CC BY
3УДК-612.82
НЕЙРОННЫЕ СИГНАТУРЫ ПАТОЛОГИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ БАЗАЛЬНЫХ ГАНГЛИЕВ У ПАЦИЕНТОВ С ДВИГАТЕЛЬНЫМИ НАРУШЕНИЯМИ
DOI
Седов А. С.1, Томский А. А.2
1 ФГБУН Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н. Н. Семенова РАН, Москва, Россия.
2 ФГАУ "Национальный медицинский исследовательский центр нейрохирургии имени академика Н. Н. Бурденко" Минздрава России, Москва, Россия.
e-mail: AlexeyS. Sedov@gmail.com
Аннотация. В докладе будут освящены результаты фундаментальных исследований нейронной активности ядерных структур базальных ганглиев у пациентов с болезнью Паркинсона и дистонией и перспективы их использования для повышения эффективности глубинной стимуляции мозга (DBS).
Ключевые слова: активность одиночных нейронов, локальные потенциалы, базальные ганглии, двигательные нарушения, глубинная стимуляция мозга
Двигательные расстройства представляют собой сложную группу неврологических состояний, характеризующихся избыточными (гиперкинетическими) или ослабленными (гипокинетическими) движениями. Несмотря на широкую распространенность двигательных расстройств, нейрофизиологические механизмы этих болезней остаются неизвестными.. В случае неэффективности консервативной терапии наиболее успешным методом лечения являются нейрохирургические операции по имплантации электродов для хронической стимуляции глубинных структур мозга (Deep Brain Stimulation, DBS). Наиболее распространной хирругической мишенью для лечения болезни Паркинсона является субтламиче-ское ядро (STN). Кроме того, эмпирически установлено, что стимуляция внутреннего сегмента бледного шара (GPi) помогает как при гипокинетическом расстройстве (Болезнь Паркинсона), так и при гиперкинетическом заболевании (дистония). Этот парадокс оста-
ется до сих пор не объясненным в рамках существующих моделей двигательного контроля.
Электрофизиологические микро- и макроэлектродные исследования позволяют не только визуализировать подкорковые структуры мозга, но и изучать патологические паттерны нейронной активности. Эти исследования позволили показать, что повышенная бета активность является электрофизиологическим "биомаркером" болезни Паркинсона [1], а тета-альфа активность — "биомаркером" дистонии [2].
В наших работах мы исследовали сигнатуры патологической активности бледного шара от отдельных нейронов до нейронных популяций. Мы показали, что помимо бета пиков в локальных потенциалах некоторых пациентов обнаруживаются дополнительно спектральные моды в альфа диапазоне. Оказалось, что эти пациенты имели значимо большее значение брадикинезии и имели значимо более низкий клинический эффект от DBS стимуляции [3]. Кроме того, мы обнаружили, что параметры паузно-пачечного типа нейронов, расположенных преимущественно в дорсальных отделах суб-таламического ядра, показали выраженную корреляцию с тяжестью клинических симптомов болезни Паркинсона [4]. Исследование пациентов с цервикальной дистонией позволило выявить корреляцию параметров нейронной активности бледного шара с клиническим эффектом от DBS стимуляции [5]. Кроме того, мы показали, что у пациентов с выраженной асимметрией активности бледного шара может быть эффективна односторонняя DBS стимуляция [6]. Исследование нейронных реакций интерстициального ядра Кахала и бледного шара позволили получить экспериментальное доказательство интегративной модели цервикальной дистонии, согласно которой происходит дисфункция обратной связи нейронного интегратора, регулирующего положение головы в пространстве [7].
В целом результаты наших исследований показали, что для персонификации и повышения эффективности DBS стимуляции необходимо учитывать электрофизиологические особенности активности мозга пациентов с двигательными нарушениями с учетом их индивидуальной клинической картины.
Список литературы
1. Neumann, W. J., Köhler, R. M., & Kühn, A. A. (2022). A practical guide to invasive neurophysiology in patients with deep brain stimulation. Clinical Neurophysiology, 140, 171 —180.
2. Pina-Fuentes, D., van Zijl, J. C., van Dijk, J. M. C., Little, S., Tinkhaus-er, G., Oterdoom, D. M., ... & Beudel, M. (2019). The characteristics of pallidal low-frequency and beta bursts could help implementing adaptive brain stimulation in the parkinsonian and dystonic internal globus pallidus. Neurobiology of disease, 121, 47—57.
3. Belova, E., Semenova, U., Gamaleya, A., Tomskiy, A., & Sedov, A. (2023). Excessive a-^ Oscillations Mark Enlarged Motor Sign Severity and Parkinson's Disease Duration. Movement Disorders.
4. Belova, E. M., Filyushkina, V. I., Dzhalagoniia, I., Gamaleya, A. A., Tomskiy, A. A., Neumann, W. J., & Sedov, A. (2022). Oscillations of pause-burst neurons in the STN correlate with the severity of motor signs in Parkinson's disease. Experimental Neurology, 356, 114155.
5. Sedov, A., Popov, V., Gamaleya, A., Semenova, U., Tomskiy, A., Jin-nah, H. A., & Shaikh, A. G. (2021). Pallidal neuron activity determines responsiveness to deep brain stimulation in cervical dystonia. Clinical Neurophysiology, 132 (12), 3190—3196.
6. Sedov, A., Gamaleya, A., Semenova, U., Medvednik, R., Tomskiy, A., Jinnah, H. A., & Shaikh, A. (2023). Does Pallidal Physiology Determine the Success of Unilateral Deep Brain Stimulation in Cervical Dystonia?. In Basic and Translational Applications of the Network Theory for Dystonia (pp. 211—221). Cham: Springer International Publishing.
7. Sedov, A., Usova, S., Semenova, U., Gamaleya, A., Tomskiy, A., Crawford, J. D., ... & Shaikh, A. G. (2019). The role of pallidum in the neural integrator model of cervical dystonia. Neurobiology of disease, 125, 45—54.
NEURONAL SIGNATURES OF PATHLOGICAL BASAL GANGLIA ACTIVITY IN MOVEMENT DISORDERS
Sedov A. S.1, Tomskiy A. A.2
1 Semenov Research Center of Chemical Physics Russian Academy of Sciences, Moscow,
2 N. N. Burdenko National Medical Research Center of Neurosurgery, Moscow, Russia e-mail: AlexeyS. Sedov@gmail.com
Annotation. The report will highlight the results of fundamental studies of the neuronal activity of the basal ganglia nuclei in patients with Parkinson's disease and dystonia and the prospects for their use to increase the effectiveness of deep brain stimulation (DBS).
Key words: single unit activity, local field potentials, basal ganglia, movement disorders, deep brain stimulation
