что такое контроль импульсов в психологии
Что такое расстройства влечений? Причины возникновения, диагностику и методы лечения разберем в статье доктора Акименко Наталии Александровны, психотерапевта со стажем в 19 лет.
Определение болезни. Причины заболевания
Расстройство влечений (патологическое влечение, расстройство контроля над побуждениями, расстройство контроля над импульсами ) — осознанная потребность выполнять какие-либо действия, которые нерациональны и не нужны в данной ситуации.
Влечение — внутренние состояние, которое побуждает вести себя определённым образом. К расстройствам влечений относят болезненно повышенные, извращённые и импульсивные влечения, которым человек не может не последовать.
Имеется несколько форм этого расстройства:
В понимании психодинамических факторов, согласно теории Фрейда, расстройство влечений — это нарушение контроля над импульсами, при котором происходит противостояние принципов удовольствия и принципов реальности. Например, клептоман понимает, что воровать нельзя, но он не может отказать себе в удовольствии совершить кражу.
Симптомы расстройства влечений
Для расстройств контроля над своими импульсами существуют общие и специфические симптомы.
Общими симптомами являются:
Рассмотрим специфические симптомы самых частых расстройств влечений.
Отличительные особенности заболевания.
Игромания характеризуется следующими симптомами:
Характерными симптомами являются:
Трихотилломания — это периодическое непреодолимое желание вырывать у себя волосы. Характерные симптомы:
Патогенез расстройства влечений
Классификация и стадии развития расстройства влечений
Существует четыре группы расстройств влечений:
Стадии развития
Осложнения расстройства влечений
Как и у каждого самостоятельного заболевания, у расстройства контроля над своими импульсами имеются осложнения. Одно из них — переход течения болезни из периодического в хроническое, что проявляется в постоянстве этих проявлений по малозначительным поводам, отсутствии сопротивления, борьбы мотивов. Например, у игроманов в жизни остаётся только игра.
Также осложнением может являться затруднение социального функционирования и изгнание из общества. Нередко больные заканчивают свою жизнь в тюрьме, особенно это касается игроманов, которые вовлекаются в запрещённые, экстремистские группировки, чтобы заработать деньги для игры.
Суицидальные попытки могут привести к смерти. Суицидоманы, как правило, имеют собственный сценарий ухода из жизни и реализуют его. Только после смерти обнаруживаются записи, дневники, где они описывают своё желание. В обычной жизни они никак себя не проявляют.
Для лиц, страдающих трихотилломанией, осложнением является облысение. При расстройствах пищевого поведения опасно присоединение соматических заболеваний (при булимии — ожирение, бесплодие, артроз; анорексия ведёт к атрофии внутренних органов, мышц), необратимых эндокринных нарушений (при ожирении — сахарный диабет; при анорексии страдает белковый, жировой и углеводный обмены).
Диагностика расстройства влечений
Диагноз «расстройства влечений» следует ставить на основании анамнеза, расспросов больного о его жизни, проведённом детстве, наследственности. Следует узнать, в каких условиях рос пациент, чем занимались родители, как складывались отношения со сверстниками, каким было отношение к учёбе, какое образование получил больной, где и кем работал, каковы отношения с коллегами, если это мужчина, служил/не служил в армии, семейное положение, есть ли дети, соматические заболевания. Чтобы выявить предрасполагающие факторы, нужно расспросить о поведении пациента в детском и подростковом возрасте, о характере, его привычках, сексуальном предпочтении, мотиваций его поступков.
В анамнезе болезни выясняем, в каком возрасте появились указанные симптомы, как развивалось заболевание с течением времени, как менялось поведение больного, какую роль играли социальные факторы, есть ли затруднения межличностного и социального функционирования, были ли суицидальные попытки, привлечение к ответственности в судебной практике, госпитализация в психиатрические стационары. Если жалобы больного совпадают с симптомами заболевания, характером развития данного расстройства, диагноз можно считать верным.
Также следует дифференцировать расстройство контроля над своими импульсами с другими заболеваниями, связанными со случайной потерей контроля над импульсами. Такие расстройства включают:
Пироманию не стоит путать с действиями, которые направлены на умышленное подстрекательство или саботаж. Поджог могут устраивать с целью выгоды и мести.
Трихотилломанию стоит отличать от обсессивно-компульсивных расстройств, где поведение приобретает особое значение, оно должно вызвать или предупредить ситуации в будущем, т. е. формируется «ритуал» (вырывание волос как «ритуал»).
