Методы лечебной электростимуляции (ЭС) зрительного
реклама
Проблемы нейрокибернетики, Материалы 14-ой Международной конференции по нейрокибернетике, посвященной 60-летию Победы советского народа в Великой отечественной войне и 90летию Ростовского государственного университета Т.2, стр. 303-307 , Ростов-на-Дону, 2005 РОЛЬ СИСТЕМНЫХ НЕЙРОЭЛЕКТРОСТИМУЛЯЦИИ МЕХАНИЗМОВ В ЭФФЕКТАХ ДЕЙСТВИЯ ПОВТОРНЫХ КУРСОВ ЭЛЕКТРОЛЕЧЕНИЯ ГЛАЗНОЙ ПАТОЛОГИИ. Сафина З.М. Медицинское научно-производственное предприятие «Нейрон»,Уфа Более чем двадцатилетний клинический опыт использования электрической активации различных отделов зрительного анализатора позволил офтальмопатологий, при электролечении которых наблюдается определить круг улучшение зрения, и оценить эффективность в зависимости от исходного состояния зрения. Первые инвазивные приемы электростимуляции (ЭС), основанные на прямом воздействии на волокна зрительного нерва через хронически вживленные электроды или через имплантируемый приемник [11,12], не могли получить широкого применения в поликлинической практике, и в настоящее время применяются в узком кругу нейрохирургических и крупных офтальмологических клиник, имея ограниченный круг показаний (поражения клинический материал центрального отдела был получен зрительного анализатора). после появления Весомый метода чрезкожной электростимуляции глаз и аппарата ЭСО, предложенных в 1985 г. сотрудниками лаборатории улучшения функций сенсорных систем НИИ нейрокибернетики Е.Б.Компанейцем, В.В.Петровским и офтальмологом С.И.Джинджихашвили [3,4]. Метод получил широкое распространение в лечебных учреждениях России в силу расширения спектра показаний, удобства пользования аппаратом и отсутствия осложнений. Убедительная неинвазивных его эффективность послужила толчком к появлению других приемов электростимуляции [13,8 и др.], что также способствовало использованию ЭС при спазме аккомодации, дистрофических поражениях сетчатки, аметропии, амблиопии, глаукоме, косоглазии, птозе, синдроме сухого глаза, нистагме. Дальнейшее разработка методических подходов и их техническая реализация в микропроцессорном аппарате ЭСОМ, проведенная уфимскими нейрофизиологами при содействии создателей метода [8], позволили определить психофизиологические феномены адекватности параметров воздействия и выделить варианты ответных реакций зрительного анализатора на повторные электрические воздействия вместе с критериями ограничения количества проводимых курсов [9, 10]. Более 4000 приборов, внедренных в работу глазных кабинетов, и библиография работ об изолированном и комплексном применении ЭС в лечении глазной патологии, насчитывающая более трех сотен работ, свидетельствуют о неугасаемом интересе исследователей к возможностям ЭС. Вместе с тем во многих лечебных учреждениях процедура ЭС заняла скромные позиции в ряду рутинных физиотерапевтических приемов, а в целом ряда регионов России электростимуляция в офтальмологической практике до сих пор не используется. Кроме того, потенциал метода, заложенный в самом принципе предъявления электрических сигналов, моделирующих нейронную активность - пачечный характер следования, адресное возбуждение нейронов зрительного тракта – до сих пор до конца не реализован. Разрыв – от назначения при широком спектре патологии до скептической оценки возможностей электростимуляции накопленного опыта и обсуждения диктует необходимость обобщения теоретических и практических аспектов ее использования. Наиболее распространенная локальная гипотеза, объясняет эффекты ЭС изменением активности нейронов на разных уровнях зрительного анализатора. В сетчатке шунтирование тока через щелевые контакты горизонтальных клеток способствует возбуждению морфологически сохранных, но функционально угнетенных нейронов. Показано, что в волокнах зрительного нерва происходят конформационные изменения молекулярных структур мембраны и изменение ее вязкости [1] , увеличение концентрации межклеточного калия , что улучшает проводимость нервных волокон. На ЭС реагируют и нейроглиальные элементы – происходит увеличение их количества, что также способствует улучшению обменных процессов и проводимости. В.