Магнитные импульсы помогли создать карты активности мышц для диагностики двигательных нарушений

© iStock

Российским ученым с помощью магнитной стимуляции головного мозга удалось точно отследить межмышечные взаимодействия карт разных мышц руки. В перспективе это позволит отслеживать изменения в головном мозге у пациентов с двигательными нарушениями. Исследование опубликовано в журнале Human brain mapping. Работа поддержана Президентской программой Российского научного фонда (РНФ).

Сегодня магнитную стимуляцию головного мозга активно используют в психиатрии и неврологии для лечения депрессии, болевых синдромов и других недугов. Но метод до сих пор не так широко применяют для оценки двигательной коры мозга и нарушений опорно-двигательного аппарата при разных заболеваниях, в ходе тренировок или реабилитации.

Российские ученые посмотрели, насколько надежные данные дает создание при помощи этого метода карт мышечной активности. Исследователям удалось точно отследить межмышечные взаимодействия карт разных мышц руки. В перспективе это позволит отслеживать изменения в головном мозге у пациентов с двигательными нарушениями.

Транскраниальная магнитная стимуляция (ТМС) позволяет врачам и исследователям активировать кору головного мозга человека при помощи коротких магнитных импульсов. Сегодня этот метод нашел применение в психиатрии и неврологии, где его используют, например, для лечения депрессии, болевых синдромов, болезни Паркинсона и многих других недугов. Кроме того, транскраниальная магнитная стимуляция весьма перспективна для изучения головного мозга и его функционального картирования, то есть создания карт мозга. Особенно эффективно, когда ученые сочетают ТМС с МРТ-навигацией. Такой метод называют навигационной транскраниальной магнитной стимуляцией, или нТМС. При решении некоторых задач он превосходит по точности другие методы картирования головного мозга, например, функциональную магнитно-резонансную томографию. С помощью нТМС стимулируют двигательную кору головного мозга. Это вызывает мышечные сокращения, которые ученые оценивают, регистрируя электрическую активность мышц. Пространственная точность нТМС картирования мозга составляет всего два миллиметра, а ее результаты называют мышечной кортикальной репрезентацией или ТМС моторной картой. С помощью этого подхода можно, например, оценить изменения двигательной коры при различных заболеваниях, в ходе тренировок или реабилитации.

Карты мышц рук добровольцев после двух дней исследований.

Источник: Maria Nazarova et al. / Human brain mapping, 2021

Несмотря на преимущества нТМС карт, на практике метод применяют довольно редко. Требуются дополнительные подтверждения достоверности получаемых таким способом данных. Этим вопросом и занялись российские ученые из Центра нейроэкономики и когнитивных исследований Института когнитивных нейронаук НИУ ВШЭ, Научного центра неврологии и Федерального центра мозга и нейротехнологий. Они провели систематическое исследование абсолютной и относительной достоверности данных карт (мышечных кортикальных репрезентаций) мышц рук. Для этого они пригласили здоровых добровольцев — мужчин в возрасте от 19 до 33 лет. Ни у кого из них не было неврологических или психических заболеваний, также ученые исключили из списка спортсменов, музыкантов и хирургов, так как их моторика слишком специфична из-за профессиональной деятельности.

Добровольцы проходили два сеанса картирования с помощью нТМС с интервалом в 5-10 дней. Ученые фиксировали сокращения трех мышц, управляющих движениями кисти и пальцев. Так им удалось получить ТМС карты мышц на двигательной коре. Анализ показал, что обычно используемые показатели, такие как площади, объемы и центры тяжести, имеют высокую относительную и низкую абсолютную достоверность. Первая оценивает результаты повторных измерений, а вторая — изменение данных для одного испытуемого. У перекрытий между ТМС картами разных мышц была высокая абсолютная воспроизводимость, что позволило отследить взаимодействия между этими картами.

Мария Назарова

«У нашего исследования есть не только фундаментальное значение, оно также открывает новые возможности для использования нТМС моторного картирования для оценки изменений коры у здоровых людей и пациентов с неврологическими состояниями, например, у людей, проходящих реабилитацию после инсульта», — рассказала Мария Назарова, руководитель проекта по гранту РНФ, кандидат медицинских наук, сотрудник Центра нейроэкономики и когнитивных исследований Института когнитивных нейронаук НИУ ВШЭ и Федерального центра мозга и нейротехнологий ФМБА.