Лечение расстройства влечений
Лечение включает в себя комбинированный подход: фармакологический и психотерапевтический с перевесом в фармакологический.
Лечение трихотилломании осуществляется совместно с дерматологом, хороший результат даёт когнитивно-поведенческая психотерапия — переучивание привычки. При этом с одной стороны человек учится определять ситуации, в которых возникает нежелательное поведение, с другой стороны пациента обучают замещать патологическую привычку другим действием, которое не несёт деструктивный характер. Например, вместо вырывания волос больному предлагают массировать кожу головы. При сеансах гипноза психотерапевт внушает пациенту, что есть и другие реакции в ответ на стресс.
Прогноз. Профилактика
Профилактика — это прежде всего коррекционно-педагогическая работа. Она может быть разной в зависимости от вида патологического влечения и от причины его возникновения. Например, при пиромании может быть эффективным лишь постоянный надзор для предупреждения опасных последствий поджога. Если у человека клептомания, то следует объяснить окружающим непроизвольный характер недуга. Воровство при клептомании не должно быть предметом осуждения и наказания. До верительные, тёплые отношения в семье также являются профилактикой расстройства контроля над своими импульсами.
Ригидность: что это и как она мешает мыслить шире
Что такое ригидность в психологии
Психологическая ригидность — это черта личности, которая характеризуется сильным сопротивлением или неспособностью к изменению поведения, мнения или отношения. У термина есть несколько проявлений:
Мария Данина, психолог, основательница проекта «Психодемия»:
«Формы ригидности встречаются у людей в разных комбинациях. Важно также, что это не просто свойство человека, которое либо проявляется, либо нет, — у каждого из нас есть определенная степень ригидности, без нее невозможна устойчивость личности. Но выраженность этого качества у всех разная. Крайняя ригидность встречается нечасто: большинство людей находятся где-то посередине между ней и крайней гибкостью, которая граничит с импульсивностью».
Есть несколько видов ригидности:
Как развивается ригидность
По данным исследования американских ученых, есть две ключевых группы факторов, из-за которых развивается психологическая ригидность:
Однако единой причины появления психологической ригидности нет.
Мария Данина:
«На гибкость и адаптивность мышления влияют:
Как ригидность влияет на людей
Влияние ригидности отражает эффект Лачинса. В ходе эксперимента в 1942 году психолог доказал, что опыт негативно действует на поиск новых решений. Первой группе студентов предложили получить 100 кварт воды (примерно 95 л), используя банки разных объемов. Задание решалось в несколько этапов, сложным способом с переливанием из одной банки в другую. Затем Абрахам Лачинс дал похожую задачу, которая выполнялась в два простых действия, но 81% учеников сделали ее прежним сложным способом. Вторая группа студентов, которым сразу предложили эту простую задачу, решила ее самым очевидным путем.
Эксперимент показывает, что ригидность мышления должна была облегчить проблему: студенты выполняли новую задачу уже знакомым способом. Но на деле психологическое качество «блокировало» более эффективный и очевидный способ.
Главный недостаток ригидности в том, что она препятствует изменению образа мышления и адаптации к новым обстоятельствам. Согласно исследованию Кембриджского университета, уровень психологической ригидности влияет на способность находить компромисс: люди с такой чертой склонны мыслить радикально, в том числе в политике. Американские ученые предполагают, что ригидность негативно сказывается на частоте ремиссий при тревожном расстройстве.
Если у человека есть психические отклонения, ригидность может их усугублять. Например, пациенты с расстройством пищевого поведения (РПП) часто соблюдают определенный режим питания из-за мысленной установки «после шести нельзя есть, иначе я потолстею». Такие ограничения могут привести к нервным срывам: пищеварительная система работает постоянно и требует пищу не только до шести часов вечера.
Мария Данина:
«Общаясь с ригидными людьми, важно понимать природу их затруднений. Им действительно может быть трудно действовать иначе, а новизна вызывает сильную тревогу. Успокаивающее и нормализующее общение, которое поддерживает их самооценку, поможет наладить контакт. Важно закладывать время на адаптацию к изменениям, действовать постепенно, не требовать немедленной реакции, проявлять терпение».
Как понять, что у вас есть ригидность мышления, и избавиться от нее
В норме ригидность — это не заболевание, а черта личности. В клинической психологии и психиатрии она может быть симптомом расстройства. Для лечения таких случаев пациентов тестируют и направляют к специалисту.
