ТКМП – это нейромодулирующий метод, концептуально уходящий своими корнями в далекую историю. Имеющий более чем полуторавековое экспериментальное и терапевтическое применение. Феномен микрополяризации – это новое переоткрытие, порядком забытого старого метода. В настоящее время исследовательские работы по проблемам ТКМП, выполняются практически во всех развитых странах. Необходимо подчеркнуть, что пока это только исследовательские работы, или же 1-ая, изредка 2-ая стадия по принятой в Европе 3-х ступенчатой системе клинических испытаний метода. Это связано с тем, что при внешней простоте и больших потенциальных возможностях метод крайне сложен.   Метод не является стимуляцией, а относится к разряду модуляционных способов воздействия на нервную систему. В связи с расширенным применением ТКМП, приходится сталкиваться с тем, что не только пациенты, но и специалисты недостаточно хорошо представляют себе возможности, достоинства и недостатки данного метода. Отсюда огромное количество непрофессиональных рассуждений и советов, о возможностях и опасностях применения микрополяризации. К сожалению, у определенного круга людей, среди которых есть и врачи, существует мнение, что ТКМП — это очень просто, достаточно только иметь «прибор». Транскраниальная микрополяризация (ТКМП)  — неинвазивная методика, которая вызывает повышенный интерес, из-за ее модулирующего эффекта на когнитивные функции и моторное поведение у здоровых субъектов, а также пациентов с нейропсихическими расстройствами, как способ лечения и коррекции. Метод позволяет использовать потенциально огромные, многоуровневые нейропластические механизмы головного мозга. Направленно изменяя состояние различных функциональных систем головного мозга, в том числе глубоких, можно добиться не только значительного улучшения в его работе, но и его развития в дальнейшем.

ТКМП не вызывает непосредственного ответа на воздействие, она лишь меняет уровень возбудимости нейронов. При этом непосредственного разряда нейронов не происходит, так как величина постоянного тока, которая могла бы вызвать такой разряд, при транскраниальном применении слишком велика и находятся на уровне повреждения нервной ткани. Токи, которые используются при ТКМП, на 3 порядка меньше. Однако направленное изменение возбудимости нейрона, происходящее при ТКМП, меняет его восприимчивость к импульсации, поступающей от соседних нейронов либо с периферических рецепторов.

В большинстве случаев, используются два поверхностных проводящих электрода размером от 4 до 35 см2, сила тока от 0,1 до 1 мА и общее время экспозиции от 5 до 40 минут. Анодная ТКМП увеличивает, а катодная снижает возбудимость коры головного мозга. Длительность последействия ТКМП моторной коры, по данным МВП в зависимости от параметров стимуляции и времени воздействия, сохраняется от 5 до 90 минут. Экспериментальные и клинические работы по применению ТКМП В.С.Русинова и Г.А.Вартаняна, И.А.Корсакова, Л.В.Матвеевой, В.Л.Деглина и мн.др. явились основой для применения ТКМП в нашей стране, уже в 80-90 годы прошлого века.

Основные вопросы, решение которых позволяет внести ТКМП в реестр официально признанных методов лечения на Западе, частично урегулированы еще в 70-е годы в СССР, другая часть решена или подтверждена уже в последние десятилетия. 

Во-первых, это вопросы о механизмах, непосредственно относящиеся к изменению состояния нейронов в подэлектродном пространстве, и возможность транссинаптических влияний стимулируемой зоны, на глубокие регуляторные структуры мозга. Последняя возможность была показана еще в 1969 году в монографии В.С.Русинова, изданной в 1970г. в США, и в монографии Вартаняна, вышедшей в 1981г. В этих работах была доказана возможность направленного использования таких транссинаптических влияний с использованием не только нейрофизиологических, но и нейрохимических, морфологических приемов. 

