RU2822811C1 - Method of brain stimulation - Google Patents
Method of brain stimulation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2822811C1 RU2822811C1 RU2023126177A RU2023126177A RU2822811C1 RU 2822811 C1 RU2822811 C1 RU 2822811C1 RU 2023126177 A RU2023126177 A RU 2023126177A RU 2023126177 A RU2023126177 A RU 2023126177A RU 2822811 C1 RU2822811 C1 RU 2822811C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- stimulation
- ideomotor
- brain
- training
- recorded
- Prior art date
Links
- 230000000638 stimulation Effects 0.000 title claims abstract description 59
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 30
- 210000004556 brain Anatomy 0.000 title claims abstract description 21
- 230000033764 rhythmic process Effects 0.000 claims abstract description 30
- 238000012549 training Methods 0.000 claims abstract description 27
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims abstract description 10
- 206010001497 Agitation Diseases 0.000 claims abstract description 8
- 230000002964 excitative effect Effects 0.000 claims abstract description 8
- 238000011491 transcranial magnetic stimulation Methods 0.000 claims abstract description 6
- 210000002442 prefrontal cortex Anatomy 0.000 claims description 15
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 claims description 14
- 230000007177 brain activity Effects 0.000 claims description 12
- 230000000763 evoking effect Effects 0.000 claims description 7
- 230000004044 response Effects 0.000 claims description 7
- 230000000004 hemodynamic effect Effects 0.000 claims description 6
- 210000001259 mesencephalon Anatomy 0.000 claims description 3
- 210000003710 cerebral cortex Anatomy 0.000 abstract description 6
- 230000037023 motor activity Effects 0.000 abstract description 6
- 210000001364 upper extremity Anatomy 0.000 abstract description 6
- 239000003814 drug Substances 0.000 abstract description 4
- 230000001953 sensory effect Effects 0.000 abstract description 3
- 230000002490 cerebral effect Effects 0.000 abstract 1
- 230000002360 prefrontal effect Effects 0.000 abstract 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000000537 electroencephalography Methods 0.000 description 14
- 210000003128 head Anatomy 0.000 description 14
- 210000003414 extremity Anatomy 0.000 description 9
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 9
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 7
- 208000006011 Stroke Diseases 0.000 description 6
- 101000577063 Arabidopsis thaliana Mannose-6-phosphate isomerase 1 Proteins 0.000 description 4
- 101000577065 Arabidopsis thaliana Mannose-6-phosphate isomerase 2 Proteins 0.000 description 4
- 101001094831 Homo sapiens Phosphomannomutase 2 Proteins 0.000 description 4
- 102100025022 Mannose-6-phosphate isomerase Human genes 0.000 description 4
- QLBALZYOTXGTDQ-VFFCLECNSA-N PGI2-EA Chemical compound O1\C(=C/CCCC(=O)NCCO)C[C@@H]2[C@@H](/C=C/[C@@H](O)CCCCC)[C@H](O)C[C@@H]21 QLBALZYOTXGTDQ-VFFCLECNSA-N 0.000 description 4
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 4
- 208000027418 Wounds and injury Diseases 0.000 description 3
- 208000014674 injury Diseases 0.000 description 3
- 230000000272 proprioceptive effect Effects 0.000 description 3
- 230000001020 rhythmical effect Effects 0.000 description 3
- 238000004497 NIR spectroscopy Methods 0.000 description 2
- 108010064719 Oxyhemoglobins Proteins 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 108010002255 deoxyhemoglobin Proteins 0.000 description 2
- 210000001061 forehead Anatomy 0.000 description 2
- VZCCETWTMQHEPK-QNEBEIHSSA-N gamma-linolenic acid Chemical compound CCCCC\C=C/C\C=C/C\C=C/CCCCC(O)=O VZCCETWTMQHEPK-QNEBEIHSSA-N 0.000 description 2
- 230000003155 kinesthetic effect Effects 0.000 description 2
- 210000003141 lower extremity Anatomy 0.000 description 2
- 210000003205 muscle Anatomy 0.000 description 2
- 239000000902 placebo Substances 0.000 description 2
- 229940068196 placebo Drugs 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 230000008719 thickening Effects 0.000 description 2
- INGWEZCOABYORO-UHFFFAOYSA-N 2-(furan-2-yl)-7-methyl-1h-1,8-naphthyridin-4-one Chemical compound N=1C2=NC(C)=CC=C2C(O)=CC=1C1=CC=CO1 INGWEZCOABYORO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 208000032382 Ischaemic stroke Diseases 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 description 1
- 238000013398 bayesian method Methods 0.000 description 1
- 230000006931 brain damage Effects 0.000 description 1
- 231100000874 brain damage Toxicity 0.000 description 1
- 208000029028 brain injury Diseases 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002354 daily effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 210000005069 ears Anatomy 0.000 description 1
- 230000003203 everyday effect Effects 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 210000000245 forearm Anatomy 0.000 description 1
- 239000000411 inducer Substances 0.000 description 1
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 1
- 230000030214 innervation Effects 0.000 description 1
- 230000007794 irritation Effects 0.000 description 1
- 230000002045 lasting effect Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000003340 mental effect Effects 0.000 description 1
- 230000007659 motor function Effects 0.000 description 1
- 210000005036 nerve Anatomy 0.000 description 1
- 230000001537 neural effect Effects 0.000 description 1
- 230000007971 neurological deficit Effects 0.000 description 1
- 210000002569 neuron Anatomy 0.000 description 1
- 210000000976 primary motor cortex Anatomy 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 210000002027 skeletal muscle Anatomy 0.000 description 1
- 210000000278 spinal cord Anatomy 0.000 description 1
- 230000004936 stimulating effect Effects 0.000 description 1
- 230000001225 therapeutic effect Effects 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 230000002747 voluntary effect Effects 0.000 description 1
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к области медицины, к неврологии, касается способа стимуляции головного мозга, которое может быть использовано при их реабилитации в связке с идеомоторными или классическими тренировками для восстановления моторной активности верхних конечностей после инсульта.The present invention relates to the field of medicine, to neurology, and concerns a method of brain stimulation, which can be used during their rehabilitation in conjunction with ideomotor or classical training to restore motor activity of the upper extremities after a stroke.
После инсульта основной проблемой, сильно влияющей на качество жизни является потеря контроля над скелетной мускулатурой. Как частный случай частичная или полная потеря двигательной активности одной из верхних конечностей выливается в неспособность к использованию повседневных вещей. Современные методы восстановительной медицины, направленные на реабилитацию постинсультных пациентов, используют в своей основе технологию интерфейса мозг-компьютер. Идеомоторные тренировки с применением электроэнцефалографии являются перспективным методом реабилитации, однако формирование физиологических паттернов в процессе тренировки затруднительно, что выражается в низкой точности их классификации. After a stroke, the main problem that greatly affects the quality of life is the loss of control over skeletal muscles. As a special case, partial or complete loss of motor activity in one of the upper limbs results in the inability to use everyday things. Modern methods of restorative medicine aimed at the rehabilitation of post-stroke patients are based on brain-computer interface technology. Ideomotor training using electroencephalography is a promising method of rehabilitation, but the formation of physiological patterns during training is difficult, which is reflected in the low accuracy of their classification.
Существуют способы, направленные на восстановление моторной активности верхних конечностей после инсульта, использующие схожие методы регистрации активности мозга. There are methods aimed at restoring motor activity of the upper limbs after a stroke, using similar methods for recording brain activity.