Вера Толмачева, клинический психолог, аспирантка Сеченовского университета, сотрудница Психиатрической клинической больницы № 1 им Н. А. Алексеева:
«Ребенок испытывает неуверенность при необходимости что-либо решать, ему трудно рассматривать альтернативные способы решения проблемы. Я часто сталкиваюсь с ригидностью мышления у пациентов, которые в детстве испытывали агрессию со стороны родителей. В работе я использую техники когнитивно-поведенческой терапии, чтобы пациенты научились видеть альтернативные точки зрения на проблему. А в когнитивно-поведенческой терапии используют сократический диалог для критического исследования значений и последствия со всех сторон ригидных мыслей».
Сократический диалог — метод в психотерапии, при котором психолог задает клиенту вопросы:
Ригидность отрицательно влияет на интеллект, усиливается при обсессивно-компульсивном и шизоидном расстройствах и делает личность более авторитарной, особенно в стрессовых ситуациях. При этом даже «бытовая» психологическая ригидность может негативно сказываться на развитии: она ограничивает свободу мышления и действий.
Вера Толмачева:
«Наличие бытовой ригидности можно проверить по нескольким пунктам, например, если вы:
Психологическую ригидность в пределах нормы можно корректировать. Вот несколько способов:
Расстройства контроля импульсов
Смотреть что такое «Расстройства контроля импульсов» в других словарях:
Расстройство контроля импульсов — (impulsecontrol disorders) – расстройства, при которых люди эпизодически, периодически или постоянно не могут сопротивляться импульсам, драйвам или искушению выполнить действие, причиняющее им самим и/или другим людям некий ущерб. Синоним:… … Энциклопедический словарь по психологии и педагогике
Амок (психическое расстройство) — У этого термина существуют и другие значения, см. Амок (значения). Амок (малайск. meng âmok, впасть в слепую ярость и убивать) психическое состояние, чаще всего определяемое в психиатрии как этноспецифический феномен, свойственный жителям… … Википедия
Амок (психическое нарушение) — У этого термина существуют и другие значения, см. Амок (значения). Амок (малайск. meng âmok, впасть в слепую ярость и убивать) психическое состояние, чаще всего определяемое в психиатрии как этноспецифический феномен, свойственный жителям… … Википедия
Медицина — I Медицина Медицина система научных знаний и практической деятельности, целями которой являются укрепление и сохранение здоровья, продление жизни людей, предупреждение и лечение болезней человека. Для выполнения этих задач М. изучает строение и… … Медицинская энциклопедия
Головно́й мозг — (encephalon) передний отдел центральной нервной системы, расположенный в полости черепа. Эмбриология и анатомия У четырехнедельного эмбриона человека в головной части нервной трубки появляются 3 первичных мозговых пузырька передний… … Медицинская энциклопедия
СЕРДЦЕ — СЕРДЦЕ. Содержание: I. Сравнительная анатомия. 162 II. Анатомия и гистология. 167 III. Сравнительная физиология. 183 IV. Физиология. 188 V. Патофизиология. 207 VІ. Физиология, пат.… … Большая медицинская энциклопедия
Электросудорожная терапия — Эту статью следует викифицировать. Пожалуйста, оформите её согласно правилам оформления статей … Википедия
ПСИХОЛОГИЯ — наука о психической реальности, о том, как индивид ощущает, воспринимает, чувствует, мыслит и действует. Для более глубокого понимания человеческой психики психологи исследуют психическую регуляцию поведения животных и функционирование таких… … Энциклопедия Кольера
Антипсихотические препараты — Реклама Торазина (торговое название аминазина в США) Антипсихотические препараты, или антипсихотики, психотропные препараты, предназна … Википедия
Расстройство контроля импульсов
Смотреть что такое «Расстройство контроля импульсов» в других словарях:
Амок (психическое расстройство) — У этого термина существуют и другие значения, см. Амок (значения). Амок (малайск. meng âmok, впасть в слепую ярость и убивать) психическое состояние, чаще всего определяемое в психиатрии как этноспецифический феномен, свойственный жителям… … Википедия
Патологическая страсть к игре (гемблинг) — (pathological gambling) расстройство контроля импульсов, характеризующееся повторяющимся влечением к различным играм, которое разрушает личность, семью или пагубно сказывается на карьере … Общая психология: глоссарий
Пиромания — (pyromania) расстройство контроля импульсов, когда человек устраивает пожары ради удовольствия, удовлетворения или облегчения от напряжения … Общая психология: глоссарий
Трихотилломания — (trichotyllomania) расстройство контроля импульсов (или компульсия), когда люди постоянно тянут или даже выдергивают свои волосы, ресницы или брови … Общая психология: глоссарий
Медицина — I Медицина Медицина система научных знаний и практической деятельности, целями которой являются укрепление и сохранение здоровья, продление жизни людей, предупреждение и лечение болезней человека. Для выполнения этих задач М. изучает строение и… … Медицинская энциклопедия
МОЗЖЕЧКОВО-МОСТОВОЙ УГОЛ — (Klein hirnbruckenwinkel, angle ponto cerebelleuse, по нек рым angle ponto bulbo cerebelleuse) занимает своеобразное место в невропатологии, неврогистопатологии и неврохирургии. Названием этим обозначается угол между мозжечком, продолговатым… … Большая медицинская энциклопедия
СТО Газпром 2-2.3-141-2007: Энергохозяйство ОАО «Газпром». Термины и определения — Терминология СТО Газпром 2 2.3 141 2007: Энергохозяйство ОАО «Газпром». Термины и определения: 3.1.31 абонент энергоснабжающей организации : Потребитель электрической энергии (тепла), энергоустановки которого присоединены к сетям… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Нейроинтерфейсы: как наука ставит людей на ноги
Нейроинтерфейсы: как наука ставит людей на ноги
Роботизированный экзоскелет, управляемый нейроинтерфейсом.