Во-вторых, вопросы селективности воздействия. Доктором Вартаняном и его коллективом было показано, что модуляция возбудимости определенных зон коры, приводит не только к изменению состояния в подэлектродном пространстве, но и к повторяющемуся и воспроизводимому закономерному изменению состояния ряда структур головного мозга.  В настоящее время в ряде работ, выполненных в результате не только наших исследований, но и за рубежом, показано, что методика имеет достаточно высокую избирательность, при использовании специфических монтажей экстракраниальных электродов.

Так, в работе Р.Садлер с соавторами показано, что, варьируя расположение электродов на скальпе и их размеры, можно локально повысить плотность тока, например, в такой небольшой структуре, как n.accumbens.  При разных монтажах избирательно можно повысить плотность тока даже в отдельных таламических ядрах.        

При этом величина плотности тока в рядом лежащих структурах будет физиологически незначима.  

В-третьих, вопросы безопасности – в морфологических исследованиях, выполненных с использованием электронной микроскопии, была показана безвредность применения ТКМП, в достаточно широком диапазоне токов и времени воздействия. Крайне интересно, что этот диапазон практически полностью совпадал с эмпирическими данными, полученными еще в ХIХ веке, и которые до сих пор используются, для проведения терапевтических гальванизаций.  При этом за более чем 150-летнюю историю не наблюдалось осложнений, связанных с воздействием токов. 

В начале 2000-х М.Ницше с соавторами показали, что при ТКМП нет никаких данных, о повреждении нейронов как по оценке уровня сывороточной нейрон-специфической энолазы, выделяющейся после повреждения нейронов, так и по данным МРТ измерений, показавших отсутствие каких-либо признаков отека, после применения ТКМП.  По данным Е.Вассермана, даже ТКМП длительностью до 60 минут при соблюдении норм безопасности, никаких неблагоприятных эффектов, более серьезных, чем местное раздражение кожи, описано не было. 

В многочисленных экспериментах на животных и модельных исследованиях, начиная от простых 2-3-х слойных до 10-ти слойных, имитирующих проводимость кости, скальпа, крови, спинномозговой жидкости, белого вещества, серого вещества, склеры и хряща, наиболее высокие плотности тока были обнаружены непосредственно под стимулирующим и опорным электродами.  От 10 до 40% поданного тока проходит через мозг при соблюдении соответствующего расстояния между электродами,  наблюдается и дополнительный фокус на середине расстояния между электродами, что необходимо учитывать при проведении ТКМП. Не существует универсальной связи между плотностью тока и изменениями в мозге, если рассматривать все возможные схемы монтажа электродов.

В настоящее время новейшие технологии помогли существенно продвинуться в исследовании эффектов ТКМП.  Среди них нейрофизиологические способы исследования – ЭЭГ, ВП, в первую очередь МВП, нейрохимические, различные разновидности МРТ, включая функциональную МРТ и МРТ-спектроскопию, ПЭТ, а также различные психологические и моторные тесты.   

На эффективность ТКМП влияет множество факторов, начиная от характера монтажа, формы электродов, концентрации солевого раствора, а также особенностей индивидуальной нейроанатомии, состояния активности мозга на момент воздействия, толщины черепа, медикаментозного и гормонального фона и даже наличия таких вредных привычек, как курение и употребление кофе. Крайне важна длительность воздействия, и подчас она важнее силы тока. Даже при локальной ТКМП изменения в различных областях мозга как корковых, так и подкорковых, очень многообразны, что подтверждается данными фМРТ и ПЭТ. 

Это ставит на повестку дня не механистический подход к стимуляции зон, а выявление преимущественных эффектов воздействия на зону и получение эффектов в виде изменения клинических параметров крупными связанными блоками, т.е. переход от зональной тактики воздействия к сетевым.   

Представление о клеточных механизмах ТКМП в основном составлено по данным о ТКМП моторной коры в сочетании с использованием фармакологических проб. Как показали эти работы, механизмы действия во время проведения ТКМП и во время ее последействия различные.  