Известен способ лечения ишемических инсультов головного мозга (RU 2157265 C1, кл. A61N2/00, A61N2/02, опубл. 10.10.2000 г.), который включает стимуляцию двигательных центров коры головного мозга последовательным воздействием сначала на точку моторной зоны правой руки, при этом центр магнитной катушки размещается на 3 см влево от зоны расположения электрода Сz, затем воздействие осуществляют на вторую точку - моторную зону левой руки, с размещением центра магнитной катушки на 3 см вправо от зоны расположения электрода Сz и стимуляцию этих двух точек проводят в течение 5 минут импульсным магнитным полем величиной 1,5 - 3 Тл, затем воздействуют на третью точку стимуляции моторной зоны нижней конечности с размещением центра магнитной катушки на 4 см фронтальнее и 1 см влево от расположения электрода Сz, а четвертая точка стимуляции - моторная зона левой нижней конечности, при этом центр магнитной катушки размещается на 4 см фронтальнее и 1 см вправо от расположения электрода Сz и стимуляцию этих зон проводят в течение 5 мин импульсным магнитным полем 2 - 4,5 Тл. После окончания процедуры стимуляции двигательных центров головного мозга проводят электромагнитную стимуляцию спинного мозга путем воздействия на корешки шейного утолщения расположения центра катушки сначала над остистым отростком позвонка С7, а затем воздействием на корешки поясничного утолщения с центром катушки над остистым отростком позвонка L5. При этом воздействие на корешки шейного утолщения проводят в течение 5 минут импульсным магнитным полем 1,5 - 3 Тл, а на корешки поясничного утолщения - импульсным магнитным полем 2 - 4,5 Тл в течение 5 минут, затем после проведения сеанса ТКМС на следующий день дополнительно осуществляют аудиовизуальную стимуляцию (АВС) с частотой аудиовизуальных сигналов от 8 Гц и с плавным подъемом до 15 Гц и длительности сеанса 15 мин, а при наличии раздражения - с 10 Гц с плавным снижением до 5 Гц в течение 20 минут. Курс лечения составляет 14 ежедневных чередующихся сеансов ТКМС и АВС. Порог стимуляции для каждого больного во всех точках стимуляции определяют путем увеличения интенсивности стимула на 10%, начиная с 30% от максимальной мощности стимуляции в 5 Тл до момента, на котором половина стимулов вызывает моторные вызванные потенциалы, а лечение осуществляют подпороговым импульсом, который на 10 - 20% ниже порогового. Способ позволяет уменьшить неврологический дефицит и повысить приспособительную активность больших.There is a known method for the treatment of ischemic strokes of the brain (RU 2157265 C1, cl. A61N2/00, A61N2/02, published on October 10, 2000), which includes stimulation of the motor centers of the cerebral cortex by sequential impact first on a point in the motor zone of the right hand, with In this case, the center of the magnetic coil is placed 3 cm to the left of the Cz electrode location area, then the impact is carried out on the second point - the motor zone of the left hand, with the magnetic coil center placed 3 cm to the right of the Cz electrode location area and stimulation of these two points is carried out for 5 minutes with a pulsed magnetic field of 1.5 - 3 Tesla, then the third point of stimulation of the motor zone of the lower limb is affected by placing the center of the magnetic coil 4 cm frontal and 1 cm to the left of the location of the electrode Cz, and the fourth point of stimulation is the motor zone of the left lower limb , in this case, the center of the magnetic coil is placed 4 cm frontally and 1 cm to the right from the location of the Cz electrode, and stimulation of these zones is carried out for 5 minutes with a pulsed magnetic field of 2 - 4.5 Tesla. After the procedure for stimulating the motor centers of the brain is completed, electromagnetic stimulation of the spinal cord is carried out by influencing the roots of the cervical enlargement with the center of the coil located first above the spinous process of the C7 vertebra, and then by influencing the roots of the lumbar enlargement with the center of the coil above the spinous process of the L5 vertebra. In this case, the impact on the roots of the cervical thickening is carried out for 5 minutes with a pulsed magnetic field of 1.5 - 3 T, and on the roots of the lumbar thickening - with a pulsed magnetic field of 2 - 4.5 T for 5 minutes, then after the TCM session the next day Additionally, audiovisual stimulation (AVS) is carried out with a frequency of audiovisual signals from 8 Hz and with a smooth increase to 15 Hz and a session duration of 15 minutes, and in the presence of irritation - from 10 Hz with a smooth decrease to 5 Hz for 20 minutes. The course of treatment consists of 14 daily alternating sessions of TCM and ABC. The stimulation threshold for each patient at all stimulation points is determined by increasing the stimulus intensity by 10%, starting from 30% of the maximum stimulation power of 5 Tesla until the point at which half of the stimuli produce motor evoked potentials, and treatment is carried out with a subthreshold pulse that is 10 - 20% below the threshold. The method allows to reduce neurological deficit and increase the adaptive activity of large ones.
Известен способ реабилитации больных после инсульта или травмы с использованием роботизированного комплекса, включающего экзоскелет конечности человека, управляемый через интерфейс мозг-компьютер посредством воображения движений (RU 2622206 C2, кл. A61B 5/0476, опубл. 13.06.2017), согласно которому предъявляют пациенту задание по кинестетическому воображению движения конечности, анализируют паттерны мозговой активности пациента, возникающие при воображаемом движении, передают данные в компьютер для выделения сигналов, ответственных за воображение движения, предъявляют пациенту по зрительной обратной связи результаты распознавания выполняемого задания в виде метки на экране, по изменению метки определяют правильность выполнения задания. При этом результаты распознавания выполняемого задания по кинестетическому воображению движения паретичной конечности дополнительно предъявляют по тактильной и проприоцептивной обратной связи посредством экзоскелета, надетого на паретичную конечность пациента. При правильном распознавании выполняемого задания экзоскелетом перемещают конечность в направлении воображаемого движения, а при неправильном результате - в противоположном направлении. Способ позволяет увеличить эффективность лечения, что достигается за счет дополнительного вовлечения тактильной проприоцептивной чувствительности в восстановление двигательных функций.There is a known method for the rehabilitation of patients after a stroke or injury using a robotic complex, including an exoskeleton of a human limb, controlled through a brain-computer interface through the imagination of movements (RU 2622206 C2, class A61B 5/0476, publ. 06/13/2017), according to which they are presented to the patient a task on kinesthetic imagination of the movement of a limb, analyze the patterns of the patient’s brain activity that arise during the imaginary movement, transmit data to the computer to isolate the signals responsible for the imagination of the movement, present to the patient, using visual feedback, the results of recognizing the task being performed in the form of a mark on the screen, by changing the mark determine the correctness of the task. In this case, the results of recognizing the task being performed by kinesthetic imagination of the movement of the paretic limb are additionally presented using tactile and proprioceptive feedback through an exoskeleton worn on the patient’s paretic limb. If the task being performed is correctly recognized, the exoskeleton moves the limb in the direction of the imaginary movement, and if the result is incorrect, it moves in the opposite direction. The method allows to increase the effectiveness of treatment, which is achieved through the additional involvement of tactile proprioceptive sensitivity in the restoration of motor functions.
Продемонстрированные результаты точности классификации при считывании паттернов в течение 3-10 секунд составили в среднем 50% на трех действиях. Предоставленные данные выше случайного срабатывания, что свидетельствует о работоспособности системы, однако лишь в 50% случаев испытуемые получали обратную связь, необходимую для закрепления тренировки. The demonstrated results of classification accuracy when reading patterns within 3-10 seconds averaged 50% across three actions. The data provided is above random response, which indicates that the system is working, but only in 50% of cases did the subjects receive the feedback necessary to reinforce the training.
