Нервный взрыв: российские ученые нашли сигнал боли в мозге
Российские ученые нашли в мозге объективные маркеры болевых ощущений. Они были обнаружены в ходе анализа электроэнцефалограмм у людей с ампутацией конечностей, которые испытывали фантомные боли. Результаты научной работы позволят индивидуально подбирать алгоритмы электростимуляции, которые используются для лечения таких пациентов, а также оценивать негативные ощущения, что позволит усовершенствовать существующие технологии обезболивания. По мнению экспертов, открытие поможет повысить эффективность методов психокоррекции, которые тоже используют для борьбы с сигналами воспалений.
Как больно
Исследователям из Сколтеха и компании «Моторика» удалось обнаружить объективные маркеры фантомной боли на электроэнцефалограмме мозга. Открытие позволит специалистам усовершенствовать алгоритмы электростимуляции, которые используются для подавления неприятных ощущений у пациентов с ампутированными конечностями. Благодаря новым данным в будущем электрическое воздействие можно будет подстраивать под конкретного человека и компьютер сможет делать это автоматически, ориентируясь на сигналы мозга, а не на описание своих чувств пользователем.
— Сегодня золотой стандарт в измерении уровня боли — отчеты пациентов о своих ощущениях в режиме реального времени. Мы же стремимся установить соответствие между субъективным восприятием боли и признаками, которые можно наблюдать и автоматически регистрировать на электроэнцефалограмме — записи электрической активности мозга. Используя биомаркеры, можно подобрать именно тот режим стимуляции, который будет соответствовать индивидуальным проявлениям боли у пациента или даже его состоянию в данный момент, — сказала первый автор исследования и младший научный сотрудник Центра нейробиологии и нейрореабилитации имени Владимира Зельмана Сколтеха Дария Клеева.
У людей с ампутацией конечностей часто возникают фантомные боли — это негативные ощущения в той части тела, которой физически у пациента нет. Кроме снижения качества жизни, они мешают реабилитации, осложняют работу с технологичными протезами и взаимодействие с предметами при помощи самой культи. Фармпрепараты не всегда помогают и имеют побочные эффекты, такие как изжога, тошнота, головная боль, затрудненное дыхание, медикаментозная зависимость и так далее. В качестве альтернативы лекарственным средствам используют электрическую стимуляцию поверхностными или вживляемыми электродами, которые воздействуют на спинной мозг или на один из нервов руки.
Ученые зарегистрировали электрическую активность мозга трех пациентов с фантомной болью верхней конечности при помощи 128-канального энцефалографа. То есть в «шапочке» было 128 электродов, что обеспечивает высокое пространственное разрешение. Это в шесть раз больше, чем в обычной поликлинике. Каждый эксперимент длился час, при этом стимуляцию включали и выключали. Пациент устно описывал, как уровень неприятных ощущений постепенно снижается до некоторого минимума после включения стимуляции и затем нарастает после ее выключения. Сопоставив отчет с ЭЭГ, исследователи смогли извлечь сигнал, соответствующий боли, а также сигналы, соответствующие эффективной стимуляции, которая работала для конкретного человека.
— Хотя характерные признаки мозговой активности у каждого из трех пациентов оказались сравнительно индивидуальными, пространственные и иные характеристики этой активности всё же указывают на то, что мы имеем дело не с набором разнородных процессов в нервной системе трех испытуемых, а с разными проявлениями единого в основе своей процесса обработки боли. На это указывает вовлечение набора участков мозга, которые называют матрицей боли, а также характерные изменения стандартных мозговых ритмов, — сказала Дария Клеева.
В своем исследовании коллектив описывает маркеры фантомных ощущений, выделенные только у трех испытуемых. Поиск универсального маркера для всех пациентов потребует гораздо более широкой выборки и больше данных. Но в случае успеха такой маркер будет ценен сразу в нескольких отношениях.
Непрерывный мониторинг
Биомаркеры сделают возможным непрерывный мониторинг уровня дискомфорта. Тогда система болеподавления сможет адаптироваться к самочувствию пациента здесь и сейчас, ведь фантомные ощущения обычно колеблются в течение суток. Соответственно, можно будет обеспечить необходимый в моменте уровень стимуляции, но не более, уменьшая тем самым парестезию — ощущение покалывания и мурашек, которое является основным побочным эффектом электротерапии, отметили разработчики.
— Подавлением боли могла бы управлять система с замкнутым контуром: вы включаете стимуляцию, отслеживаете, как это отражается на биомаркерах, перенастраиваете параметры стимуляции и так далее по кругу. Кроме уменьшения парестезии, такого рода адаптивная стимуляция хороша тем, что из-за своей изменчивости в меньшей степени вызывает привыкание. То есть болеутоляющий эффект не снижается со временем, как при использовании постоянной стимуляции, — сказал один из авторов работы из Центра нейробиологии и нейрореабилитации имени Владимира Зельмана в Сколтехе, Гурген Согоян.
Много преимуществ дает автоматизация оценки степени страданий. Она избавляет от необходимости диалога пациента с врачом и ручной регулировки стимуляции. Компьютер на старте сможет определять тип фантомной боли по анализу активности мозга, устанавливать соответствующие параметры стимуляции, далее — автоматически отслеживать колебания в восприятии и регулировать воздействие.
— Фармакология — не самый стабильный метод купирования фантомных болей. Система из протеза, нейростимулятора, датчиков на пальцах рук и программы по передаче сигналов эффективнее подавляет эти ощущения, а также возвращает утраченные ощущения. За время исследований испытуемые с протезами рук смогли распознать размер предмета и его жесткость, а человек с протезом ноги вновь ощутил опору — по нашей гипотезе так он избавится от избыточных усилий при ходьбе, благодаря чему он сможет исправить осанку. И самое главное — психологический комфорт. Очувствление позволит воспринимать протез не как инородный объект, а будет напоминать настоящую руку или ногу, — сказал руководитель департамента нейротехнологий компании «Моторика» Юрий Матвиенко.
Наряду с медикаментозным и физиотерапевтическим лечением фантомных ощущений используют и методы психокоррекции. Она также снижает их интенсивность и улучшает качество жизни пациентов, пояснила «Известиям» клинический психолог, руководитель НПЦ «Виртуальная клиника» Московского института психоанализа Ольга Валаева.
— Различные методы психотерапии, такие как когнитивно-поведенческая терапия, медитация, гипноз или техники релаксации, могут помочь пациентам управлять своим дискомфортом путем изменения мыслей, эмоций и поведения. В случае успеха исследования Сколтеха биомаркеры сделают возможным непрерывный мониторинг уровня боли и эти данные будут использованы для разработки новых методов психокоррекции, — сказала Ольга Валаева.
Статья с результатами исследования ученых Сколтеха вышла в британском журнале CerebralCortex.
По словам специалистов, несмотря на несомненную ценность исследования, для введения метода измерения боли в медицинскую практику необходимо проделать большую работу, которая займет по меньшей мере несколько лет.
