Physiological correlates of neuro- and magnetic stimulation in therapy of epilepsy

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

In the literature survey, non-pharmaceutical methods of therapy of epilepsy are considered including electrostimulation of vagus nerve, exposure to magnetic field and transcranial magnetic stimulation (TMS). Correlates of the effectiveness of electro- and magnetic stimulation are electrophysiological parameters, clinical data and influence on the mental and cognitive functions. Use of repetitive transcranial magnetic stimulation in addition to antiepileptic drugs has a certain ground. According to modern understanding and the results of experimental studies, the mechanism of modulator inhibitory alterations is associated with a potential of TMS to cause long-term synaptic depression or long-term potentiation. These long-lasting phenomena probably underlie anticonvulsant effects of low frequency magnetic stimulation. Inclusion of physiologists and neurophysiologists into the research will permit to solve such an important problem as a study of physiological mechanisms of the effectiveness of non-pharmacological electro- and magnetic action in epilepsy.

About the authors

Nataliya D. Sorokina

A.I. Evdokimov Moscow State University of Medicine and Dentistry

Author for correspondence.
Email: sonata5577@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-5709-1041
SPIN-code: 6820-6477
Scopus Author ID: https://www.scopus.com/home.uri
ResearcherId: Q-8937-2018
https://journals.eco-vector.com/index.php/pavlovj

PhD in Biological Sciences, Professor of the Department of Normal Physiology and Medical Physics

Russian Federation, Moscow

Sergey S. Pertsov

A.I. Evdokimov Moscow State University of Medicine and Dentistry; P.K. Anokhin Research Institute of Normal Physiology

Email: s.pertsov@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-5530-4990
SPIN-code: 3876-0513
Scopus Author ID: A-6697-2017

Head of the Department of Normal Physiology and Medical Physics; MD, PhD, Corresponding Member of RAS, Professor, Deputy Director on Scientific Work, Head of the System Mechanisms of Emotional Stress Laboratory

Russian Federation, Moscow

Gennadiy V. Selitskiy

A.I. Evdokimov Moscow State University of Medicine and Dentistry

Email: gvselitsky@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-0642-4739
SPIN-code: 2173-9401
Scopus Author ID: 94859