Б. Полянским [ 7] высказано предположение, что в корковом отделе зрительного анализатора возникает явление длительной посттетанической потенциации. Улучшение амплитудно-временных характеристик ЭЭГ и зрительных вызванных потенциалов после ЭС свидетельствуют о компенсаторных перестройках в работе центральных отделов зрительного анализатора. Заключительным аккордом в перечне локальных эффектов, могут служить работа Ф.А.Лаугалиса [6],в которой было показано, что пачечный характер стимуляции вызывает возбуждение зрительных колонок коры кролика наблюдается при действии света. Иными словами, идентичное тому, что артифициальный сигнал воспринимается как адекватный раздражитель. Однако локальные, доказанные и предполагаемые, эффекты обнаруженного рядом исследователей факта независимого не объясняют от характера патологии улучшения зрения после ЭС [5,9], а также неодновременного изменения разных показателей зрительной функции. Как можно объяснить разнообразие ответных реакций зрительной системы - улучшение остроты зрения, расширение полей зрения, трансформация скотом, исчезновение нистагма , уменьшение угла косоглазия и ряд положительных целый вегетативных эффектов, совершенно очевидно обусловленных активацией различных нервных центров? Почему при исходно равных стартовых позициях наблюдается значительное различие в результатах ЭС? Чем объяснить диапазон реакции на ЭС : от «волшебного» восстановления зрения за один курс до отсутствия эффектов при длительном, годами, проводимом электролечении? Вероятно, ЭС влияет не на частные звенья развития глазной патологии, а воздействует на общие механизмы перестройки работы зрительного анализатора в условия поражения отельных его звеньев, т.е. на процессы «работающие» на границе нормальной и патологической физиологии. Поиск универсальных механизмов реагирования на ЭС стал основной целью нашего исследования, в ходе которого, были поставлены задачи сбора и обработки динамических показателей состояния зрительной системы и отдаленных результатов повторных курсов ЭС. Был проведен анализ результатов 6 курсов ЭС у 98 пациентов (194 объекта наблюдения - глаз) с различной глазной патологией. Выбор из массива данных в 612 наблюдений (без учета нозологий) проводили методом случайных чисел. До и после каждого курса ЭС регистрировали комплекс электрофизиологических (Ганцфельд ЭРГ, макулярная ЭРГ на зеленый и красный свет, порог электрической чувствительности и электролабильность) и офтальмологических показателей (острота зрения, характер коррекции, размер полей зрения). Эти же показатели регистрировали у 28 (56 объектов наблюдения) офтальмологически здоровых испытуемых. Анализ изменений наблюдаемых параметров проводили с использованием однофакторного дисперсионного анализа, выделение динамических типов - с использованием кластерного анализа (Миркин,1991), факторный анализ типов динамики проводили по методу главных компонент (Иберла,1984) , расчет кросскорреляций - в программе Statistica 98. Результаты. Главная особенность зрения здоровых испытуемых заключалась в высокой свободной вариации каждого отдельного параметра и отсутствии связи с другими параметрами. В то же время в группе пациентов обнаружены корреляции средней и сильной степени практически всех показателей с остротой зрения, причем количество сильных корреляций возрастало в зависимости от степени снижения зрения. После каждого курса ЭС количество сильных корреляций уменьшалось, приближаясь по количеству к наблюдаемым в группе здоровых испытуемых. Кластеризация результатов повторных курсов выделила пять динамических типов реагирования. Подробный анализ каждой из этих групп выявил разную степень вариации исследованных параметров, причем, чем выше была их степень свободы (т.е. меньше корреляций средней и сильной степени), тем более эффективно проходило лечение и быстрее улучшались значения остроты зрения. Примечательным на наш взгляд является обнаруженный факт колебаний всех параметров от курса к курсу ЭС. Синхронизация колебаний наблюдалась у пациентов динамически медленных типов реагирования, а в случаях, когда в ходе повторных курсов ЭС происходила десинхронизация колебаний регистрируемых параметров, происходил значимое улучшение остроты зрения. В одном из пяти выявленных вариантов реагирования на повторные курсы, условно названном «вязким», не наблюдалось выраженного улучшения зрительных функций после 6-7 повторных курсов, а только колебания остроты зрения в пределах 0,2-0,3. В этой же группе колебания всех параметров были строго синхронизированы и получено самое большое количество сильных корреляций. Повторные 6 курсов (т.