Известен способ реабилитации больных, перенесших инсульт (RU 2523349 C1, кл. A61B 5/0476, A61B 5/0482, опубл. 20.07.2014 г.), согласно которому проводят тренировку, предъявляя больному задание по воображению движения паретичной конечностью с последующим контролем воображаемого движения. При этом регистрируют ЭЭГ, передают полученные данные в компьютер для их синхронной обработки и выделяют сигналы реакции десинхронизации сенсомоторного ритма, ответственные за воображаемое движение, с помощью классификатора паттернов ЭЭГ по методу Байеса. Результаты распознавания выполняемого ментального задания предъявляют больному по зрительной обратной связи в виде метки на экране монитора. По изменению положения метки определяют правильность выполнения задания. Задание по воображению движения предъявляют в течение 10 секунд. Курс тренировки составляет 6-12 дней, по одной тренировки в день, длительностью 20-30 минут с интервалами между тренировками от 1 до 4 дней. Способ позволяет повысить эффективность реабилитации, что достигается за счет проведения тренировки с использованием обратной связи, в условиях, позволяющих больному визуально контролировать выполнение воображаемого движения паретичной конечностью. There is a known method for the rehabilitation of patients who have suffered a stroke (RU 2523349 C1, class A61B 5/0476, A61B 5/0482, published on July 20, 2014), according to which training is carried out by presenting the patient with the task of imagining the movement of a paretic limb with subsequent control of the imaginary movements. In this case, the EEG is recorded, the received data is transferred to a computer for synchronous processing, and the sensorimotor rhythm desynchronization reaction signals responsible for the imaginary movement are isolated using an EEG pattern classifier using the Bayesian method. The results of recognition of the mental task being performed are presented to the patient using visual feedback in the form of a mark on the monitor screen. By changing the position of the mark, the correctness of the task is determined. The movement imagery task is presented for 10 seconds. The training course is 6-12 days, one workout per day, lasting 20-30 minutes with intervals between workouts from 1 to 4 days. The method makes it possible to increase the effectiveness of rehabilitation, which is achieved by conducting training using feedback, in conditions that allow the patient to visually control the execution of an imaginary movement with a paretic limb.
Недостатком указанного способа является длительная продолжительность курса реабилитации и то, что результаты тренировок зависят от индивидуальных способностей человека к воображению движений и степени поражения его головного мозга вследствие перенесенного заболевания или травмы, что может затруднять возможность воспроизведения человеком воображаемых движений. The disadvantage of this method is the long duration of the rehabilitation course and the fact that the results of training depend on a person’s individual abilities to imagine movements and the degree of damage to his brain due to illness or injury, which can make it difficult for a person to reproduce imaginary movements.
Задачей изобретения является создание нового способа стимуляции головного мозга, обеспечивающего сокращение времени задержки между предъявлением стимула о начале выполнения задачи и моментом генерации (формировании) паттерна десинхронизации сенсорного ритма, который является показателем выполнения моторного воображения, выделенным по электроэнцефалограмме, в момент проведения идеомоторного тренинга, который не зависит от индивидуальных способностей человека к формированию двигательного образа. The objective of the invention is to create a new method of brain stimulation that provides a reduction in the delay time between the presentation of the stimulus about the beginning of the task and the moment of generation (formation) of the sensory rhythm desynchronization pattern, which is an indicator of the performance of motor imagination, identified by the electroencephalogram, at the time of ideomotor training, which does not depend on a person’s individual abilities to form a motor image.
Технический результат от использования заявляемого изобретения заключается в увеличение скорости моторного воображения, улучшении качества воспроизведения человеком воображаемых движений и повышении результативности (эффективности) идеомоторных тренировок с целью восстановления двигательной активности верхних конечностей. The technical result from the use of the claimed invention is to increase the speed of motor imagination, improve the quality of human reproduction of imaginary movements and increase the effectiveness (efficiency) of ideomotor training in order to restore motor activity of the upper extremities.
Поставленная задача достигается тем, что способ стимуляции головного мозга включает определение точки приложения стимуляции - дорсолатеральной префронтальной коры головного мозга, после нахождения которой устанавливают катушку индуктора трансчерепного магнитного стимулятора непосредственно на эту точку и осуществляют возбуждающую трансчерепную транскраниальную магнитную стимуляцию дорсолатеральной префронтальной коры головного мозга с частотой 5-20 Гц, с интенсивностью стимулов 90-120% от моторного порога возбудимости, получаемого индивидуально путем генерации вызванных моторных ответов, с количеством стимулов в одном сеансе стимуляции не менее 1800 единиц, затем проводят идеомоторный тренинг, при котором человеку предъявляют задание на воображение движения конечностей, в момент прохождения идеомоторного тренинга осуществляют регистрацию и анализ паттернов мозговой активности человека, возникающих при воображении им движения, в качестве регистрируемой активности головного мозга используют электрическую активность, регистрируемую с помощью энцефалографа, либо гемодинамическую активность, регистрируемую с помощью излучателей и приемников, расположенных на поверхности головы, в качестве объективной меры оценки скорости выполнения воображаемых движений использовали усредненное по попыткам время появления десинхронизации сенсомоторного ритма ΔDT, который для каждого испытуемого определяют как средний момент достижения первого локального минимума энергии сенсомоторного ритма, или десинхронизации после предъявления визуального стимула; для определения точки приложения стимуляции используют навигационную систему, включающую камеру и светоотражающие метки для определения местоположения катушки индуктора трансчерепного магнитного стимулятора относительно головы человека, которая позволяет совместить трехмерную модель среднего мозга или индивидуальную модель мозга испытуемого, полученную с помощью МРТ, с заданной точкой стимуляции; используют навигационные системы фирмы Localite, или Nexstim; точка приложения стимуляции может быть выбрана согласно системе координат MNI и соответствует координатам 79, 46, 51, mm, ctf, или согласно аналогичной система координат Талайраха; для осуществления возбуждающей трансчерепной магнитной стимуляции используют трансчерепной магнитный стимулятор MagVenture, или MagPro X100, или Magstim , или The Magstim Rapid, или прибор Нейро-МС/Д или NEURO-МSX; идеомоторный тренинг включает 20 задач двух типов: воображаемое движение правой рукой и покой, при этом задачи предъявляют на мониторе в течение 5 секунд в виде белых стрелочек вправо для воображаемого движения и крестика для покоя на сером фоне, задачи рандомизированы, а между каждой задачей выдерживают промежуток отдыха 3 секунды; в случае регистрации электрической активности используют электроэнцефалографы, регистрацию электроэнцефалограммы проводят с помощью 16, 32 или 64 электродов по системе 10-10, расположенных на поверхности головы, под каждый из которых наносят специальный гель для улучшения контакта с поверхностью головы, при этом для фиксирования моторного воображения на ЭЭГ необходимы электроды С3 и С4 по системе 10-10, дополнительно могут быть установлены электроды вокруг C3 – С5, С2, CP3, FC3, и вокруг С4 – C2, C6, CP4, FC4, по системе 10-10; 8 используют электроэнцефалографы BrainProducts – система BrainAmp, или Nihon Kohden – NEUROFAX EEG-1200K, NBL640, или NVX 52; в случае регистрации электрической активности регистрацию электроэнцефалограммы проводят с помощью 14 электродов в электроэнцефалографическом шлеме EMOTIV EPOC X фирмы Emotiv, имеющем беспроводную связь с компьютером; в случае регистрации гемодинамической активности, используют спектрометр ближнего инфракрасного диапазона fNIRS. This task is achieved by the fact that the method of brain stimulation includes determining the point