Автор
Редакторы
Статья на конкурс «Био/Мол/Текст»: В СМИ часто можно услышать о проектах, которые помогают парализованным людям взаимодействовать с окружающим миром. Но в этой статье мы поговорим о не менее интересной, но более обойдённой вниманием теме — о нейроинтерфейсах, помогающих людям с параличом конечностей восстанавливать самостоятельную двигательную активность.
Конкурс «Био/Мол/Текст»-2020/2021
Эта работа опубликована в номинации «Своя работа» конкурса «Био/Мол/Текст»-2020/2021.
Генеральный партнер конкурса — ежегодная биотехнологическая конференция BiotechClub, организованная международной инновационной биотехнологической компанией BIOCAD.
Спонсор конкурса — компания SkyGen: передовой дистрибьютор продукции для life science на российском рынке.
Спонсор конкурса — компания «Диаэм»: крупнейший поставщик оборудования, реагентов и расходных материалов для биологических исследований и производств.
Более 5 миллионов человек в мире страдают от разной формы параличей, основные причины которых — инсульт (34%) и повреждение спинного мозга (24%).
Инсульт в настоящее время является одной из основных причин инвалидизации населения. В России ежегодно регистрируется более 450 000 инсультов, и инвалидами становятся 70–80% выживших после инсульта, причём примерно 20–30% из них нуждаются в постоянном постороннем уходе.
За последние 70 лет количество больных с травмой спинного мозга возросло в 200 раз, и в России подобные повреждения ежегодно получают более 8 000 человек. Чаще всего это приводит к неспособности больного самостоятельно передвигаться и обеспечивать свои основные потребности. В результате использования инвалидной коляски уменьшается физическая активность, что провоцирует развитие ряда заболеваний: болезни сердца, остеопороз, пролежни. Поэтому идет активный поиск альтернативных методов восстановления способности двигаться. Одной из самых новых разработок в этом направлении является нейроинтерфейс.
Нейроинтерфейс (он же интерфейс «мозг-компьютер», ИМК) — система, позволяющая передавать сигналы мозга напрямую на внешнее устройство (это может быть инвалидная коляска, экзоскелет, компьютер и др.), фактически управлять «силой мысли» (рис. 1).
В «Биомолекуле» можно более подробно прочитать про историю развития нейрокомпьютерных технологий, а также про современный проект Neuralink Илона Маска [1], [2].
Рисунок 1. Схема работы ИМК.
адаптировано по материалам сайта Tritriwulansari
Методы регистрации сигналов мозга
Первое звено в схеме работы ИМК — это получение сигнала от мозга. Для этого используют следующие методы:
Сейчас в ИМК для получения информации об электрической активности мозга наиболее часто применяют ЭЭГ, так как она имеет высокое временное разрешение (электроды позволяют считывать немедленную активность отдельных участков мозга), относительно дешева, портативна и не представляет риска для пользователей. ИМК, основанные на ЭЭГ, состоят из набора сенсоров, улавливающих ЭЭГ-сигналы от различных областей мозга. Однако качество сигналов ЭЭГ ухудшается из-за того, что сигнал проходит через скальп, череп, а также множество других слоев, что создает шум.