е. 3 года лечения ) у пациентов с низкой исходной остротой зрения позволили значительно улучшить зрительные функции. Так, при исходной остроте зрения 0,005± 0,002 получен прирост на 0,016± 0,0044; при 0,02± 0.01 получен прирост на 0,05± 0.01, а в группе с остротой зрения 0,1 – 0, 3 прирост составил 0.38±0.06. Значительный интерес представляет динамика этого процесса. Прирост остроты зрения после первых двух курсов был незначительным, но при этом происходило уменьшение сильных корреляций электрофизиологических показателей. в . матрице Иными данных словами и улучшение происходили пока не проявленные изменения в функциональной организации работы зрительного анализатора, своеобразное «накопление» эффектов воздействия. и только после 4-5 курса происходило значимое улучшение зрения. Полученные данные позволяют выдвинуть гипотезу о функциональной реорганизации в работе зрительной системы в ходе ЭС. Так, свободная вариация регистрируемых параметров, косвенно отражающих зрительного анализатора, у здоровых испытуемых работу различных звеньев есть ничто иное, как отражение высокой пластичности системы, приспособленной к работе в широком диапазоне освещенности и с большой градацией размера объекта. Можно предполагать, что в неком пространстве, вероятно многомерном, которое описывает зрительную функцию, есть область, в пределах которой свободное варьирование всех параметров без связи с другими и обеспечивает высокие адаптационные свойства зрительной системы. При поражении какого либо отдела зрительного тракта, формируются жесткие связи, направленные на сохранение основной функции – остроты зрения. В результате суживается зона свободной вариации параметров, формируется новый вариант функциональной организации , который можно сравнить с устойчивым патологическим состоянием . Чем значительнее поражение зрения, тем меньше эта область. Клиническое отражение этого процесса можно наблюдать на ранних стадиях широкого спектра заболеваний – это удлинение времени световой и темновой адаптации, сокращение резерва аккомодации, зрительный дискомфорт. Что отражают число и сила корреляционных связей? Скорее всего он являются отражением снижения пластичности нейронных сетей., причем это процесс не зависит от уровня поражения. Сходные корреляционные матрицы были получены при поражениях разных звеньев зрительного анализатора. Этим можно объяснить независимость результата ЭС от характера патологии. Индивидуальный профиль матрицы каждого отдельного пациента может быть причиной различия в достижении эффекта лечения при казалось бы равных стартовых позициях . ЭС способствует разрушению устойчивого патологического состояния и формирует новое, близкое к нормальному, состояние. Это происходит за счет восстановления возможности свободного варьирования параметров, наблюдаемого в норме. Об этом свидетельствует уменьшение количества сильных корреляций в матрице данных после ЭС и факт связи эффективного восстановления зрения с десинхронизацией колебаний параметров в ходе повторных стимуляций. Существование различных типов реагирования, вероятно, является отражением способов функциональной организации работы зрительного анализатора, которые в разной степени «отзывчивы» на лечебные воздействия. Их можно сравнить с вариантами биологической реактивности при действии инфекционного начала или типами высшей нервной деятельности. Для практического применения можно сделать вывод о необходимости проведения 5-6 повторных курсов ЭС для достижения максимально возможного для данного субъекта результата. Нам удалось проследить отдаленные результаты на небольшой группе пациентов (11 человек), которые, достигнув улучшения зрения после 5 курсов ЭС, более не получали электролечения в течение 7 лет. У 9 из них зрительные функции были стабилизированы. У 2 наблюдали снижение достигнутого эффекта до исходного. Последнее свидетельствует о том, что необходим строго индивидуальный подход к выбору количества проводимых курсов ЭС, а для некоторых пациентов, возможно, и