of application of stimulation - the dorsolateral prefrontal cortex of the brain, after finding which the inductor coil of the transcranial magnetic stimulator is installed directly on this point and excitatory transcranial transcranial magnetic stimulation of the dorsolateral prefrontal cortex of the brain is carried out with a frequency of 5 -20 Hz, with a stimulus intensity of 90-120% of the motor excitability threshold, obtained individually by generating evoked motor responses, with the number of stimuli in one stimulation session of at least 1800 units, then ideomotor training is carried out, in which the person is presented with a task to imagine the movements of the limbs , at the time of ideomotor training, the patterns of human brain activity that arise when he imagines movement are recorded and analyzed; electrical activity recorded using an encephalograph or hemodynamic activity recorded using emitters and receivers located on the surface are used as the recorded brain activity head, as an objective measure for assessing the speed of performing imaginary movements, we used the time of occurrence of desynchronization of the sensorimotor rhythm ΔDT, averaged over attempts, which for each subject is determined as the average moment of reaching the first local minimum of the energy of the sensorimotor rhythm, or desynchronization after the presentation of a visual stimulus; to determine the point of application of stimulation, a navigation system is used, including a camera and reflective marks to determine the location of the inductor coil of the transcranial magnetic stimulator relative to the human head, which allows you to combine a three-dimensional model of the midbrain or an individual model of the subject’s brain, obtained using MRI, with a given point of stimulation; use navigation systems from Localite or Nexstim; the stimulation application point can be selected according to the MNI coordinate system and corresponds to coordinates 79, 46, 51, mm, ctf, or according to a similar Talairach coordinate system; to carry out excitatory transcranial magnetic stimulation, use the transcranial magnetic stimulator MagVenture, or MagPro X100, or Magstim, or The Magstim Rapid, or the Neuro-MS/D or NEURO-MSX device; ideomotor training includes 20 tasks of two types: imaginary movement with the right hand and rest, while the tasks are presented on the monitor for 5 seconds in the form of white arrows to the right for imaginary movement and a cross for rest on a gray background, the tasks are randomized, and a gap is maintained between each task rest 3 seconds; in the case of recording electrical activity, electroencephalographs are used; the electroencephalogram is recorded using 16, 32 or 64 electrodes in a 10-10 system located on the surface of the head, under each of which a special gel is applied to improve contact with the surface of the head, while also recording motor imagination for EEG, electrodes C3 and C4 are required according to the 10-10 system; additionally, electrodes can be installed around C3 - C5, C2, CP3, FC3, and around C4 - C2, C6, CP4, FC4, according to the 10-10 system; 8 use BrainProducts electroencephalographs - BrainAmp system, or Nihon Kohden - NEUROFAX EEG-1200K, NBL640, or NVX 52; in the case of recording electrical activity, the electroencephalogram is recorded using 14 electrodes in the electroencephalographic helmet EMOTIV EPOC X from Emotiv, which has a wireless connection with a computer; in the case of recording hemodynamic activity, a near-infrared spectrometer fNIRS is used.
На фиг. 1 представлена усредненная топограмма паттерна десинхронизации сенсоморторного ритма на коре головного мозга человека со схемой установленных электродов ЭЭГ по примеру 1. In fig. Figure 1 shows an averaged topogram of the desynchronization pattern of the sensorimotor rhythm on the human cerebral cortex with a diagram of the installed EEG electrodes according to example 1.
На фиг. 2 представлена динамика формирования паттерна десинхронизации сенсоморторного ритма, который является показателем успешности выполнения воображаемого движения. In fig. Figure 2 shows the dynamics of the formation of a pattern of desynchronization of the sensorimotor rhythm, which is an indicator of the success of executing an imaginary movement.
Предлагаемый способ стимуляции головного мозга осуществляют следующим образом. The proposed method of brain stimulation is carried out as follows.
Сначала определяют на голове у человека точку приложения стимуляции - дорсолатеральной префронтальной коры головного мозга. Для этого используют, например, навигационную систему, включающую камеру и светоотражающие метки для определения местоположения индуктора трансчерепный магнитных стимуляторов (ТМС) относительно головы человека. Возможности данной системы позволяют совместить трехмерную модель среднего мозга или индивидуальную модель мозга испытуемого (полученную с помощью МРТ) с заданной точкой стимуляции. Для нужд настоящего изобретения могут быть использованы, например, навигационные система предлагаемые фирмами Localite (Германия), Nexstim (Финляндия). Также точка приложения стимуляции может быть выбрана, например, согласно системе координат MNI и соответствует координатам (79, 46, 51) [mm, ctf], или согласно аналогичной система координат Талайраха. First, the point of application of stimulation is determined on the person’s head - the dorsolateral prefrontal cortex of the brain. For this purpose, for example, a navigation system is used, including a camera and reflective marks to determine the location of the transcranial magnetic stimulator (TMS) inductor relative to the human head. The capabilities of this system make it possible to combine a three-dimensional model of the midbrain or an individual model of the subject’s brain (obtained using MRI) with a given stimulation point. For the needs of the present invention, for example, navigation systems offered by Localite (Germany), Nexstim (Finland) can be used. Also, the point of application of stimulation can be selected, for example, according to the MNI coordinate system and corresponds to coordinates (79, 46, 51) [mm, ctf], or according to a similar Talairach coordinate system.
После нахождения точки приложения стимуляции на голове человека устанавливают катушку индуктора трансчерепного магнитного стимулятора (ТМС) непосредственно на эту точку и осуществляют возбуждающую трансчерепную (транскраниальную) стимуляцию дорсолатеральной префронтальной коры головного мозга. Возбуждающую трансчерепную стимуляцию дорсолатеральной префронтальной коры осуществляют, например, с помощью магнитной стимуляции, представляющую собой ритмическую последовательность магнитных импульсов, или с помощью электрической стимуляции. При этом при магнитной стимуляции интенсивность стимулов составляет 90-120% от моторного порога возбудимости, получаемого индивидуально путем генерации вызванных моторных ответов (ВМО), частота стимуляции - в диапазоне 5-20 Гц, количество стимулов в одном сеансе стимуляции - не менее 1800 единиц. Осуществление стимуляции с интенсивностью менее 90% недостаточно для возбуждения коры головного мозга человека, а с мощностью более 120% - избыточно и может приводить к возбуждению троичного нерва. Осуществление стимуляции с частотой менее 5 Гц является тормозным, оказывает подавляющее действие, а стимуляция более 20 Гц избыточна, является максимально осуществимой для большинства приборов. After finding the point of application of stimulation on the person’s head, install the inductor coil of the transcranial magnetic stimulator (TMS) directly on this point and carry out excitatory transcranial (transcranial) stimulation of the dorsolateral prefrontal cortex of the brain. Excitatory transcranial stimulation of the dorsolateral prefrontal cortex is carried out, for example, using magnetic stimulation, which is a rhythmic sequence of magnetic pulses, or using electrical stimulation. Moreover, with magnetic stimulation, the intensity of the stimuli is 90-120% of the motor threshold of excitability, obtained individually by generating evoked motor responses (EMR), the frequency of stimulation is in the range of 5-20 Hz, the number of stimuli in one stimulation session is at least 1800 units. Stimulation with an intensity of less than 90% is not enough to excite the human cerebral cortex, and with a power of more than 120% it is excessive and can lead to excitation of the ternary nerve. Stimulation with a frequency of less than 5 Hz is inhibitory and has a suppressive effect, while stimulation of more than 20 Hz is redundant and is the maximum feasible for most devices.
