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 25-15-00594
НазваниеПерсонализированная мультитаргетная нейромодуляция когнитивных функций
Руководитель Супонева Наталья Александровна, Доктор медицинских наук
Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Научный центр неврологии" , г Москва
Конкурс №104 - Конкурс 2025 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»
Область знания, основной код классификатора 05 - Фундаментальные исследования для медицины; 05-219 - Клиническая неврология
Ключевые слова Когнитивные функции, персонализация, рабочая память, когнитивный контроль, неинвазивная стимуляция мозга, транскраниальная магнитная стимуляция, транскраниальная электрическая стимуляция, неинвазивная нейромодуляция, нейропластичность, когнитивные нарушения, коннективность, функциональная МРТ покоя.
Код ГРНТИ76.29.00
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
В последние годы наблюдается интенсивное развитие методов неинвазивной стимуляции мозга. Их использование позволяет модулировать активность нейрональных сетей, что крайне перспективно для разработки подходов к улучшению когнитивных функций. Актуальность данной задачи определяется высокой распространенностью когнитивных нарушений, отсутствием эффективных фармакологических методов их коррекции, потребностью в разработке новых подходов к сохранению и укреплению когнитивного здоровья.
Перспективным направлением исследований в области повышения эффективности неинвазивной стимуляции мозга является разработка прецизионных и таргетных персонализированных протоколов. Также активно развиваются акселерированные протоколы, предусматривающие многократное увеличение количества стимулов. Их внедрение впервые за многие годы позволяет говорить о возможности многократного увеличения эффекта неинвазивной стимуляции мозга при сохранении благоприятного профиля безопасности.
Проект направлен на разработку и изучение когнитивных эффектов протоколов мультитаргетной персонализированной транскраниальной магнитной и электрической стимуляции мозга. Изучаемые протоколы предусматривают персонализированный выбор мишеней на основании функциональной нейровизуализации и стимуляцию (последовательную или одновременную) двух зон коры, критически значимых для когнитивных функций (левые дорсолатеральная префронтальная и теменная кора).
В рамках первой части проекта будет разработана методика персонализированного определения мишеней для транскраниальной магнитной интермиттирующей стимуляции тета-вспышками. Мишени для стимуляции в пределах левых префронтальной и теменной коры будут определяться на основе анализа карт функциональной коннективности по данным функциональной МРТ покоя. Акселерированный протокол стимуляции будет включать 15 сессий в течение 5 последовательных дней (3 сессии в день с интервалом в 1 час). В рамках каждой сессии будет проводиться последовательная стимуляция выбранных индивидуально мишеней протоколом с утроенным (1800 стимулов) по сравнению со стандартным протоколом (600 стимулов) количеством стимулов. Эффективность, безопасность и переносимость этого протокола будут изучаться в ходе двух рандомизированных исследований у здоровых лиц (n=50) и пациентов с умеренными когнитивными нарушениями (n= 40). Будет использован широкий спектр когнитивных тестов с оценкой показателей в течение 3 месяцев.
В рамках второй части будет разработана методика мультитаргетной персонализированной транскраниальной электрической стимуляции постоянным током. Локализация электродов будет определена таким образом, чтобы максимум генерируемого электрического поля локализовался в индивидуальных зонах – узлах лобно-теменной контрольной сети в пределах левых префронтальной и теменной коры. Будет проводиться одновременная анодная стимуляция двух мишеней с монтажом высокой плотности. Безопасность, переносимость и когнитивные онлайн-эффекты будут определяться в контролируемом исследовании с перекрестным дизайном у здоровых лиц (n=40).
Научная значимость и новизна проекта определяются разработкой принципиально новых оригинальных протоколов мультитаргетной персонализированной неинвазивной модуляции когнитивных функций с уточнением их безопасности и подробным описанием когнитивных эффектов, в том числе долговременных, на репрезентативной выборке (соответствует критериям исследований I класса). Разработанные протоколы могут быть в дальнейшем транслированы в клиническую практику для лечения пациентов с когнитивными нарушениями и изучаться в контексте применения для улучшения функций здорового мозга (ускорение обучения новым навыкам и сложным видам профессиональной деятельности и т.д.).
Ожидаемые результаты
Выполнение проекта позволит значительно расширить представления о возможности применения методов неинвазивной стимуляции мозга для модуляции когнитивных функций.
В результате реализации проекта будет разработана новая оригинальная методика персонализированного выбора мишеней для неинвазивной стимуляции мозга на основании анализа функциональной коннективности по данным функциональной МРТ покоя. Будут описаны нейрокогнитивные эффекты, уточнены безопасность и переносимость акселерированной мультитаргетной персонализированной стимуляции интермиттирующими тета-вспышками у здоровых лиц и пациентов с умеренными когнитивными нарушениями. Будет определена продолжительность и динамики эффекта в течение 3 месяцев после курса стимуляции, описаны нейровизуализационные предикторы эффективности разработанного протокола. В ходе другого фрагмента у здоровых лиц будут изучены онлайн-эффекты на когнитивные функции мультитаргетной персонализированной транскраниальной электрической стимуляции головного мозга.
Проведение исследований в рамках проекта полностью соответствует основным тенденциям развития неинвазивной стимуляции мозга в мире в течение последних нескольких лет (мультитаргетная стимуляция нейрональных сетей, разработка персонализированных фМРТ-направленных протоколов стимуляции, изучение протоколов с увеличенным количеством стимулов, разработка и внедрение акселерированных протоколов).