постоянное, 1 раз в 6 месяцев, получение процедуры ЭС.. Критерием необходимости продолжения ЭС может служить количество сильных корреляций между параметрами , характеризующих состояние зрительной функции пациента. Однако, для использования этого подхода врачами поликлинических учреждений, необходимо создание относительно простого программного продукта, который после введения полученных данных позволили бы в виде готовой рекомендации получать ответ на вопрос о целесообразности дальнейшего лечения. Изучение нейрофизиологических аспектов процессов формирования различных состояний зрительной системы могло бы стать ключом к решению многих клинических задач, поскольку в арсенале ЭС есть возможность активации нейронов с определенными свойствами, а значит и способ управления состоянием звеньев зрительного тракта. Не менее важной перспективой может стать детальное исследование типов реагирования для возможности проведения патогенетически обоснованной терапии и возможности прогнозирования результатов лечения глазной патологии. Литература: 1.Антропов Г.М., Максимов Г.В., Арнаутов Л.Н., Гаджиев Н.С. Изучение механизма действия фото- и электростимуляции при лечении атрофии зрительного нерва .2-ой международный симпозиум по рефракционной хирургии, имплантации ИОЛ и комплексному лечению атрофии зрительного нерва. М.,1981, стр.187 2. Бехтерева Н.П., Камбарова Д.К., Поздеев В.К. Устойчивое патологическое состояние при болезнях мозга. Л.,Медицина, 1978, 240 с. 3. Компанеец Е.Б., Петровский В.В., Джинджихашвили С.И. Способ лечения частичной атрофии зрительного нерва // Авторское свидетельство СССР N 1531267 (приоритет от 13.03.85 г.) 1989, 14 с. 4. Компанеец Е.Б., Петровский В.В., Джинджихашвили С.И., Дубовская Л.А., Сидоренко Е.И., Хоценко М.Е., Полянский В.Б., Рудерман Г.Л., Фильчикова Л.И., Крюковских О.Н. Способ лечения амблиопии // Положительное решение от 30.01.92 г. по заявке N 4938398/24 (приоритет от 22.05.91) 5. Крюковских О.Н. Электро- и психофизиологические показатели улучшения зрения у слабовидящих детей. Автореферат дисс… к.б.н.м, 1993, 23 с 6. Лаугалис Ф.А. Взаимодействие эффектов сенсорной и центральной электрической стимуляции в зрительной коре кролика. Автор…канд. биол. наук. М.,1984, 24 с. 7. Полянский В.Б., Рудерман Г.Л., Сергеев Н.В., Боровков В.В., Латанов А.В. Возможные механизмы улучшения зрительной функции у слабовидящих и больных с астенопией с помощью чрескожной электростимуляции периферии зрительного анализатора. Проблемын нейрокибернетики. Р-н-Д, Изд-во РГУ,1992,стр.115-116. 8. Сафина З.М .Способ лечения заболеваний зрительного тракта. Патент на изобретение РФ № 2161019 (приоритет от 25.04.2000), Патент на полезную модель №41627 . 9. Сафина З.М Клинический потенциал нейроэлектростимуляции зрительного тракта. Ерошевские чтения-2002. Труды юбилейной конференции, посвященной 100-летию со дня рождения проф. Т.И.Ерошевского. Самара, 26-27 июня 2002 года, стр. 626-628 10.Сафина З.М. Психофизиологические компоненты электростимуляции зрительного анализатора и их применение в подборе адекватных параметров лечебного тока. Электростимуляция-2002. ЗАО ВНИИМП «Вита». Труды научно-практической конференции, Москва 27-28 марта, 2002, стр. 298-302 11.Федоров С.Н., Линник Л.Ф., Антропов Г.М., Никитенко В.И., Орешкин В.П., Стомаков А.П. Эффективность дистантной электростимуляции при атрофии зрительного нерва нерва с использованием имплантируемого приемника \\ 22-ой международный симпозиум по рефракционной хирургии, имплантации ИОЛ и комплексному лечению атрофии зрительного нерва. М.,1991, стр.202 12. Шандурина А.Н., Хилько В.А., Кузин В.С., Матвеев Ю.К. Способ восстановления проводимости зрительного нерва при его повреждениях: А.с. N 1044283// Б.И. 1983. N 36. 13.Шандурина А.Н.,панин А.В. Клинико-физиологический анализ способа периорбитальной чрескожной электростимуляции пораженных зрительных нервов и сетчатки. Ж. Физиология человека,1990,т.16 ,№1, стр.53-59 14. Хилько В.А., Гайдар Б.В., Лысков Е.Б., Кондратьева М.И., Никольская И.М., Усанов Е.И., Шандурина А.Н., Щитов А.Г. Восстановительные электростимуляции зрительных нервов у больных с заболеваниями хиазмально-селлярной области. Журн. невропатологии и психиатрии им. Корсакова. 1989, Т.89, вып.5. стр.51-54.