Для нужд настоящего изобретения подходит широкий класс коммерчески доступных трансчерепный магнитных стимуляторов (ТМС), способных обеспечивать ритмическую стимуляцию с частотой 5-20 Гц и с интенсивностью стимулов 90-120% от моторного порога возбудимости, получаемого индивидуально путем генерации вызванных моторных ответов (ВМО). В среднем по испытуемым 90-120% от порога возбудимости составили 0,94 ± 0,15 Тл (среднее ± стандартное отклонение). Например, для нужд настоящего изобретения могут быть использованы ТМС для нейрофизиологических исследований, предлагаемые фирмами MagVenture (Фарум, Дания) – MagPro X100, Magstim (Уитленд, Великобритания) – The Magstim Rapid. Эти системы способны осуществлять высокочастотную стимуляцию с выбором мощности стимулов и имеют возможности программной настройки прибора. Отечественные системами такого класса являются приборы Нейро-МС/Д или NEURO-МSX от компании Нейрософт (Россия). A wide class of commercially available transcranial magnetic stimulators (TMS) are suitable for the needs of the present invention, capable of providing rhythmic stimulation with a frequency of 5-20 Hz and with a stimulus intensity of 90-120% of the motor threshold of excitability, obtained individually by generating evoked motor responses (MER). On average for the subjects, 90-120% of the excitability threshold was 0.94 ± 0.15 T (mean ± standard deviation). For example, for the needs of the present invention, TMS for neurophysiological studies offered by MagVenture (Farum, Denmark) - MagPro X100, Magstim (Whiteland, UK) - The Magstim Rapid can be used. These systems are capable of performing high-frequency stimulation with a choice of stimulus power and have the ability to programmatically configure the device. Domestic systems of this class are Neuro-MS/D or NEURO-MSX devices from Neurosoft (Russia).
После проведения возбуждающей трансчерепной (транскраниальной) стимуляции дорсолатеральной префронтальной коры головного мозга проводят идеомоторный тренинг, при котором предъявляют задание на воображение движения конечностей. При этом человек мысленно воображает заданное движение, имитируя тактильные и проприоцептивные сигналы от мышц, кожи и суставов, дающие мозгу информацию о взаимном расположении частей тела и их движении, обеспечивающие то же ощущение собственного тела, которое возникает при реальном совершении воображаемого движения, что приводит к активации мозговой активности в моторных областях коры головного мозга. After conducting excitatory transcranial (transcranial) stimulation of the dorsolateral prefrontal cortex, ideomotor training is carried out, during which a task for imagining limb movements is presented. In this case, a person mentally imagines a given movement, imitating tactile and proprioceptive signals from muscles, skin and joints, giving the brain information about the relative position of body parts and their movement, providing the same feeling of one’s own body that occurs when actually performing an imaginary movement, which leads to activation of brain activity in the motor areas of the cerebral cortex.
В момент прохождения идеомоторного тренинга осуществляют регистрацию и анализ паттернов мозговой активности человека, возникающих при воображении движения.At the time of ideomotor training, the patterns of human brain activity that arise when imagining movement are recorded and analyzed.
В качестве регистрируемой активности головного мозга используют, например, электрическую активность, регистрируемую с помощью энцефалографа. Регистрацию электроэнцефалограммы проводят с помощью электродов, расположенных на поверхности головы. Под каждый электрод наносят специальный гель для улучшения контакта с поверхностью головы. Для нужд настоящего изобретения подходит широкий класс коммерчески доступных электроэнцефалографов. Например, могут быть использованы электроэнцефалографы, предлагаемые фирмами BrainProducts (Мюнхен, Германия) – система BrainAmp, и Nihon Kohden (Токио, Япония) – NEUROFAX EEG-1200K для ИМК исследований. Отечественные системами такого класса являются приборы NBL640 (НейроБиоЛаб, Россия) и NVX 52 (МКС, Россия).The recorded brain activity is, for example, electrical activity recorded using an encephalograph. Electroencephalogram recording is carried out using electrodes located on the surface of the head. A special gel is applied under each electrode to improve contact with the surface of the head. A wide range of commercially available electroencephalographs are suitable for the purposes of the present invention. For example, electroencephalographs offered by BrainProducts (Munich, Germany) - BrainAmp system, and Nihon Kohden (Tokyo, Japan) - NEUROFAX EEG-1200K for BCI studies can be used. Domestic systems of this class are devices NBL640 (NeuroBioLab, Russia) and NVX 52 (ISS, Russia).
Размещение и количество электродов, используемых для регистрации ЭЭГ может быть различным. Например, может быть использовано 32 электрода, расположенных по системе 10-10 (Зенков Л. Р. Клиническая электроэнцефалография (с элементами эпилептологии). Руководство для врачей. 3-е изд., М: МЕДпрессинформ, 2004, 368 с). Для регистрации ЭЭГ стоит использовать полное покрытие всей головы, например, 16, 32 или 64 электродами по системе 10-10. Для фиксирования моторного воображения на ЭЭГ необходимы электроды С3 и С4 по системе 10-10. Дополнительно, но не обязательно могут быть установлены электроды вокруг C3 – С5, С2, CP3, FC3, и вокруг С4 – C2, C6, CP4, FC4, по системе 10-10 (фиг. 1).The placement and number of electrodes used for EEG recording may vary. For example, 32 electrodes can be used, arranged according to the 10-10 system (Zenkov L. R. Clinical electroencephalography (with elements of epileptology). A guide for doctors. 3rd ed., M: MEDpressinform, 2004, 368 pp). To record EEG, it is worth using full coverage of the entire head, for example, 16, 32 or 64 electrodes in a 10-10 system. To record motor imagination on the EEG, electrodes C3 and C4 are needed according to the 10-10 system. Additionally, but not necessarily, electrodes can be installed around C3 - C5, C2, CP3, FC3, and around C4 - C2, C6, CP4, FC4, according to the 10-10 system (Fig. 1).
В некоторых воплощениях настоящего изобретения могут использовать другие системы расположения и другое количество электродов, например, систему расположения 14 электродов в электроэнцефалографическом шлеме EMOTIV EPOC X фирмы Emotiv (Сан Франциско, США), имеющем беспроводную связь с компьютером.In some embodiments of the present invention, other arrangement systems and a different number of electrodes may be used, for example, the arrangement of 14 electrodes in the EMOTIV EPOC X electroencephalography helmet from Emotiv (San Francisco, USA), which has a wireless connection with a computer.
В некоторых воплощениях в качестве регистрируемой активности головного мозга могут использовать гемодинамическую активность, регистрируемую с помощью спектрометра ближнего инфракрасного диапазона – fNIRS. Такие спектрометры, как правило, имеют клиническую сертификацию, что означает подтвержденное отсутствие негативного влияния излучения на пациента. Регистрация гемодинамической активности с помощью ближней инфракрасной спектроскопии (БИКС) основана на измерении локальных концентраций оксигемоглобина и дезоксигемоглобина, изменяющихся в случае вызванной или произвольной активности нейронов в рассматриваемой области. Эти концентрации измеряются по степени поглощения теплового излучения с длиной волны 690 и 830 нм (соответственно для дезокси- и оксигемоглобина). Регистрацию гемодинамической активности проводят с помощью излучателей и приемников, расположенных на поверхности головы.In some embodiments, hemodynamic activity recorded using a near-infrared spectrometer (fNIRS) may be used as the recorded brain activity. Such spectrometers, as a rule, have clinical certification, which means there is a confirmed absence of negative effects of radiation on the patient. Registration of hemodynamic activity using near-infrared spectroscopy (NIRS) is based on the measurement of local concentrations of oxyhemoglobin and deoxyhemoglobin, which change in the case of evoked or voluntary activity of neurons in the area under consideration. These concentrations are measured by the degree of absorption of thermal radiation with a wavelength of 690 and 830 nm (for deoxy- and oxyhemoglobin, respectively). Registration of hemodynamic activity is carried out using emitters and receivers located on the surface of the head.
