование направлено на изучение динамики теменно-затылочного альфа-ритма головного мозга в его связи с процессом сравнения длительностей стимулов. Было проведено ЭЭГ-исследование, в котором участникам (n = 48) предлагалось сравнивать пары зрительных стимулов различной длительности от 3.2 до 6.4 с. Проводился частотно-временной анализ ЭЭГ в диапазоне 8–12 Гц. Показана динамика теменно-затылочного альфа-ритма при выполнении задачи на сравнение длительностей: мощность альфа-ритма возрастает от момента включения стимула к середине его предъявления, но затем продолжает увеличиваться для коротких стимулов (3.2, 3.6, 4.0 с), остается такой же для средних (4.4, 4.8, 5.2 с) и снижается для длительных (5.6, 6.0, 6.4 с). При этом разница между мощностью альфа-ритма при предъявлении коротких и длительных стимулов перед выключением стимула напрямую связана с точностью оценки временных интервалов. Результаты обсуждаются с точки зрения модели “двойной клепсидры”: предполагается, что альфа-ритм выступает электрофизиологическим коррелятом функционирования “нейронных аккумуляторов”, связанных с субъективным течением времени.

Разработан кортико-спинальный нейроинтерфейс, основанный на кинестетическом воображении тыльного сгибания стопы, дополненный робототехническим устройством перемещения конечностей “Биокин” и чрескожной электростимуляцией спинного мозга (ЧЭССМ). Показано, что доля правильных ответов при классификации ЭЭГ-сигналов мозга (ДПО) в условиях работы с нейроинтерфейсом в среднем составляет 68% и значимо увеличивается при добавлении механотерапии и ЧЭССМ на 9%. ЭМГ-активность передней большеберцовой мышцы (ПБМ), осуществляющей тыльное сгибание стопы, во время инструкции воображать движение увеличена по сравнению с таковой во время инструкции находиться в покое. Добавление механотерапии и ЧЭССМ при работе с нейроинтерфейсом в большей степени влияет не на увеличение активности ПБМ при воображении движения ипсилатеральной стопы, но на уменьшение активности ПБМ при инструкции находиться в покое. Выявленные эффекты, по-видимому, важны для формирования адекватных координационных паттернов управляющих сигналов от ЦНС и мышечной активности при реализации движений и могут использоваться в клинической реабилитации двигательной активности с использованием кортико-спинального нейроинтерфейса.

Современные экспериментальные данные показывают, что интериктальные разряды состоят из короткого спайка и медленной волны, которая рассматривается как длительная гиперполяризация. На модели синхронизации интериктальных разрядов было проведено исследование обратных тормозных связей. У крыс, находящихся в состоянии легкого наркотического сна, после нанесения блокаторов ГАМК-А-рецепторов на кору интериктальные разряды возникали в соседних участках коры независимо друг от друга, а затем происходила их синхронизация. В экспериментах, в которых интериктальные разряды возникали одновременно, длительности медленной волны (тормозной фазы) были одинаковы. В процессе регистрации в этих и других опытах происходило увеличение временно́й задержки между моментами генерации интериктальных разрядов. В условиях усиления синхронизации происходило увеличение длительности медленной волны (тормозной фазы) интериктальных разрядов. У интериктальных разрядов, которые возникали первыми, наблюдалась больша́я длительность торможения по сравнению с длительностью в соседней точке, так как к собственному торможению в нейронной сети добавляется торможение от соседних сетей по обратным тормозным связям. При возникновении возбуждения вслед за ним по обратной связи начиналось торможение, которое ограничивало период возбуждения, и таким образом создавалось временно́е окно интеграции, и это также происходило в соседних нейронных сетях коры.

В работе изучали последствия воздействия острой нормобарической гипоксии в раннем постнатальном периоде развития (2-е постнатальные сутки) на способность к обучению и экспрессию ГАМК_В-рецепторов в неокортексе (медиальной префронтальной коре) крыс адолесцентного возраста (55–60-е постнатальные сутки), а также возможность коррекции выявленных нарушений отечественным препаратом салифеном – производным ГАМК. Показано, что перинатальная гипоксия ухудшает формирование и сохранение памятного следа в тестах “распознавание нового объекта” и “условный рефлекс пассивного избегания”, а также снижает способности к пространственному обучению в тесте “водный лабиринт Морриса”. Анализ результатов Вестерн-блоттинга показал увеличение количества белка ГАМК_В-рецепторов в медиальной префронтальной области неокортекса крыс, подвергавшихся перинатальной гипоксии. Введение салифена в течение 14 суток после гипоксического воздействия в дозе 15 мг/кг улучшало когнитивные способности крыс, а также нормализовало уровень экспрессии белка ГАМК_В-рецепторов в медиальной префронтальной коре крыс. Результаты данного исследования представляют интерес для решения прикладной задачи неонатологии – поиска эффективных средств для фармакологической коррекции последствий перинатальной гипоксии.

В настоящей работе предложен способ обучения крыс электрической самостимуляции в ответ на подъем головы в телеметрической установке, регистрирующей уровень внеклеточного дофамина. Первоначально в опытах Дж. Олдса было показано, что в ответ на электрическую стимуляцию зон положительного подкрепления у крыс наблюдается естественное исследовательское поведение, направленное на поиск источника награды. Сделано предположение, что естественный поведенческий акт, в частности подъем головы, может ускорить выработку и стабилизацию реакции самостимуляции. Изменение положения головы может служить внутренним проприоцептивным условным сигналом. Эксперименты проводили в кольцевой камере, где с помощью телеметрической установки стимулировали вентральную область покрышки (ВОП) при подъеме головы крысы на 38°. Реакция самостимуляции на подъем головы вырабатывалась и стабилизировалась в течение первого дня обучения. При педальной самостимуляции отчетливые повторяющиеся реакции наблюдались только на 3-й день обучения после проведения процедур “наталкивания” на педаль в 1-й день обучения и “отталкивания” от педали на 2-й день обучения, стабилизация реакции наблюдалась только к 4-му дню обучения. После стабилизации реакции самостимуляции у крыс регистрировали уровень внеклеточного дофамина в прилежащем ядре методом быстросканирующей циклической вольтамперометрии в ответ на навязанную стимуляцию ВОП до и после каждой из трех серий самостимуляции длительностью по 10 мин. После каждой серии самостимуляции уровень внеклеточного дофамина снижался, что отражает истощение внутриклеточного пула нейромедиатора в процессе длительной самостимуляции ВОП. Сделан вывод о перспективности использования способа обучения крыс электрической самостимуляции в ответ на подъем головы для исследования механизмов подкрепления.