Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Хронический подкорковый электродный имплантат лабораторной крысе, используемый для электростимуляции мозга.

Электрическая стимуляция мозга ( EBS ), называемый также фокальной стимуляции мозга ( FBS ), является одной из форм электротерапии и техники используется в исследованиях и клинической нейробиологии , чтобы стимулировать в нейрон или нейронной сети в мозге путем прямого или косвенного возбуждения его клетки мембрана с помощью электрического тока . Его используют для исследований или в терапевтических целях.

История [ править ]

Электрическая стимуляция мозга впервые была использована в первой половине 19 - го века пионеров исследователей , такие как Луиджи Роландо [ править ] (1773-1831) и Пьер Флуранс [ править ] (1794-1867), изучить локализацию мозга функции после открытия итальянским врачом Луиджи Гальвани (1737–1798), что нервы и мышцы электрически возбудимы. Стимуляция поверхности коры головного мозга с помощью стимуляции мозга использовалась для исследования моторной коры у животных такими исследователями, какЭдуард Хитциг (1838–1907), Густав Фрич (1838–1927), Давид Ферье (1842–1928) и Фридрих Гольц (1834–1902). Кора головного мозга человека также электрически стимулировалась нейрохирургами и неврологами, такими как Роберт Бартолоу (1831–1904) и Федор Краузе (1857–1937).

В следующем столетии, методика была улучшена изобретением стереотаксического метода британского нейрохирург пионерской Горслей (1857-1916), а также развитие хронических электродов имплантат по швейцарскому нейрофизиологу Вальтера Рудольфа Гесса (1881-1973), Хосе Дельгадо (1915–2011) и другие, используя электроды, изготовленные из прямого изолированного провода, который можно было вводить глубоко в мозг свободно ведущих себя животных, таких как кошки и обезьяны . Этот подход был использован доктором Джеймсом Олдсом (1922–1976) и его коллегами для открытиявознаграждение за стимуляцию мозга и центр удовольствия . Американо-канадский нейрохирург Уайлдер Пенфилд (1891–1976) и его коллеги из Монреальского неврологического института использовали обширную электрическую стимуляцию коры головного мозга у бодрствующих нейрохирургических пациентов для исследования моторного и сенсорного гомункула (представление тела в коре головного мозга в соответствии с распределение моторных и сенсорных территорий).

EBS по-прежнему неразрывно связана с работой доктора Роберта Гэлбрейта Хита , доктора Хосе Дельгадо и доктора Уайлдера Пенфилда . Интересно, что во время исследований локализации головного мозга нейрохирург Пенфилд не смог вызвать эмоциональные реакции у людей, наблюдая спонтанную эпилепсию или электрическую стимуляцию поверхности коры головного мозга. Нейрофизиолог доктор Хосе Дельгадо отметил несколько исключений из этого правила. Напротив, EBS через глубоко имплантированные электроды в локализованные области мозга ( глубокая стимуляция мозга ; DBS) вызывал как приятные, так и отталкивающие реакции у лабораторных животных и людей, как описано ранее. [1] [2] [3]

EBS может вызывать у кошек ритуальные, моторные реакции фиктивной ярости путем стимуляции переднего гипоталамуса , а также более сложные эмоциональные и поведенческие компоненты «истинной ярости» как у экспериментальных животных путем стимуляции бокового гипоталамуса, так и у людей путем стимуляции бокового гипоталамуса. стимуляция различных глубоких областей мозга. EBS у людей, страдающих эпилепсией, может вызывать припадки на поверхности мозга и патологическую агрессию и ярость при стимуляции миндалевидного тела. [3] [4]

Процесс [ править ]

Микроскопия с двухфотонным возбуждением показала, что микростимуляция редко активирует нейроны вокруг электрода даже при малых токах (всего 10 мкА) на расстоянии до четырех миллиметров. Это происходит без особого выделения других нейронов гораздо ближе к кончику электрода. Это связано с тем, что активация нейронов определяется тем, есть ли у них аксоны или дендриты, которые проходят в радиусе 15 мкм вблизи кончика электрода. По мере увеличения тока объем вокруг кончика, который активирует аксоны и дендриты нейронов, увеличивается, и вместе с этим увеличивается количество активированных нейронов. Активация, скорее всего, вызвана прямой деполяризацией, а не синаптической активацией.. [5]

Эффекты [ править ]

Всесторонний обзор исследований EBS составил список множества различных острых воздействий стимуляции в зависимости от целевой области мозга. Ниже приведены некоторые примеры задокументированных эффектов: [6]