Формирование десинхронизации сенсомоторного ритма наблюдают на областях под электродами.The formation of desynchronization of the sensorimotor rhythm is observed in the areas under the electrodes.
В качестве объективной меры оценки скорости выполнения воображаемых движений использовали усредненное по попыткам время появления десинхронизации сенсомоторного ритма (ΔDT). ΔDT определяли для каждого испытуемого как средний момент достижения первого локального минимума энергии сенсомоторного ритма (десинхронизации) после предъявления визуального стимула (Pfurtscheller G. et al. Mu rhythm (de) synchronization and EEG single-trial classification of different motor imagery tasks //NeuroImage. – 2006. – Т. 31. – №. 1. – С. 153-159) (фиг. 2). The time of occurrence of sensorimotor rhythm desynchronization (ΔDT), averaged over attempts, was used as an objective measure for assessing the speed of performing imaginary movements. ΔDT was determined for each subject as the average moment of reaching the first local minimum energy of the sensorimotor rhythm (desynchronization) after the presentation of a visual stimulus (Pfurtscheller G. et al. Mu rhythm (de) synchronization and EEG single-trial classification of different motor imagery tasks //NeuroImage. – 2006. – T. 31. – No. 1. – P. 153-159) (Fig. 2).
Разницу мощности сигнала тета-ритма правого предклинья (ΔP) рассчитывали по формуле: The difference in the power of the theta rhythm signal of the right precuneus (ΔP) was calculated using the formula:
ΔP = (PMI2 – PR2) – (PMI1 – PR1), гдеΔP = (PMI2 – PR2) – (PMI1 – PR1), where
PMI1 – спектральная мощность тета ритма в области правого предклинья после предъявления визуальной команды испытуемому в первой экспериментальной сессии, PMI1 – spectral power of the theta rhythm in the region of the right precuneus after presentation of a visual command to the subject in the first experimental session,
PR1 – спектральная мощность тета ритма в области правого предклинья перед предъявлением визуальной команды испытуемому в первой экспериментальной сессии, PMI2 – спектральная мощность тета ритма в области правого предклинья после предъявления визуальной команды испытуемому во второй экспериментальной сессии, PR2 – спектральная мощность тета ритма в области правого предклинья перед предъявлением визуальной команды испытуемому во второй экспериментальной сессии. PR1 – spectral power of the theta rhythm in the area of the right precuneus before the presentation of a visual command to the subject in the first experimental session, PMI2 – spectral power of the theta rhythm in the area of the right precuneus after presentation of the visual command to the subject in the second experimental session, PR2 – spectral power of the theta rhythm in the area of the right precuneus before presenting the visual command to the subject in the second experimental session.
Осуществление возбуждающей трансчерепной (транскраниальной) стимуляции дорсолатеральной префронтальной коры головного мозга обеспечивает сокращение времени задержки между предъявлением стимула о начале выполнения задачи и моментом генерации (формировании) паттернов десинхронизации сенсорного ритма, который является показателем выполнения моторного воображения, выделенным по электроэнцефалограмме, в момент проведения идеомоторного тренинга. Это, в свою очередь, увеличивает скорость моторного воображения, что может улучшать качество воспроизведения человеком воображаемых движений и повышать результативность (эффективности) идеомоторных тренировок с целью восстановления двигательной активности верхних конечностей. При этом предлагаемый способ не зависит от индивидуальных способностей человека к выполнению воображаемого движения, что обеспечивает широкую возможность его применения, в том числе и для людей с серьезными поражениями головного мозга вследствие перенесенного заболевания или травмы. Exciting transcranial (transcranial) stimulation of the dorsolateral prefrontal cortex reduces the delay time between the presentation of the stimulus about the beginning of the task and the moment of generation (formation) of sensory rhythm desynchronization patterns, which is an indicator of the performance of motor imagination, identified by the electroencephalogram, at the time of ideomotor training . This, in turn, increases the speed of motor imagination, which can improve the quality of a person’s reproduction of imaginary movements and increase the effectiveness (efficiency) of ideomotor training in order to restore motor activity of the upper limbs. Moreover, the proposed method does not depend on a person’s individual abilities to perform an imaginary movement, which provides a wide range of possibilities for its use, including for people with serious brain damage due to illness or injury.
Ниже представлен пример конкретного осуществления предлагаемого изобретения. Below is an example of a specific implementation of the invention.
Пример 1.Example 1.
Было сформировано 2 группы здоровых добровольцев, по 6 человек в каждой, возрастом от 18 до 34 лет. Группа 1 стимулировались в дорсолатеральную префронтальную кору с указанными характеристиками. В исследовании 2 группа подверглась плацебо стимуляции, катушка индуктора ТМС ставилась на ребро, под углом в 90 градусов к голове испытуемого.2 groups of healthy volunteers were formed, 6 people in each, aged from 18 to 34 years. Group 1 was stimulated in the dorsolateral prefrontal cortex with the specified characteristics. In Study 2, the group received placebo stimulation with a TMS inducer coil placed on its edge, at a 90-degree angle to the subject's head.
Для увеличения скорости формирования паттернов мозговой активности человека, возникающей при воображении движений, использовали комплекс, состоящий из следующих элементов: To increase the rate of formation of patterns of human brain activity that occurs when imagining movements, a complex consisting of the following elements was used:
- 52-канального электроэнцефалографа NVX 52 производства фирмы "Медицинские компьютерные системы", Россия; - 52-channel electroencephalograph NVX 52 manufactured by Medical Computer Systems, Russia;
- персонального компьютера (операционная система Windows 7) для синхронной передачи данных, выделения рабочих показателей ЭЭГ, классификации сигналов для распознавания паттернов активности ЭЭГ, соответствующих моторному воображению, и анализа спектральной мощности сигнала;- personal computer (Windows 7 operating system) for synchronous data transfer, isolating EEG performance indicators, classifying signals to recognize patterns of EEG activity corresponding to motor imagination, and analyzing the spectral power of the signal;
- транскраниального магнитного стимулятора Нейро-МС/Д производства фирмы "Нейрософт", Россия.- transcranial magnetic stimulator Neuro-MS/D manufactured by Neurosoft, Russia.
Для фиксирования точки стимуляции дорсолатеральной префронтальной коры с координатами (79, 46, 51) [mm, ctf] согласно системе координат MNI, использовали TMS Navigator (LOCALITE, Германия). Светоотражающие метки закрепляли на лбу испытуемого, индукторе ТМС и указателем проводилась калибровка головы испытуемого. Техническое оснащение навигатора позволило совместить трехмерную модель мозга испытуемого с отмеченной точкой стимуляции.To fix the stimulation point of the dorsolateral prefrontal cortex with coordinates (79, 46, 51) [mm, ctf] according to the MNI coordinate system, TMS Navigator (LOCALITE, Germany) was used. Reflective marks were attached to the subject's forehead, the TMS inductor, and the subject's head was calibrated using a pointer. The technical equipment of the navigator made it possible to combine a three-dimensional model of the subject’s brain with the marked stimulation point.