Для уменьшения шума и улучшения качества записи прибегают к инвазивным способам — имплантированию внутрь черепа набора микроэлектродов [3]. Это подразумевает значительный риск для здоровья, из-за чего их редко задействуют в экспериментальной практике. В исследованиях ИМК существуют два инвазивных подхода: электрокортикография (ЭКоГ), при которой электроды располагаются на поверхности коры головного мозга, и интракортикальная запись нейронной активности — когда датчики имплантируют в кору (рис. 2). Такие решения в настоящее время применяют крайне редко, только в исключительных случаях: либо когда пациенту и так предстоит операция на мозге, либо когда это единственный шанс на возвращение возможности взаимодействовать с окружающим миром.
Рисунок 2. Схема расположения электродов для ЭЭГ, ЭКоГ и интракортикальных микроэлектродов.
Сенсомоторный ритм и моторная кора
Как мы уже говорили, цель ИМК — улавливание намерения пользователя посредством регистрации его мозговой активности. При регистрации мозговой активности с помощью ЭЭГ мы получаем графическое изображение сложного колебательного электрического процесса, в котором можно выделить ряд определённых ритмов, которые отличаются между собой по амплитуде и частоте: альфа, бета, дельта, мю и другие. Сейчас нас интересует мю-ритм, так как именно на его основе работают нейроинтерфейсы, используемые в нейрореабилитации движений.
Мю-ритм, или сенсомоторный ритм (СМР), имеет частоту 8–13 Гц и регистрируется над моторной областью коры головного мозга, расположенной в задней части прецентральной извилины (рис. 3). Подавление мю-ритма происходит тогда, когда человек совершает какое-либо движение или воображает выполнение движения — это называется десинхронизацией, связанной с событием (event-related desynchronization, ERD). Это происходит потому, что нейроны, которые до этого возбуждались синхронно, приобретают индивидуальные, не похожие друг на друга паттерны возбуждения. При этом человек может тренироваться в воображении движений, и со временем подавление мю-ритма при этом становится всё более выраженным, что используют при обучении управлению ИМК.
Для моторной коры характерна топическая организация. Это значит, что каждому участку коры соответствует определённый участок тела, который она контролирует. На рисунке 3 изображен гомункулус Пенфилда, части тела которого пропорциональны зонам мозга, в которых они представлены. Как видно из рисунка, представительства верхних и нижних конечностей находятся достаточно далеко друг от друга, благодаря чему возможно раздельное распознавание нейроинтерфейсом воображения движений рук и ног.
Рисунок 3. Соматосенсорный и моторный гомункулус.
адаптировано по материалам сайта BioNinja
Обратите внимание, что представительство нижних конечностей в моторной коре значительно меньше представительства верхних. Это легко объяснимо наличием мелкой моторики рук: мозгу нужно контролировать множество отдельных мышц пальцев. У ног же, наоборот, мало мышц, которыми нужно управлять, и они более крупные. К тому же видно, что представительство нижних конечностей попадает в межполушарную щель, что затрудняет распознавание сигналов ЭЭГ, генерируемых при воображении движений разных групп мышц ног. Поэтому использование ИМК для ног вызывает определённые сложности, и большинство существующих научных работ по нейрореабилитации с помощью ИМК посвящено именно верхним конечностям, так как с их воображением проще работать. В лаборатории физиологии движений Института физиологии им. И.П. Павлова РАН, где работает автор, проводят исследования, направленные на изучение процессов реабилитации нижних конечностей, а также на возможность применения при этом чрескожной электростимуляции спинного мозга (ЧЭССМ) и специальных практик, помогающих увеличить эффективность управления ИМК [4].
Как эффективно воображать движения
Известны следующие особенности воображения движений, которые повышают его эффективность:
Кроме того, нами было показано, что эффективность воображения движений зависит от личностных характеристик человека [15].
Для эксперимента было набрано 44 человека с ведущей правой рукой. Все они проходили тестирование по опроснику Кеттелла, который определяет 16 основных индивидуальных особенностей. Далее испытуемые управляли ИМК, основанном на воображении движений рук. Оказалось, что при воображении движений правой руки успешнее экспрессивные чувствительные экстраверты, а при воображении движений левой руки — практичные, сдержанные, скептичные и не очень общительные люди.
Мы предполагаем, что это можно объяснить разным уровнем содержания дофамина в правом и левом полушариях, а также разницей в способах кодирования информации о движениях [16]. Более подробно об этом можно прочитать в статье, опубликованной автором и коллегами в журнале «Доклады Академии наук» [15]. Знание личных психологических параметров пользователя ИМК может помочь в разработке индивидуальных тренингов и методов подготовки перед управлением нейроинтерфейсами.
