TES СТИМУЛЯЦИЯ ПО ЗАКРЫТОМУ КОНТУРУ
ОСНОВНЫЕ МОМЕНТЫ
Исследования показывают, что замкнутая транскраниальная электрическая стимуляция (TES), включая транскраниальную стимуляцию постоянным током (tDCS) и транскраниальную стимуляцию переменным током (tACS), способна корректировать стимуляцию мозга в реальном времени на основе ЭЭГ-обратной связи. Это позволяет персонализировать стимуляцию и потенциально улучшить ее результаты.
Фазово-синхронизированная tACS с ЭЭГ, является наиболее изученной областью. Для неё разработаны алгоритмы синхронизации в реальном времени. tDCS также демонстрирует влияние на фазовую синхронизацию, в то время как исследования транскраниальной импульсной токовой стимуляции (tPCS) ограничены.
Имеющиеся данные указывают на повышение эффективности замкнутой TES при лечении таких состояний, как эпилепсия, расстройства сознания и сонливость за рулем. Ключевые исследования подчеркивают влияние индивидуальных особенностей мозга на результаты лечения.
ОБЗОР CL-TES
Замкнутая TES предполагает адаптацию электрической стимуляции мозга, например, tDCS и tACS, в реальном времени, используя ЭЭГ-обратную связь. Цель такого подхода – согласовать стимуляцию с ритмами мозга, что потенциально может улучшить результаты лечения неврологических и психических расстройств.
КЛЮЧЕВЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ:
[01] Mansouri и коллеги (2017)
Разработали алгоритм для фазово-синхронизированной tACS с ЭЭГ, оптимизированный для различных частотных диапазонов. Быстрый алгоритм прогнозирования ЭЭГ для фазово-синхронизированной транскраниальной электрической стимуляции человеческого мозга.
[02] Исследование Raco и коллег (2016)
Изучало комбинирование tACS и ТМС для фазозависимой модуляции, что актуально для систем замкнутого цикла .Комбинирование ТМС и tACS для замкнутой контурной фазозависимой модуляции кортикоспинальной возбудимости: исследование осуществимости
[03] Mansouri и коллеги (2018)
представили систему фазово-синхронизированной стимуляции, использующую короткие импульсы для минимизации артефактов ЭЭГ.Система фазовой синхронизации в реальном времени для неинвазивной стимуляции мозга
ПОДРОБНЕЕ О CL TACS
[01] УСИЛЕНИЕ МОТОРНОГО ОБУЧЕНИЯ (AKKAD ET AL., 2021)
Одно из первых исследований PAC-tACS было направлено на изучение приобретения моторных навыков. Исследователи применяли PAC-tACS с тета-гамма сопряжением над моторной корой, при этом гамма-осцилляции синхронизировались либо с пиками, либо с впадинами тета-ритма. Когда гамма совпадала с пиками тета-волны, участники демонстрировали значительное улучшение моторного обучения по сравнению с контрольной (sham) стимуляцией. Напротив, при синхронизации с впадинами тета-ритма эффекта не наблюдалось. Это исследование подчеркивает, что PAC-tACS может усиливать эндогенные механизмы обучения, вероятно, за счёт усиления синаптической пластичности через пластичность, зависящую от времени спайков (STDP).
ФАЗОВО СИНХРОНИЗИРОВАННАЯ TACS С ЭЭГ: ИССЛЕДОВАНИЯ
MANSOURI И ДР. (2017): БЫСТРЫЙ АЛГОРИТМ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ЭЭГ ДЛЯ ФАЗОВО-СИНХРОНИЗИРОВАННОЙ ТРАНСКРАНИАЛЬНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СТИМУЛЯЦИИ ЧЕЛОВЕЧЕСКОГО МОЗГА
разработали алгоритм прогнозирования сигналов ЭЭГ для фазово-синхронизированной tACS в реальном времени. Алгоритм показал стабильную эффективность у разных людей, особенно в альфа-диапазоне (8-14 Гц), со значением фазовой синхронизации 0,77±0,08. В этом исследовании изучалась настройка длины сегмента ЭЭГ и горизонта прогнозирования для разных частотных диапазонов, что подчеркивает сложности, связанные со сложной и изменчивой природой сигналов ЭЭГ.
MANSOURI И ДР. (2018): СИСТЕМА ФАЗОВОЙ СИНХРОНИЗАЦИИ В РЕАЛЬНОМ ВРЕМЕНИ ДЛЯ НЕИНВАЗИВНОЙ СТИМУЛЯЦИИ МОЗГА
представили систему, использующую короткие прямоугольные импульсы tES для минимизации артефактов ЭЭГ, что позволяет проводить фазово-синхронизированную стимуляцию. Этот подход решил проблему восстановления фазы ЭЭГ во время непрерывной синусоидальной стимуляции, продемонстрировав возможность применения как в альфа-, так и в тета-диапазонах.
RACO И ДР. (2016): КОМБИНИРОВАНИЕ ТМС И TACS ДЛЯ ЗАМКНУТОЙ КОНТУРНОЙ ФАЗОЗАВИСИМОЙ МОДУЛЯЦИИ КОРТИКОСПИНАЛЬНОЙ ВОЗБУДИМОСТИ: ИССЛЕДОВАНИЕ ОСУЩЕСТВИМОСТИ
исследовали одновременное применение tACS и транскраниальной магнитной стимуляции (ТМС) для воздействия на определенные фазы (0°, 90°, 180°, 270°) tACS 20 Гц. Результаты продемонстрировали потенциал для фазозависимой модуляции, что актуально для систем с замкнутым контуром.