MD, PhD, Professor of the Department of Nervous Diseases

Russian Federation, Moscow

References

  1. Shon YM., Lim SC, Lim SH. Therapeutic effect of repetitive transcranial magnetic stimulation on non-lesional focal refractory epilepsy. Journal of Clinical Neuroscience. 2019;63:130-3. doi: 10.1016/j.jocn. 2019.01.025
  2. Nardone R, Versace V, Höller Y, et al. Transcranial magnetic stimulation in myoclonus of different etiologies. Brain Research Bulletin. 2018;140:258-69. doi: 10.1016/j.brainresbull.2018.05.016
  3. Dibué-Adjei M, Kamp MA, Vonck K. 30 years of vagus nerve stimulation trials in epilepsy: Do we need neuro-modulation-specific trial designs? Epilepsy Research. 2019;153:71-5. doi: 10.1016/j.eple-psyres.2019.02.004
  4. González HFJ., Yengo-Kahn A, Englot DJ. Vagus Nerve Stimulation for the Treatment of Epilepsy. Neurosur-gery Clinics of North America. 2019;30 (2):219-30. doi: 10.1016/j.nec.2018.12.005
  5. Selitskiy GV, Karlov VA, Sorokina ND. Mekha-nizmy vospriyatiya mozgom cheloveka magnitnogo polya. Fizi-ologiya Cheloveka. 1996;22(4):66-72. (In Russ).
  6. Ulashchik VS, Pletnev AS, Voychenko NV, et al. Magnitoterapiya: Teoreticheskiye osnovy i prakti-cheskoye primeneniye. Minsk: Belaruskaya navuka; 2015. (In Russ).
  7. Rivadulla C, Aguilar J, Coletti M, et al. Static magnetic fields reduce epileptiform activity in anesthetized rat and monkey. Scientific Reports. 2018; 8(1):15985. doi: 10.1038/s41598-018-33808-x
  8. Fokin VF, Ponomareva NV., Kuntsevich GI. Electrophysiological Markers of Middle Cerebral Artery Blood Flow Velocity in Healthy Subjects. Annals of the Russian Academy of Medical Sciences. 2013;(10):57-60. (In Russ).
  9. Selitskiy GV, Karlov VA, Sorokina ND. Vliyaniye ponizhennogo geomagnitnogo polya na bioelektri-cheskuyu aktivnost’ mozga pri epilepsii. Zhurnal Nevrologii i Psikhiatrii imeni C.C. Korsakova. 1999; 99(4):48-50. (In Russ).
  10. Karlov VA, ZHidkova IA, Karakhan GV, et al. Pre-frontal’naya epilepsiya. Zhurnal Nevrologii i Psihi-atrii im. C.C. Korsakova. 1997;97(7):8-12. (In Russ).
  11. Shabalov VA, Isagulyan ED. Khronicheskaya elektro-stimulyatsiya v lechenii nevropaticheskikh bolevykh sin-dromov. Kriterii dlitel’noy effektivnosti. Atmosfera. Nervnyye bolezni. 2010;(4):2-10. (In Russ).
  12. DeGiorgio CM, Shewmon A, Murray D, et al. Pilot study of trigeminal nerve stimulation (TNS) for epilepsy: a proof-of concept trial. Epilepsia. 2006; 47(7):1213-5. doi: 10.1111/j.1528-1167.2006.00594.x
  13. Balabanova AI, Bavdurnuy AA, Bolba MV, et al. Life style and non-medication treatment methods of epilepsy. Meditsinskaya Nauka i Obrazovaniye Urala. 2015;1(2):139-45. (In Russ).
  14. Eldaief M, Press DZ, Pascual-Leone A. Transcranial magnetic stimulation in neurology: A review of established and prospective applications. Neurology. Clinical Practice. 2013;3(6):519-26. doi: 10.1212/01. CPJ.0000436213.11132.8e
  15. Chervyakov AV, Poydasheva AG, Korzhova YuE, et al. Sovremennyye terapevticheskiye vozmozhnosti rit-micheskoy transkranial'noy magnitnoy stimulyatsii v lechenii zabolevaniy nervnoy sistemy. Russkiy Med-itsinskiy Zhurnal. 2014;(22):1567-72. (In Russ).
  16. Pati S, Alexopoulos AV. Pharmacoresistant epilepsy: from pathogenesis to current and emerging therapies. Cleveland Clinical Journal of Medicine. 2010;77(7): 457-67. doi: 10.3949/ccjm.77a.09061
  17. Fregni F, Otachi PT, Do Valle A, et al. A randomized clinical trial of repetitive transcranial magnetic stimulation in patients with refractory epilepsy. Annals of Neurology. 2006;60(4):447-55. doi:10.1002/ ana.20950
  18. Sun W, Mao W, Meng X, et al. Low-frequency repetitive transcranial magnetic stimulation for the treatment of refractory partial epilepsy: a controlled clinical study. Epilepsia. 2012;53(10):1782-9. doi:10. 1111/j.1528-1167.2012.03626.x
  19. Hsu WY, Cheng CH, Lin MW, et al. Antiepileptic effects of low frequency repetitive transcranial magnetic stimulation: a meta-analysis. Epilepsy Research. 2011;96(3):231-40. doi: 10.1016/j.eplepsy-res.2011.06.002
  20. Dokukina TV, Misyuk NN, Hlebokazov FP, et al. Primenenie transkranial'noj magnitoterapii v kompleksnom lechenii epilepsii. In: Covremennye metody diagnostiki, lecheniya i profilaktiki zabolevanij. Minsk; 2018. (In Russ).