Зачем же нужно воображение движений и работа с нейроинтерфейсами? Как это может помочь людям с нарушениями движений? Разберём эти вопросы на примере двух самых распространенных причин двигательных расстройств — инсульта и травмы спинного мозга.
Механизмы нейропластичности
При инсульте происходит острое нарушение кровоснабжения головного мозга (либо в результате закупоривания сосуда тромбом — ишемический инсульт, либо в результате кровоизлияния — геморрагический). Так как вместе с кровью к нейронам перестаёт поступать всё, что необходимо им для жизнедеятельности, участки мозга, где остановилось кровообращение, отмирают. И если это зоны, отвечающие за двигательную активность — например, моторная область коры, то у больного возникает гемипарез, снижение силы мышц одной стороны тела, или гемиплегия, полный паралич половины тела.
Восстановление двигательной функции осуществляется в основном за счет механизмов нейропластичности — способности мозга изменяться под действием опыта: устанавливать новые связи между нейронами, разрушать старые и ненужные, восстанавливать утраченные после повреждения. В данных процессах принимают участие не только нейроны, но и клетки нейроглии, а также сосудистая система [17]. Также изменяется активность синапсов и их количество [18]. Для активации данных механизмов в медицине применяется двигательная реабилитация. Однако у пациентов с параличом или высокой степенью пареза осуществление реальных движений невозможно, поэтому прибегают к тренировкам с ИМК, основанном на воображении движений. При представлении движений активируются те же зоны мозга, которые также участвуют в подготовке реального действия и в его совершении, вследствие чего такая нейрореабилитация становится реальной [19].
Благодаря таким реабилитационным тренировкам происходит перестройка нейронов вокруг повреждённой области: увеличивается объём серого вещества в двигательной зоне мозга, а соседние участки берут на себя утраченные функции [20]. Двигательные области неповреждённого полушария также участвуют в этом процессе.
Эффективность этих занятий может быть повышена за счёт использования биологической обратной связи — зрительной или тактильной — когда пациент видит на экране монитора, насколько хорошо он справляется с заданием (воображением движения конечности), или когда он чувствует вибрацию от специального прибора при успешном выполнении задачи.
Также существуют системы, дающие двигательную обратную связь: например, когда человек воображает движение правой ноги, приводя её в движение специальным механизмом. По такому принципу работает система «Биокин» (ООО «Косима»), разработанная под руководством Герасименко Ю.П. (Институт физиологии им. И.П. Павлова РАН) (рис. 4) [21]. Она включает в себя обратную связь, функциональную электростимуляцию (ФЭС) и чрескожную электростимуляцию спинного мозга (ЧЭССМ), что делает её высокоэффективным инструментом в области нейрореабилитации нижних конечностей [22].
Рисунок 4. Биокин. Комплекс для нейрореабилитации нижних конечностей, основанный на применении ИМК с обратной связью, ФЭС (функциональной электростимуляции) и ЧЭССМ (чрескожной электростимуляции спинного мозга).
Такие системы позволяют замкнуть сенсомоторную петлю: от посылаемого мозгом эфферентного (исходящего) сигнала двигательной активности к афферентному (приходящему) сигналу о сенсорной обратной связи (рис. 5) [23].
Рисунок 5. Нейропластичность, вызываемая использованием ИМК, основанном на воображении движений. При повреждении моторных областей коры реальное движение становится невыполнимым, поэтому для активации процессов нейропластичности остаётся только возможность воображения движений. Использование ИМК со зрительной и тактильной обратной связью обеспечивает усиление этих процессов.
Данный механизм реабилитации может объяснить концепция пластичности Хебба: при одновременной активации двух связанных друг с другом нейронов усиливается их синаптическое взаимодействие, что приводит к более надёжному контакту между ними (рис. 6). Если предположить, что передача сигнала от моторной коры головного мозга к мышцам конечностей была нарушена из-за инсульта или травмы, то одновременная активация сенсорной и моторной коры может усиливать ранее неактивные контакты между нейронами за счет пластичности и таким образом вести к восстановлению двигательной функции конечностей [24].
Рисунок 6. Механизм пластичности Хебба. Усиление синаптического взаимодействия между двумя нейронами происходит из-за повторяющейся стимуляции постсинаптической клетки пресинаптической клеткой.
Рисунок 7. Образование новый нейронных связей в области повреждения спинного мозга (ПСМ).
