Нейродинамические аспекты пластичности ТМС двигательных карт при моторном обучении

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 19-75-00104

НазваниеНейродинамические аспекты пластичности ТМС двигательных карт при моторном обучении

Руководитель Назарова Мария Александровна, Кандидат медицинских наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "Высшая школа экономики" , г Москва

Конкурс №40 - Конкурс 2019 года «Проведение инициативных исследований молодыми учеными» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными

Область знания, основной код классификатора 05 - Фундаментальные исследования для медицины; 05-106 - Нейробиология

Ключевые слова нейрофизиология, вариативность, неинвазивная стимуляция мозга, транскраниальная магнитная стимуляция (ТМС), электроэнцефалография (ЭЭГ), магнитно-резонансная томография (МРТ), моторная кора, функциональное картирование коры мозга человека, долговременные корреляции (ДВК), нейрональная динамика, баланс торможения/возбуждения

Код ГРНТИ34.39.15

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Транскраниальная магнитная стимуляция (ТМС) является перспективным нелекарственным средством модулирующего воздействия на мозг человека, а также одним из мощных инструментов его неинвазивного картирования. Несмотря на широкое использование ТМС в исследовательской области на протяжении более чем 30 лет (Ziemann, 2017), этот метод до сих пор имеет весьма ограниченное клиническое применение, как в терапевтическом, так и в диагностическом плане. Наиболее широко распространенным и одобренным FDA диагностическим подходом ТМС является так называемое МРТ-навигируемое ТМС картирование двигательных и речевых зон коры перед нейрохирургическими операциями (Krieg et al., 2017). В то же время использование ТМС для целей динамического картирования двигательной коры, например, у пациентов в ходе реабилитации, до сих пор не получило широкого распространения (Lüdemann-Podubecká J1, Nowak DA, 2016; Novikov et al., 2018). Основной причиной этого является то, что пока не до конца понятны особенности организации, степень воспроизводимости и принципы реорганизации ТМС карт двигательной коры. Одной из очевидных сложностей, непосредственно влияющих на диагностическую ценность ТМС феноменов, включая двигательные ТМС карты, является высокая меж-стимульная вариативность эффектов ТМС. В связи с появлением в последние годы МРТ-навигируемой ТМС (Ruohonen and Karhu, 2010), стало понятно, что такая вариативность ответов на ТМС связана в первую очередь не с физическим фактором стабильности параметров стимуляции, но с физиологическим фактором состояния нервной системы. Ранее нами было предположено, что меж-стимульная вариабельность вызванных моторных ответов при ТМС двигательной коры сама по себе представляет собой отражение нейрональной динамики на периферическом уровне и может быть связана с особенностями нейрональной динамики на центральном уровне (Iscan et al., 2016). Идея настоящего проекта состоит в том, что индивидуальные особенности ТМС карт двигательной коры, их стабильность и пластичность на фоне обучения тонкому двигательному акту могут быть связаны с универсальными показателями нейрональной динамики. Мы предположили, что помимо вариативности вызванных моторных ответов на ТМС на периферическом уровне, на центральном уровне возможным кандидатом на роль такого показателя, отражающего индивидуальный баланс возбуждения/торможения в нервной системе, может быть выраженность долговременных корреляций (ДВК) в амплитудной динамике нейрональных осцилляций (Poil et.al., 2012; Shew et.al., 2011) – показателя нейронального фенотипа (Linkenkaer-Hansen et al., 2007), указывающего на близость системы к критическому состоянию, отражающему ее реактивность на воздействие, например, на ТМС парными стимулами (Fedele et al. 2016). Для того, чтобы комплексно оценить связь нейрональной динамики на периферическом и центральном уровнях с особенностями организации и реорганизации двигательной коры, в проекте планируется использование следующих двух протоколов ТМС картирования: 1) ТМС картирование двигательной коры в динамике без использования интервенции между сессиями картирования; 2) ТМС картирование коры в динамике в процессе обучения селективному двигательному заданию. Результаты настоящего исследования откроют новые возможности для понимания влияния индивидуальных параметров нейродинамики на особенности организации ТМС двигательных карт и их пластичности. Более того, возможность предсказания реорганизации коры на фоне моторного обучения с помощью нейродинамики в состоянии покоя может быть важной основой для понимания роли баланса торможения/возбуждения в коре для ее пластических изменений, что в свою очередь является принципиально важным для разработки эффективных подходов реабилитации и нейромодуляции.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Назарова М.А., Иванина Е.О., Асмолова А., Иванов М., Новиков П., Никулин В.В. Within-limb somatotopy of excitatory and inhibitory processes probed by paired pulse TMS – Preliminary results Clinical Neurophysiology, 131 (2020) e11–e178 P202 (год публикации - 2020)
10.1016/j.clinph.2019.12.313

2. Назарова М. А., Новиков П. А., Иванина Е. О., Козлова К. Д., Добрынина Л. А,, Никулин В. В. TMS cortical mapping of multiple muscles: absolute and relative test-retest reliability Human Brain Mapping (на рецензии, препринт доступен на bioRxiv) (год публикации - 2020)
10.1101/2020.09.15.298794

3. Назарова М.А., Новиков П.А., Иванина Е.О., Козлова К.Д., Добрынина Л.А., Никулин В.В. Mapping of multiple muscles with transcranial magnetic stimulation: absolute and relative test–retest reliability Human Brain Mapping, Volume 42, Issue 8, 1 June 2021, Pages 2508-2528 (год публикации - 2021)
10.1002/hbm.25383

4. Новиков П.А., Паниди К.А., Германова К.Н., Никулин В.В., Назарова М.А. Web application for motor rehabilitation after stroke based on neuroeconomic approaches European stroke journal (год публикации - 2021)

5. Назарова М.А., Асмолова А.С.,Иванина Е.О., Макарова М.М., Новиков П.А., Решетников М.Л., Никулин В.В. Multi-muscle TMS mapping for the assessment of motor-cortex reorganization during hand motor-skill acquisition Когнитивная наука в Москве: новые исследования (год публикации - 2021)

Публикации