Затем проводили транскраниальную магнитную стимуляцию дорсолатеральной префронтальной коры головного мозга человека с использованием двойного углового индуктора с фокусом в 3 см от точки соприкосновения с головой. Then, transcranial magnetic stimulation of the human dorsolateral prefrontal cortex was performed using a double-angle inductor with a focus of 3 cm from the point of contact with the head.
Интенсивность стимулов составляла 90-120% от моторного порога возбудимости, получаемого индивидуально путем генерации вызванных моторных ответов (ВМО) в поверхностном сгибателе пальцев правой руки. При этом стимулировали первичную моторную кору в проекции иннервации рук, контралатерально правой руке. Пороговую интенсивность магнитного импульса в зависимости от индивидуальных особенностей пациентов варьировали от 0,72 Тл до 1,15 Тл (мощность стимулов 29-46% от максимальной мощности ТМС).The intensity of the stimuli was 90–120% of the motor excitability threshold, obtained individually by generating evoked motor responses (EMRs) in the flexor digitorum superficialis of the right hand. At the same time, the primary motor cortex was stimulated in the projection of the innervation of the hands, contralateral to the right hand. The threshold intensity of the magnetic pulse, depending on the individual characteristics of the patients, varied from 0.72 T to 1.15 T (stimulus power 29-46% of the maximum TMS power).
Стимуляцию дорсолатеральной префронтальной коры осуществляли при помощи транскраниального магнитного стимулятора «Нейро МС/Д терапевтический расширенный» (Нейрософт, Россия). Использовали двойной угловой индуктор (ИДУ-02-100-О, 100 мм) для ритмической стимуляции с частотой 5 Гц в течение 360 с.Stimulation of the dorsolateral prefrontal cortex was carried out using a transcranial magnetic stimulator “Neuro MS/D therapeutic extended” (Neurosoft, Russia). A double angle inductor (IDU-02-100-O, 100 mm) was used for rhythmic stimulation with a frequency of 5 Hz for 360 s.
После стимуляции обе группы проходили идеомоторный тренинг, в котором было по 20 задач двух типов: воображаемое движение правой рукой и покой. Задачи предъявлялись на мониторе в течение 5 секунд, в виде белых стрелочек вправо (для воображаемого движения) и крестика (для покоя) на сером фоне. Задачи были рандомизированы, а между каждой был промежуток отдыха 3 секунды.After stimulation, both groups underwent ideomotor training, which included 20 tasks of two types: imaginary movement of the right hand and rest. The tasks were presented on the monitor for 5 seconds, in the form of white arrows to the right (for imaginary movement) and a cross (for rest) on a gray background. The tasks were randomized, and there was a 3-second rest period between each task.
До начала идеомоторной тренировки к испытуемому подключали все необходимое оборудование. Производили установку 32 Cl/Ag электродов по системе 10-10 (Fp1, Fp2, F3, Fz, F4, Fc1, Fc2, F7, Ft9, Fc5, F8, Fc6, Fc10, T7, Tp9, T8, C3, Cz, C4, Cp5, Cp1, Cp2, Cp6, Cp10, P7, P3, Pz, P4, P8, O1, Oz, O2), заземляющий электрод закрепляли на лбу, референты на ушах. На предплечья испытуемого ставили электроды для записи ЭМГ с поверхностных сгибателей пальцев. Регистрацию со всех электродов вели с помощью сертифицированного усилителя NVX 52 (ООО «Медицинские компьютерные системы», Россия).Before the start of ideomotor training, all necessary equipment was connected to the subject. 32 Cl/Ag electrodes were installed according to the 10-10 system (Fp1, Fp2, F3, Fz, F4, Fc1, Fc2, F7, Ft9, Fc5, F8, Fc6, Fc10, T7, Tp9, T8, C3, Cz, C4 , Cp5, Cp1, Cp2, Cp6, Cp10, P7, P3, Pz, P4, P8, O1, Oz, O2), the grounding electrode was fixed on the forehead, the referents on the ears. Electrodes were placed on the subject's forearms to record EMG from the superficial flexor muscles of the fingers. Registration from all electrodes was carried out using a certified amplifier NVX 52 (Medical Computer Systems LLC, Russia).
Формирование десинхронизации сенсомоторного ритма наблюдали на областях под электродами, например, под электродами C3 и CP1 (фиг. 1). The formation of desynchronization of the sensorimotor rhythm was observed in areas under the electrodes, for example, under electrodes C3 and CP1 (Fig. 1).
В качестве объективной меры оценки скорости выполнения воображаемых движений использовали усредненное по попыткам время появления десинхронизации сенсомоторного ритма (ΔDT) (фиг. 2). ΔDT определяли для каждого испытуемого как средний момент достижения первого локального минимума энергии сенсомоторного ритма (десинхронизации) после предъявления визуального стимула и рассчитывали по формуле: ΔP = (PMI2 – PR2) – (PMI1 – PR1), где As an objective measure for assessing the speed of performing imaginary movements, we used the time of onset of desynchronization of the sensorimotor rhythm (ΔDT) averaged over attempts (Fig. 2). ΔDT was determined for each subject as the average moment of reaching the first local minimum energy of the sensorimotor rhythm (desynchronization) after the presentation of a visual stimulus and was calculated using the formula: ΔP = (PMI2 – PR2) – (PMI1 – PR1), where
PMI1 – спектральная мощность тета ритма в области правого предклинья после предъявления визуальной команды испытуемому в первой экспериментальной сессии, PMI1 – spectral power of the theta rhythm in the region of the right precuneus after presentation of a visual command to the subject in the first experimental session,
PR1 – спектральная мощность тета-ритма в области правого предклинья перед предъявлением визуальной команды испытуемому в первой экспериментальной сессии, PMI2 – спектральная мощность тета-ритма в области правого предклинья после предъявления визуальной команды испытуемому во второй экспериментальной сессии, PR2 – спектральная мощность тета-ритма в области правого предклинья перед предъявлением визуальной команды испытуемому во второй экспериментальной сессии. PR1 – spectral power of the theta rhythm in the area of the right precuneus before the presentation of a visual command to the subject in the first experimental session, PMI2 – spectral power of the theta rhythm in the area of the right precuneus after presentation of the visual command to the subject in the second experimental session, PR2 – spectral power of the theta rhythm in area of the right precuneus before presenting a visual command to the subject in the second experimental session.
Таким образом, данная величина демонстрирует изменение величины мощности после стимуляции у первой группы испытуемых и без стимуляции у второй группы испытуемых. Thus, this value demonstrates a change in power after stimulation in the first group of subjects and without stimulation in the second group of subjects.
У первой группы испытуемых было показано наличие статистически значимой (p=3*10-4) корреляции между мощностью тета-ритма ЭЭГ в области Precuneus и моментом времени генерации десинхронизации. Выявлено, что при достижении порогового уровня мощности в ΔP=0.1 время генерации десинхронизации уменьшается. Вторая группа не продемонстрировала схожих результатов, корреляция отсутствовала (p=0,256). Индивидуальные результаты испытуемых приведены в таблице 1.The first group of subjects showed the presence of a statistically significant (p=3*10 -4 ) correlation between the power of the EEG theta rhythm in the Precuneus area and the time point of desynchronization generation. It was revealed that when the threshold power level of ΔP=0.1 is reached, the desynchronization generation time decreases. The second group did not demonstrate similar results; there was no correlation (p=0.256). The individual results of the subjects are shown in Table 1.