При восстановлении двигательной функции после травмы спинного мозга задействованы те же механизмы нейропластичности. При таком повреждении часть нервных волокон, в том числе двигательных, оказывается прервана, что вызывает паралич конечностей, а часть сохраняет свою целостность. Благодаря этому при проведении нейрореабилитации существует возможность активации процессов нейропластичности: неповреждённые волокна образуют синаптические связи с двигательными нейронами (мотонейронами), которые, в свою очередь, передают сигнал мышцам (рис. 7) [25].
Для увеличения эффективности нейрореабилитации при помощи ИМК часто дополнительно используют функциональную электростимуляцию мышц (ФЭС). Она обеспечивает сокращение мышцы в тот момент, когда пользователь воображает движение с участием этой мышцы (рис. 8) [26]. Это приводит к усилению нейропластичности по механизму Хебба: происходит одновременная активация моторных областей головного мозга, передающих сигнал мотонейронам спинного мозга, и чувствительных нейронов, активируемых сокращающейся под влиянием ФЭС мышцей, что замыкает сенсомоторную петлю.
Рисунок 8. Система ИМК-ФЭС. При воображении движений сигнал из моторной коры обрабатывается компьютером (ПК) и передаётся к прибору функциональной электростимуляции (ФЭС), который вызывает сокращение соответствующей мышцы. Далее сигнал от мышцы передается в сенсорную кору, обеспечивая обратную связь.
Электростимуляция спинного мозга
В последние годы большую эффективность в нейрореабилитации после повреждения спинного мозга показала его электростимуляция (ЭССМ). Спинной мозг имеет два утолщения: в области шеи и поясницы, что соответствует месту выхода из них корешков двигательных нейронов верхних и нижних конечностей. В поясничном утолщении спинного мозга находятся специализированные нейронные сети, обеспечивающие автоматический процесс шагания (генераторы шагательных движений, ГШД). Иными словами, если наложить на твердую оболочку спинного мозга в месте поясничного утолщения электроды, подающие ток определенной амплитуды и частоты, можно вызвать непроизвольные шагательные движения даже у людей с параличом нижних конечностей [27]. Однако такой способ требует хирургического вмешательства, так что существует риск развития послеоперационных осложнений.
В настоящее время наиболее безопасной и безболезненной считается чрескожная электростимуляция спинного мозга (ЧЭССМ). На видео 1 (Edgerton Lab, University of California) можно видеть, как вызываются непроизвольные шагательные движения ног при облегченном положении больного, с подвешенными на рамах-качелях ногами [28].
Видео 1. Непроизвольная ходьба при чрескожной электростимуляции спинного мозга.
При использовании ЧЭССМ появляется вопрос правильного расположения стимулирующих электродов. Если при установке инвазивных электродов во время операции хорошо различимы сегменты и корешки спинного мозга, то при установке накожных электродов могут возникнуть затруднения с нахождением нужного участка. Данную задачу решают с помощью подачи одиночных импульсов на электрод и регистрации рефлекторных мышечных ответов — ведь каждому сегменту спинного мозга соответствуют строго определённые группы мышц.
Также существует проблема недостаточной амплитуды посылаемых импульсов — из-за дегенеративных процессов при повреждении спинного мозга требуется большая амплитуда стимуляции для получения нужного ответа. Однако это чревато получением ожогов. В нашей лаборатории было создано оптимальное устройство для неинвазивной электрической стимуляции спинного мозга [29].
Кроме того, была разработана система, детектирующая фазы шагательного цикла в онлайн-режиме и стимулирующая спинной мозг согласно этим фазам [30]. Во время ходьбы в разные моменты напрягаются разные мышцы, и под определёнными углами сгибаются суставы, что можно регистрировать специальными приборами — акселерометрами и гироскопами. Обе ноги движутся скоординировано, и на основании положения одной ноги можно предсказать положение другой. Принцип работы системы следующий: пациенту с гемипарезом на здоровую ногу накладываются датчики движения, которые передают сигнал к прибору для ЧЭССМ. Он, в свою очередь, стимулирует в определённые моменты времени группы мотонейронов спинного мозга, отвечающих за движение мышц-сгибателей и разгибателей ноги, что способствует нормализации ходьбы и восстановлению движения пораженной конечности.
Успехи современной нейрореабилитации
Самым масштабным исследованием в области нейрореабилитации с использованием ИМК, основанного на воображении движений, является работа Donati с соавторами, опубликованная в Nature в 2016 году [31]. В этом исследовании приняли участие восемь человек с параличом нижних конечностей, вызванным повреждением спинного мозга. Для них была разработана специальная система реабилитации, включающая в себя шесть этапов с увеличивающейся сложностью, и с каждым пациентом было проведено около 255 (!) сессий в течение года.