  21. Rotenberg A. Prospects for clinical applications of transcranial magnetic stimulation and real-time EEG in epi-lepsy. Brain Topography. 2010;22(4): 257-66. doi: 10.1007/s10548-009-0116-3
  22. Rotenberg A, Bae EH, Takeoka M, et al. Repetitive transcranial magnetic stimulation in the treatment of epilep-sia partialis continua. Epilepsy Behavior. 2009;14(1):253-7. doi: 10.1016/j.yebeh.2008.09.007
  23. Santiago-Rodriguez E, Cardenas-Morales L, Harmony T, et al. Repetitive transcranial magnetic stimulation de-creases the number of seizures in patients with focal neocortical epilepsy. Seizure. 2008;17 (8): 677-683.
  24. Najib U, Bashir Sh, Edwards D, et al. Transcranial Brain Stimulation: Clinical Applications and Future Direc-tions. Neurosurgery Clinics of North America. 2011;22(2):233-58. doi: 10.1016/j.nec.2011.01.002
  25. Chen R, Spencer DC, Weston J, et al. Transcranial magnetic stimulation for the treatment of epilepsy (Review). The Cochrane Database of Systematic Reviews. 2016;(8):CD011025. doi: 10.1002/14651858. CD011025.pub2
  26. Evstigneev VV, Kisten' OV. Transcranial magnetic stimulation in complex therapy of epilepsy. Annals of Clini-cal and Experimental Neurology. 2013;7(2): 20-6. (In Russ).
  27. Pereira LS, Müller VT, Gomes M, et al. Safety of repetitive transcranial magnetic stimulation in patients with epi-lepsy: A systematic review. Epilepsy & Behavior. 2016;57(Pt A):167-76. doi:10.1016/j. yebeh.2016.01.015
  28. Rossi S, Hallett M, Rossini P, et al. Safety of TMS Consensus Group. Clinical safety, ethical considerations, and application guidelines for the use of transcranial magnetic stimulation in clinical practice and research. Clinical Neurophysiology. 2009; 120(12):2008-39. doi: 10.1016/j.clinph.2009.08.016
  29. Kisten’ OV, Evstigneyev VV. Vozmozhnosti ritmi-cheskoy transkranial’noy magnitnoy stimulyatsii v optimi-zatsii blokady epileptogeneza. Lechebnoye Delo. 2014;4(38):19-28. (In Russ).
  30. Funke K, Benali А. Modulation of cortical inhibition by rTMS – findings obtained from animal models. Journal of Physiology. 2011;589(Pt 18): 4423-35. doi: 10.1113/jphysiol.2011.206573
  31. Hoffmann RE, Cavus I. Slow transcranial magnetic stimulation, long-term depotentiation, and brain hyperex-citability disorders. The American Journal of Psychiatry. 2002;159(7):1093-102. doi:10.1176/ ap-pi.ajp.159.7.1093
  32. Pettorruso M, Di Giuda D., Martinotti G, et al. Dopaminergic and clinical correlates of high-frequ-ency repetitive transcranial magnetic stimulation in gam-bling addiction: a SPECT case study. Addictive Behaviors. 2019;93:246-9. doi: 10.1016/j.ad-dbeh.2019.02.013
  33. Zhang JQ, Yu JM, Wang XM, et al. The Effects of Pretreatment with Low-Frequency Repetitive Tran-seranial mMagnetic Stimulation on Expressions of Hippocampns GAD65 and NMDAR1 in Rats with Pilocarpine-lnduced Seizures. Chinese Journal of Neuroimmunology and Neurology. 2008;(6):430-3.
  34. Conway CR, Udaiyar A, Schachter SC. Neurosti-mulation for depression in epilepsy. Epilepsy & Behavior. 2018;88S:25-32. doi: 10.1016/j.yebeh.2018. 06.007
  35. Kinoshita M, Ikeda A, Begum T, et al. Low-frequency repetitive transcranial magnetic stimulation for seizure suppression in patients with extra-temporal lobe epilepsy: a pilot study. Seizure. 2005; 14(6):387-92. doi: 10.1016/j.seizure.2005.05.002
  36. Cantello R, Rossi S, Varrasi C, et al. Slow repetitive TMS for drug-resistant epilepsy: clinical and EEG findings of a placebo-controlledtrial. Epilepsia. 2007;48(2):366-74. doi: 10.1111/j.1528-1167.2006. 00938.x
  37. Kisten' OV, Evstigneev VV. Probable anticonvulsive mechanisms of repetitive transcranial magnetic stimulation and predictors of its effectivity. Epilepsy and Paroxysmal Conditions. 2014;6(1): 19-26. (In Russ).
  38. Gimranov RF, Kurdyukova EN. Transcranial Magnetic Stimulation in Research of Emotion in the Healthy and Patients with Epilepsy. I.P. Pavlov Journal of Higher Nervous Activity. 2005;55(2): 202-6. (In Russ).
  39. Yang J, Phi JH. The Present and Future of Vagus Nerve Stimulation. Journal of Korean Neurosurgical Society. 2019;62(3):344-52. doi: 10.3340/jkns. 2019.0037

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2020 Sorokina N.D., Pertsov S.S., Selitskiy G.V.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
 


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».