  • Сенсорное восприятие : ощущение покалывания в теле, покачивания, движения, удушья, жжения, шока, тепла, парестезии , чувства падения, осциллопсии , дизестезии , левитации, звуков, фосфенов , галлюцинаций, микропсии , диплопии и т. Д.
  • Мотор : движения глаз, передвижение, остановка речи, автоматизм , смех, палилалия , жевание, побуждение к движению, плач без грусти и т. Д.
  • Вегетативные : покраснение, мидриаз , изменение артериального давления и дыхания, апноэ , тошнота, тахикардия , потливость и т. Д.
  • Эмоциональные : тревога, веселье, чувство нереальности, страх, счастье, гнев, печаль, преходящая острая депрессия, гипомания и т. Д.
  • Когнитивные : Акалькулия , парафазия , аномическая афазия , вспоминание воспоминаний, « впадение в транс», «выход из этого мира», проводящая афазия , полупространственное пренебрежение , алексия , дежавю , повторное переживание прошлого опыта, аграфия , апраксия и т. Д.

EBS в чувствительных к лицу областях веретенообразной извилины заставило пациента сообщить, что лица людей в комнате с ним "изменились" и стали искаженными: "Ваш нос отвис, ушел влево. [...] Изменилось только твое лицо, все остальное осталось прежним ». [7]

Терапевтические приложения [ править ]

Стереотаксический аппарат, используемый для введения электрода в базальные ганглии головного мозга при хирургии болезни Паркинсона.

Примеры терапевтических EBS:

  • Стимуляция черепной электротерапии (CES)
  • Глубокая стимуляция мозга (DBS)
  • Транскраниальная стимуляция постоянным током (tDCS)
  • Электросудорожная терапия (ЭСТ)
  • Низкопольная магнитная стимуляция (LFMS)
  • Функциональная электростимуляция (ФЭС)
  • Магнитная эпилепсия (MST)
  • Стимуляция блуждающего нерва (ВНС)
  • Глубокая транскраниальная магнитная стимуляция (Deep TMS)
  • Отзывчивая нервная стимуляция (РНС)

Сильные электрические токи могут вызвать локальное поражение нервной ткани вместо функциональной обратимой стимуляции. Это свойство использовалось для нейрохирургических процедур в различных видах лечения, таких как болезнь Паркинсона , фокальная эпилепсия и психохирургия . Иногда тот же электрод используется для зондирования мозга на предмет обнаружения дефектных функций перед пропусканием тока поражения ( электрокоагуляция ).

Ссылки [ править ]

  1. ^ Пенфилд, Уайлдер (1974). Речевые и мозговые механизмы . Нью-Йорк: Атенеум.
  2. ^ Дельгадо, Хосе (1986). Физический контроль над разумом: к психоцивилизованному обществу . Нью-Йорк: Харпер и Роу.
  3. ^ a b Фариа, Мигель А. "Насилие, психические заболевания и мозг - Краткая история психохирургии: Часть 2 - От лимбической системы и цингулотомии до глубокой стимуляции мозга" . Surg Neurol Int 01 июня 2013 г .; 4:75 . Проверено 7 апреля 2014 года .
  4. ^ Марк, Вернон (1970). Насилие и мозг . Нью-Йорк: Харпер и Роу.
  5. ^ Histed, MH; Бонин, В; Рид, Р. (2009). «Прямая активация редких, распределенных популяций корковых нейронов с помощью электрической микростимуляции» . Нейрон . 63 (4): 508–22. DOI : 10.1016 / j.neuron.2009.07.016 . PMC 2874753 . PMID 19709632 .  
  6. ^ Aslihan Selimbeyoglu; Йозеф Парвизи (30 мая 2010 г.). «Электрическая стимуляция человеческого мозга: феномены восприятия и поведения, описанные в старой и новой литературе» . Границы нейробиологии человека . 4 (46): 46. DOI : 10,3389 / fnhum.2010.00046 . ISSN 1662-5161 . PMC 2889679 . PMID 20577584 .   
  7. ^ Йозеф Парвизи; Корентин Жак; Бретт Л. Фостер; Натан Витофт; Винита Рангараджан; Кевин С. Вайнер; Каланит Гриль-Спектор (24 октября 2012 г.). «Электрическая стимуляция веретенообразных селективных областей лица искажает восприятие лица» . Журнал неврологии . 32 (43): 14915–14920. DOI : 10.1523 / JNEUROSCI.2609-12.2012 . ISSN 1529-2401 . PMC 3517886 . PMID 23100414 .