Первый этап включал в себя глубокое погружение в среду виртуальной реальности, во время которого испытуемый управлял перемещением своего аватара (компьютерного персонажа), воображая движение нижних конечностей в положении сидя. Затем пациент делал то же самое, только в положении стоя, с опорой на специальный стол. Во время третьего этапа проходили тренировки на беговой дорожке: испытуемый ходил с использованием прибора, поддерживающего вес тела (Lokomat). На четвёртом этапе осуществлялось движение ног уже в воздухе, а не по беговой дорожке. На пятом этапе пациент тренировался на беговой дорожке с помощью роботизированной системы, поддерживающей конечности и контролируемой ИМК. И на заключительной стадии испытуемый ходил в экзоскелете, управляемом ИМК: экзоскелет делал шаг, когда человек представлял себе движение соответствующей ноги. Во время всех тренингов испытуемые получали тактильную обратную связь — вибрацию, которая подавалась на предплечье, когда виртуальная или роботизированная нога с той же стороны касалась земли. Схему эксперимента вы можете увидеть на рисунке 9, а сам процесс реабилитации — на видео 2.
Рисунок 9. Схема эксперимента, включающая в себя шесть этапов: 1 — ИМК + виртуальная реальность (ВР) в положении сидя; 2 — ИМК + ВР в положении стоя; 3 — ходьба по беговой дорожке с поддержанием веса тела; 4 — движение ног в воздухе; 5 — ходьба по беговой дорожке с помощью роботизированной системы, контролируемой ИМК; 6 — ходьба в экзоскелете, управляемом ИМК. Обозначения: ЭЭГ — электроэнцефалография; ЭМГ — электромиография, регистрирующая активность мышц; Такт. — тактильная обратная связь.
Видео 2. Процесс проведения эксперимента.
Через 12 месяцев тренировок по этой системе у всех восьми пациентов повысились показатели по тактильным ощущениям, а также восстановился свободный контроль ключевых мышц нижних конечностей. В результате был виден заметный прогресс в их способности ходить. Многие пациенты смогли ходить при помощи вспомогательных приборов. Кроме этого, у всех пациентов было отмечено значительное повышение эмоциональной стабильности и оценки качества жизни, а также снизился уровень депрессивности и увеличилась самооценка. Улучшились состояние кожи и функция пищеварительной системы, что связано, по-видимому, с нормализацией активности симпатической и парасимпатической систем. Дело в том, что вдоль позвоночника расположены узлы вегетативной нервной системы, которая регулирует работу внутренних органов. Они повреждаются при травмировании спинного мозга, что вызывает нарушение деятельности пищеварительной системы, которая в свою очередь влияет на состояние кожи посредством выделения сигнальных молекул, в том числе и провоспалительных [32], [33].
Неврологическое восстановление было связано с механизмами пластичности как на уровне спинного мозга, так и на уровне сенсомоторной коры. Кортикальная и спинномозговая пластичность изменяет нейронные связи в сохранившейся области спинного мозга при помощи моторных и сенсорных связей (рис. 10).
Рисунок 10. Пластичность спинного мозга (СМ) и коры головного мозга, осуществляющаяся с помощью моторных (красных) и сенсорных (синих) связей.
Заключение
Современная наука в области нейрореабилитации стремительно развивается и достигает удивительных результатов — в буквальном смысле ставит на ноги людей, ранее прикованных к кровати или инвалидной коляске. Появляются новые, более эффективные способы регистрации сигналов мозга; использование ИМК дополняется использованием обратной связи, ФЭС и ЧЭССМ; углубляются знания о механизмах нейропластичности; проводятся масштабные исследования в области разработки техник нейрореабилитации. Однако остается проблема доступности данных методов. Они очень дорогостоящие и доступны только в определённых клиниках; далеко не каждый может себе их позволить. В нашей лаборатории ведётся разработка нейрореабилитационных систем, которые просты в применении и по цене доступны для закупок в государственных бюджетных больницах.
Благодарности
Автор выражает благодарность своему научному руководителю Бобровой Елене Вадимовне, заведующему лабораторией Герасименко Юрию Петровичу и безвременно покинувшему нас в прошлом году Александру Алексеевичу Фролову (01.11.1943–10.06.2020) — одному из ведущих российских исследователей в области ИМК.