Таблица 1 Table 1
Индивидуальные результаты испытуемыхIndividual results of subjects
туемый №Test
Tuned No.
туемый №Test
Tuned No.
ΔDT – разница времени появления паттерна моторного воображения в сессиях до стимуляции и после, отрицательное значение означает увеличение скорости появления; ΔP – разница мощности тета-ритма в области правого предклинья в сессиях до и после стимуляции. Все результаты представлены средними значениями.ΔDT is the difference in the time of appearance of the motor imagery pattern in sessions before and after stimulation, a negative value means an increase in the speed of appearance; ΔP is the difference in the power of the theta rhythm in the area of the right precuneus in sessions before and after stimulation. All results are presented as average values.
Полученные результаты подтверждают, что после стимуляции дорсолатеральной префронтальной коры вместе с увеличением мощности тета-ритма в области правого предклинья коры головного мозга, соответствующей зоне дорсолатеральной префронтальной коры, происходит ускорение появления паттерна моторного воображения в ответ на внешнюю команду.The results obtained confirm that after stimulation of the dorsolateral prefrontal cortex, along with an increase in the power of the theta rhythm in the area of the right precuneus of the cerebral cortex, corresponding to the area of the dorsolateral prefrontal cortex, the emergence of a pattern of motor imagination in response to an external command accelerates.
Claims (9)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2822811C1 true RU2822811C1 (en) | 2024-07-15 |
Family
ID=
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2844616C1 (en) * | 2024-10-31 | 2025-08-04 | Андрей Августович Белкин | Method for combined motor function rehabilitation in patients with post-stroke paresis |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2521345C1 (en) * | 2013-03-22 | 2014-06-27 | Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тихоокеанский государственный медицинский университет" Министерства здравоохранения Российской Федерации (ГБОУ ВПО ТГМУ Минздрава России) | Diagnostic technique for cerebral functional state according to health level |
| WO2018051263A1 (en) * | 2016-09-14 | 2018-03-22 | Policlinico San Donato S.P.A. - Istituto Di Ricovero E Cura A Carattere Scientifico | Method and system for modulating the brain electrical activity |
| RU2732349C1 (en) * | 2020-03-10 | 2020-09-15 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Научно-исследовательский институт комплексных проблем гигиены и профессиональных заболеваний" | Method of treating professional vegetative sensory polyneuropathy of upper extremities |
| RU2801161C1 (en) * | 2022-12-27 | 2023-08-02 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Российский национальный исследовательский медицинский университет имени Н.И. Пирогова" Министерства здравоохранения Российской Федерации (ФГАОУ ВО РНИМУ им. Н.И. Пирогова Минздрава России) | Non-meducational method of treatment of adynamic depressions |
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2521345C1 (en) * | 2013-03-22 | 2014-06-27 | Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тихоокеанский государственный медицинский университет" Министерства здравоохранения Российской Федерации (ГБОУ ВПО ТГМУ Минздрава России) | Diagnostic technique for cerebral functional state according to health level |
| WO2018051263A1 (en) * | 2016-09-14 | 2018-03-22 | Policlinico San Donato S.P.A. - Istituto Di Ricovero E Cura A Carattere Scientifico | Method and system for modulating the brain electrical activity |
| RU2732349C1 (en) * | 2020-03-10 | 2020-09-15 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Научно-исследовательский институт комплексных проблем гигиены и профессиональных заболеваний" | Method of treating professional vegetative sensory polyneuropathy of upper extremities |
| RU2801161C1 (en) * | 2022-12-27 | 2023-08-02 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Российский национальный исследовательский медицинский университет имени Н.И. Пирогова" Министерства здравоохранения Российской Федерации (ФГАОУ ВО РНИМУ им. Н.И. Пирогова Минздрава России) | Non-meducational method of treatment of adynamic depressions |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| КУРКИН C.А. Транскраниальная магнитная стимуляция как метод для подготовки состояния человека к воображаемой двигательной активности. Сб. тр. Межд. форума "COGNITIVE NEUROSCIENCE - 2021" Екатеринбург 02-03 декабря 2021, стр. 171-175. VAN DER PLAS M. Correction: Stimulation of the left dorsolateral prefrontal cortex with slow rTMS enhances verbal memory formation. PLOS Biology 2021 19(11): e3001451. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2844616C1 (en) * | 2024-10-31 | 2025-08-04 | Андрей Августович Белкин | Method for combined motor function rehabilitation in patients with post-stroke paresis |
| RU2850623C1 (en) * | 2025-04-01 | 2025-11-12 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение дополнительного профессионального образования "Российская медицинская академия непрерывного профессионального образования" Министерства здравоохранения Российской Федерации (ФГБОУ ДПО РМАНПО Минздрава России) | Method of treating paediatric patients with chronic tension headaches |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Calabrò et al. | The role of virtual reality in improving motor performance as revealed by EEG: a randomized clinical trial | |
| US8938289B2 (en) | Motor training with brain plasticity | |
| Tacchino et al. | EEG analysis during active and assisted repetitive movements: evidence for differences in neural engagement | |
| US8838247B2 (en) | Transcranial stimulation device and method based on electrophysiological testing | |
| US9808641B2 (en) | System and method for non-invasive neuronal stimulation | |
| Bai et al. | Effect of real-time cortical feedback in motor imagery-based mental practice training | |
| KR20140061170A (en) | Rehabilitation training system and method | |
| Chen et al. | Age-related changes in vibro-tactile EEG response and its implications in BCI applications: A comparison between older and younger populations | |
| Bao et al. | Cortico-muscular coherence modulated by high-definition transcranial direct current stimulation in people with chronic stroke | |
| Qiu et al. | A stimulus artifact removal technique for SEMG signal processing during functional electrical stimulation | |
| Fujiwara et al. | Effects of neck flexion on contingent negative variation and anticipatory postural control during arm movement while standing | |
| Adeel et al. | Effects of paired stimulation with specific waveforms on cortical and spinal plasticity in subjects with a chronic spinal cord injury | |
| Borzuola et al. | Acute effects of neuromuscular electrical stimulation on cortical dynamics and reflex activation | |
| RU2822811C1 (en) | Method of brain stimulation | |
| Wang et al. | Enhancement of cortical activation for motor imagery during BCI-FES training | |
| Villar Ortega et al. | Enhancing touch sensibility with sensory electrical stimulation and sensory retraining | |
| Guillot et al. | Electromyographic activity during motor imagery | |
| Edwards et al. | A practical manual for transcranial magnetic stimulation | |
| Pittaccio et al. | Primary sensory and motor cortex activities during voluntary and passive ankle mobilization by the SHADE orthosis | |
| JP6749777B2 (en) | Rehabilitation equipment | |
| Oliveira et al. | A software for testing and training visuo-motor coordination for upper limb control | |
| Pilecki et al. | EEG Mapping Shows Changes in Brainwave Spectrum in Children with Cerebral Palsy During and After Masgutova Neurosensorimotor Reflex Integration Therapy | |
| Vaney et al. | Median Nerve Somatosensory Evoked Potentials-Correlation with Physical Parameters | |
| Resquín et al. | Electroencephalography-guided upper-limb hybrid robotic platform to modulate cortical excitability | |
| da Silva Ramos | Brain Activity on Encoding Different Textures EEG Signal Acquisition with Exoatlet® |