Электричество в малых дозах — лекарство?

Идея использования постоянного тока в опытах на живых организмах не нова — еще в начале 16 века использовали экзотический способ лечения психических расстройств с помощью электрического ската. Позже разработали более будничный метод: закрепление электродов на коже головы с последующим пропусканием слабого тока. Так в распоряжении ученых появился универсальный инструмент, позволяющий локально влиять на разные участки человеческого тела. Эта технология сейчас применяется в качестве экспериментальной моно- или вспомогательной терапии нервных заболеваний и порой приводит к поразительным результатам. Существует большое количество методик целенаправленного воздействия электрическим током — как для улучшения рабочей памяти и ассоциативного мышления, так и для лечения пациентов с серьезными патологиями нервной системы.

Австралийские исследователи из Университета Нового Южного Уэльса (University of New South Wales, UNSW) в Сиднее провели масштабный эксперимент. Они изучали влияние постоянного тока на настроение и нейрофизиологию людей, страдающих депрессией. Технология транскраниальной стимуляции постоянным током (transcranial direct current stimulation, tDCS) предполагает воздействие на мозг электрическими импульсами (рис. 1). Слабый ток поступает через электроды, закрепленные на коже головы, стимулируя двигательные зоны коры головного мозга одиночными импульсами. Это безболезненный и неинвазивный метод (то есть не предполагает механического проникновения в организм человека), что позволяет работать, когда пациент находится в сознании [1].

Суть процедуры tDCS не слишком сложна: постоянный ток, протекающий через ткани мозга, создает электрическое поле, что изменяет разность потенциалов на мембранах нейронов [2]. Так, при «анодной» стимуляции электроды притягивают к себе отрицательно заряженные ионы; это обусловливает деполяризацию мембран нейронов, за счет чего увеличивается вероятность их возбуждения при поступлении внешнего сигнала. В свою очередь, «катодная» стимуляция приводит к обратному действию: увеличивается разность потенциалов на мембранах (происходит гиперполяризация), и возбудимость нейронов снижается. В случае «анодной» (возбуждающей) стимуляции деполяризация постсинаптической мембраны при одновременном присутствии в синаптической щели глутамата активирует ионотропный рецептор глутамата NMDА (от названия лиганда — N-метил-D-аспартата), который играет ключевую роль в синаптической пластичности (рис. 2) — основном механизме реализации феномена памяти и обучения [3], [4]. Такой эффект приводит нейроны в состояние «боевой готовности»: изменение их возбудимости может использоваться для осуществления реорганизации клеточных соединений и перестройке нейронной сети. Следствием этого является, например, ускоренная регенерация в местах, где проводящие пути системы нейронов были нарушены в результате нервнодегенеративных заболеваний или на фоне психоэмоционального перенапряжения.

В целом, действие транскраниальной стимуляции на рецепторы нервных клеток можно сравнить с эффектом, который оказывают антидепрессанты [5]: при воздействии постоянного электрического тока на головной мозг стимулируется выработка «гормонов счастья» — эндорфина и серотонина. По некоторым данным, наблюдается и ряд «сопутствующих» реакций: снижение уровня тревожности, нормализация артериального давления, улучшение памяти.

Как постоянный ток снимает периодическое нервное напряжение

Австралийские исследователи применили метод tDCS для лечения 64 пациентов, страдающих депрессивными расстройствами, в рамках рандомизированного контролируемого клинического испытания. В «активной» группе применялся метод транскраниальной стимуляции головного мозга постоянным током силой 2 мА в течение 20 минут ежедневно. После трех недель «электрической» терапии наблюдали умеренный клинический эффект лишь у некоторых пациентов. Продление курса ещё на три недели существенно повысило количество ответивших на терапию и усилило антидепрессивный эффект [1]. Это означает, что данный способ электрической стимуляции головного мозга эффективен именно при длительном применении.

Очевидно, что медиков и особенно пациентов беспокоит вопрос о безопасности этого метода и возможных побочных эффектах. В описываемом испытании частота и сила побочных эффектов (преимущественно местных реакций на электроды) были сопоставимы у экспериментальной и контрольной групп, когнитивных нарушений не наблюдалось вовсе. Кроме того, ученые провели дополнительную серию экспериментов: тем участникам, которые почувствовали улучшение после курса лечения, предложили продолжить процедуры — еженедельно в течение месяца. Негативные нейрофизиологические эффекты так и не проявились. Эти результаты показывают, что курсы транскраниальной стимуляции мозга длительностью более трех недель абсолютно безопасны (хотя еще нет данных об отдаленных последствиях) и при условии стандартизации параметров могут стать полезным инструментом для лечения депрессии.

Интересно, что непосредственно после сеанса стимуляции фиксировали такие позитивные эффекты, как повышение способности к сосредоточению внимания и запоминанию. Вероятно, они являются своеобразными «бонусами» предложенного способа лечения, что — опять же, в случае дальнейшего экспериментального подтверждения — может существенно расширить область применения tDCS. Стóит упомянуть, что улучшение когнитивных функций ранее наблюдали и в tDCS-экспериментах с пациентами, пережившими инсульт. Однако когнитивные и вообще любые нейрофизиологические эффекты tDCS у здоровых людей подвергаются сомнению [6], [7].

Не исключено, что в обозримом будущем для избавления от депрессии и угнетенного состояния нам понадобятся не дорогие курсы психотерапии и даже не упаковки таблеток, а... обычная батарейка, способная разогнать грусть.

Литература

1. Loo C.K., Alonzo A., Martin D., Mitchell P.B., Galvez V., Sachdev P. (2012). Transcranial direct current stimulation for depression: 3-week, randomised, sham-controlled trial. Br. J. Psychiatry. 200, 52–59;
2. Формирование мембранного потенциала покоя;
3. Как происходит выделение нейромедиатора;
4. NMDA-рецепторы. Silver Pharm;
5. Краткая история антидепрессантов;
6. Horvath J.C., Forte J.D., Carter O. (2015). Evidence that transcranial direct current stimulation (tDCS) generates little-to-no reliable neurophysiologic effect beyond MEP amplitude modulation in healthy human subjects: A systematic review. Neuropsychologia. 66, 213–236;
7. Horvath J. (2015). New quantitative analyses following Price & Hamilton’s critique do not change original findings of Horvath et al. Brain Stimulation. 8, 665–666.