ФАЗОВО СИНХРОНИЗИРОВАННАЯ TDCS С ЭЭГ:
LI И ДР. (2015): МОДУЛИРУЮЩИЙ ЭФФЕКТ ТРАНСКРАНИАЛЬНОЙ СТИМУЛЯЦИИ ПОСТОЯННЫМ ТОКОМ НА ФАЗОВУЮ СИНХРОНИЗАЦИЮ В ИНТЕРФЕЙСЕ МОЗГ-КОМПЬЮТЕР ДЛЯ МЫСЛЕННОГО ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЯ
Li и др. (2015): исследовали эффекты tDCS на фазовую синхронизацию между первичной моторной корой (M1) и дополнительной моторной областью (SMA) во время мысленной моторики. Используя значение фазовой синхронизации (PLV), они обнаружили, что tDCS усиливает возбудимость коры и модулирует десинхронизацию, связанную с событием. Это предполагает роль tDCS в системах с замкнутым контуром, хотя и не напрямую фазово-синхронизированных с фазами ЭЭГ.
СИСТЕМА ЗАМКНУТОГО КОНТУРА ПОВЕРХНОСТНОЙ ЭЭГ-ТРАНСКРАНИАЛЬНОЙ СТИМУЛЯЦИИ ПОСТОЯННЫМ ТОКОМ (TDCS) (2017)
Li и др. (2015): исследовали эффекты tDCS на фазовую синхронизацию между первичной моторной корой (M1) и дополнительной моторной областью (SMA) во время мысленной моторики. Используя значение фазовой синхронизации (PLV), они обнаружили, что tDCS усиливает возбудимость коры и модулирует десинхронизацию, связанную с событием. Это предполагает роль tDCS в системах с замкнутым контуром, хотя и не напрямую фазово-синхронизированных с фазами ЭЭГ.
TPCS ПО ЗАКРЫТОМУ КОНТУРУ:ИССЛЕДОВАНИЯ
ВЛИЯНИЕ ТЕТА-ТРАНСКРАНИАЛЬНОЙ СТИМУЛЯЦИИ ПЕРЕМЕННЫМ ТОКОМ И ФАЗОВО-СИНХРОНИЗИРОВАННОЙ ТРАНСКРАНИАЛЬНОЙ ИМПУЛЬСНОЙ ТОКОВОЙ СТИМУЛЯЦИИ НА ОБУЧЕНИЕ И КОГНИТИВНЫЕ ФУНКЦИИ (2019)
Влияние тета-транскраниальной стимуляции переменным током и фазово-синхронизированной транскраниальной импульсной токовой стимуляции на обучение и когнитивные функции протестировали tACS и tPCS на сети значимости. tPCS проводилась на пике или спаде тета-ритма (4-8 Гц), фазово-синхронизированно с волной tACS, а не напрямую с ЭЭГ. Это исследование не выявило значительных эффектов на ЭЭГ или производительность, что указывает на ограниченность текущих данных для фазово-синхронизированной tPCS с ЭЭГ.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
PAC-tACS использует межчастотное сопряжение (CFC) для точной модуляции мозговых функций, что подтверждено в исследованиях Riddle et al. (2020), Safaie et al. (2023) и социальной тревожности (~2023/2024). Эти работы демонстрируют её потенциал для улучшения памяти, когнитивных функций и контроля эмоций, с фазо-специфичным наведением и подтверждающими биомаркерами EEG/fMRI.
Сдвиг от lPFC-SMC к DLPFC-SMC у тревожных участников подчёркивает адаптивность метода к патологическим состояниям. Несмотря на существующие методологические пробелы, PAC-tACS обещает стать инструментом таргетированной нейромодуляции для когнитивного улучшения и терапии, объединяя нейронауку и клиническую практику.
ВНИМАНИЕ: ДАННАЯ СТАТЬЯ НОСИТ ИСКЛЮЧИТЕЛЬНО ИНФОРМАЦИОННО-ПРОСВЕТИТЕЛЬСКИЙ ХАРАКТЕР И НЕ ПРЕДНАЗНАЧЕНА ДЛЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В КАЧЕСТВЕ РУКОВОДСТВА К ДЕЙСТВИЮ. ИНФОРМАЦИЯ, ПРЕДСТАВЛЕННАЯ ЗДЕСЬ, НЕ ЯВЛЯЕТСЯ МЕДИЦИНСКОЙ, ПСИХОЛОГИЧЕСКОЙ ИЛИ ИНОЙ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЙ КОНСУЛЬТАЦИЕЙ. АВТОРЫ И ИЗДАТЕЛИ НЕ НЕСУТ ОТВЕТСТВЕННОСТИ ЗА ЛЮБЫЕ РЕШЕНИЯ ИЛИ ДЕЙСТВИЯ, ПРЕДПРИНЯТЫЕ ЧИТАТЕЛЯМИ НА ОСНОВЕ МАТЕРИАЛОВ ДАННОЙ СТАТЬИ.
