Карты мышечной активности строятся при помощи магнитной стимуляции мозга

Ученые из Института когнитивных нейронаук НИУ «Высшая школа экономики», Научного центра неврологии и Федерального центра мозга и нейротехнологий применили метод магнитной стимуляции мозга для изучения деятельности двигательной коры и создания карт активности мышц. Им удалось точно отследить взаимодействия мышц руки. В перспективе это позволит отслеживать изменения в головном мозге у пациентов с двигательными нарушениями. Работа поддержана Российским научным фондом (РНФ). Исследование опубликовано в журнале Human brain mapping, кратко о нем рассказала пресс-служба РНФ.

Транскраниальная магнитная стимуляция (ТМС) позволяет врачам и исследователям активировать кору головного мозга человека при помощи коротких магнитных импульсов. В психиатрии и неврологии этот метод 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.

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. 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. Таким образом 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.

«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 руководитель проекта по гранту РНФ Мария Назарова, сотрудник Центра нейроэкономики и когнитивных исследований Института когнитивных нейронаук НИУ ВШЭ и Центра мозга и нейротехнологий ФМБА.