Как анодная, так и катодная ТКМП (во время самой поляризации) преимущественно влияют на изменение потенциала покоя мембраны нейронов с незначительными влияниями на синаптическую пластичность. 

Во время последействия работают уже другие механизмы, сходные с длительной потенциацией и длительной депрессией, ключевую роль играет синаптическая пластичность, связанная с глутаматными NMDA-рецепторами, играющими ключевую роль в процессах обучения и памяти. Анодная ТКМП преимущественно связана с активацией NMDA рецепторов и снижением ГАМК-ергического тонуса. Активация NMDA рецепторов приводит к повышению концентрации внутриклеточного кальция в постсинаптическом нейроне. Небольшое повышение концентрации постсинаптического Ca2+ ведет к долговременной депрессии, умеренное повышение не вызывает синаптической модуляции, а большое повышение индуцирует долговременную потенциацию. 

Последействие анодной ТКМП модулируется катехоламинами и серотонином, усиливается амфетаминами, но снижается L-DOPA. В модуляции последействия катодной стимуляции участвуют дофамин, ацетилхолин и серотонин.

Анодная ТКМП не только повышает содержание уровня внутриклеточного кальция, но и повышает раннюю экспрессию генов (процесс, в котором наследственная информация от гена преобразуется в функциональный продукт РНК или белок), а также способствует синтезу нейротрофического фактора головного мозга  — BDNF (brain-derived neurotrophic factor), который   обладает выраженными нейрозащитными свойствами, препятствует гибели нейронов и cтимулирует рост холинергических нервных волокон, помогая поддержать выживание существующих нейронов, рост и дифференцирование новых нейронов и синапсов, увеличивает синаптическую пластичность,  важен для долгосрочной памяти. Интересно, что вызываемый при помощи BDNF ответ NMDA рецепторов находится в обратной пропорции от концентрации глицина. При приеме глицина эффект ТКМП снижается.

Взаимосвязи крайне сложны и зависят от применяемой дозы, предыдущей степени поляризации и т.д.  Важно отметить, что учет всех этих особенностей крайне важен для клиники при разработке методик конкретного использования при той или иной конкретной патологии, особенно связанной с изменением баланса нейромедиаторов.  Это особенно важно, если на фоне ТКМП используются те или иные препараты. 

Крайне интересно, что повышение концентрации серотонина с применением селективного блокатора обратного захвата серотонина превращают торможение, наблюдаемое после катодной ТКМП, в возбуждение. Кроме того, серотонин индуцирует долговременную потенциацию у детей в визуальной коре, однако подавляет ее в визуальной коре у взрослых, при этом серотонин не оказывает никакого влияния на пластичность соматосенсорной области.

То же относится к связи между активностью D2 рецепторов дофамина и процессами торможения после катодной ТКМП. 

Существует колоколообразная кривая зависимости доза-эффект для активности   дофаминовых рецепторов. Низкие и высокие дозы ведут к устранению тормозных эффектов катодной ТКМП, в то время как средние дозы ведут к значительному удлинению кортикального торможения (вплоть до 2-х суток). Кроме того, при определенной локализации электродов стимуляции в течение 10 минут уровень внеклеточного дофамина в стриатуме повышается на период более 400 минут.

Эффекты ТКМП реализуются через механизмы длительной потенциации и длительной депрессии, однако в отличие от классической долговременной потенциации, вызываемой интенсивной стимуляцией, транскраниальная микрополяризация не индуцирует непосредственно пресинаптический или постсинаптический разряд клетки.  Разнообразные механизмы, вносят свой вклад в клинические эффекты ТКМП при различных заболеваниях нервной системы, включая нормализацию кортикальной возбудимости, перенастройку активности распределенной нейронной сети и стимуляцию выделения нейромедиаторов. Только учет всего многообразия изменений, происходящих при ТКМП, позволяет эффективно использовать методику в клинической практике.