Научная значимость определяется разработкой принципиально новых оригинальных протоколов мультитаргетной персонализированной неинвазивной модуляции когнитивных функций с уточнением их безопасности и подробным описанием когнитивных эффектов, в том числе долговременных, на репрезентативной выборке здоровых добровольцев и пациентов с умеренными когнитивными нарушениями (соответствует критериям исследований I класса). Разработанные протоколы могут быть в дальнейшем транслированы в клиническую практику для лечения пациентов с когнитивными нарушениями и изучаться в контексте применения для улучшения функций здорового мозга (ускорение обучения новым навыкам и сложным видам профессиональной деятельности и т.д.).
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Аннотация результатов, полученных в 2025 году
Методы неинвазивной стимуляции мозга, такие как транскраниальная магнитная стимуляция (ТМС) и транскраниальная электрическая стимуляция (ТЭС), позволяют модулировать активность стимулируемых зон коры головного мозга и связанных нейрональных сетей. Однако применение стандартных протоколов ТМС и ТЭС ограничено небольшим и очень вариабельным размером эффекта. Сегодня активно развиваются новые направления для повышения размера, продолжительности и стабильности их эффекта, среди которых актуальными являются персонализация выбора мишеней учетом функциональной нейровизуализации и воздействие на несколько корковых мишеней.
В рамках настоящего проекта осуществляется разработка и изучаются когнитивные эффекты протоколов мультитаргетной персонализированной ТМС и ТЭС. Изучаемые протоколы предусматривают персонализированный выбор мишеней на основании функциональной нейровизуализации и стимуляцию двух зон коры, критически значимых для когнитивных функций.
За первый год выполнения проекта разработан алгоритм определения индивидуальных мишеней для стимуляции в области латеральной теменной и дорсолатеральной префронтальной коры (ДЛПФК) левого полушария на основе построения индивидуальных карт фукциональной коннективности. Для нахождения мишеней использовался метод seed-to-voxel, в котором вычисляется функциональная коннективность данного региона со всеми вокселами мозга. Выбор мишеней в двух зонах интереса основывался на коннективности двух различных seed-регионов, для которых в литературе имеются данные о когнитивных и нейрофизиологических эффектах стимуляции связанных с ними зон. Мишень в ДЛПФК выбиралась исходя из максимизации seed-коннективности со сферой на границе передней части островка и нижней лобной извилины в правом полушарии, мишень в задней теменной коре - исходя из максимизации seed-коннективности со сферой в левом гиппокампе. В рамках поверхности коры были выделены участки интереса, для каждого воксела из этих участков была рассчитана мера качества, равная среднему от значений из описанной выше карты коннективности (соответствующей данной зоне интереса) в рамках сферы с центром в данном вокселе и радиусом 5 мм. Далее в качестве мишеней выбирались вокселы с максимальным значением этой меры качества в рамках каждого из двух целевых регионов. С использованием разработанного подхода были определены индивидуальные мишени для стимуляции в двух областях коры у 18 здоровых добровольцев и 10 пациентов с умеренными когнитивными нарушениями амнестического типа. Описаны координаты мишеней в MNI пространстве, вариабельность их расположения.
На следующем этапе в рамках двух рандомизированных контролируемых исследований с параллельным дизайном начата оценка нейрокогнитивных эффектов, безопасности и переносимости мультитаргетной персонализированной ТМС интермиттирующими тета-вспышками у здоровых лиц и пациентов с умеренными когнитивными нарушениями. В основное группе используется протокол, включающий 15 сессий мультитаргетной навигационной стимуляции тета-вспышками, проводимых в течении 5 последовательных дней (3 сессии в день с интервалом между ними 1 час). В рамках каждой сессии проводится последовательная стимуляция мишеней в левых ДЛПФК и латеральной теменной коре (по 1800 стимулов на каждую мишень), найденных по разработанному алгоритму анализа функциональной МРТ. В контрольной группе стимуляция проводится плацебо-катушкой. Для оценки эффекта (после 5 дней, через 1 месяц и 3 месяца) используется набор когнитивных тестов.
За первый год выполнения проекта в этот раздел включены 18 здоровых добровольцев и 10 пациентов с когнитивными нарушениями. Серьезных нежелательных явлений выявлено не было. Легкие нежелательные явления ТМС, такие как дискомфорт/болевые ощущения в месте стимуляции, сонливость и т.д., возникали с частотой, сопоставимой с описанной ранее для ТМС. Таким образом, предварительные данные подтверждают хорошую безопасность и благоприятный профиль переносимости разработанного протокола. Оценка его когнитивных эффектов будет проведена далее после завершения набора участников.
В рамках другого фрагмента разработан алгоритм определения локализации электродов для персонализированной мультифокусной транскраниальной стимуляции постоянным током на основе индивидуальной функциональной коннективности лобно-теменной сети контроля. Для определения индивидуальных зон мозга, составляющих лобно-теменную сеть контроля (fronto-parietal control network, FPCN), использовался метод seed-to-voxel. Для каждого добровольца вычислялись карты коннективности с остальными вокселами мозга для маски сети FPCN, полученной в работе (Yeo 2011) усреднением коннективности по группе из 1000 здоровых добровольцев. По полученным картам коннективности находились точки с максимальной принадлежностью сети FPCN в префронтальной и теменной коре. Для моделирования нелокальности воздействия tDCS использовалась программа SimNIBS. Положение стимулирующих электродов выбиралось таким образом, чтобы максимумы электрического поля находились максимально близко к найденным точкам-хабам сети FPCN.
Начато проведение рандомизированного плацебо-контролируемого исследования с перекрестным дизайном для оценки безопасности, эффективности и переносимости мультитаргетной ТЭС. В настоящее время включено 10 здоровых добровольцев, каждому из них проведено 2 сессии (реальная стимуляция и имитация). По данным предварительного анализа, серьезных нежелательных эффектов зарегистрировано не было, в отдельных случаях описаны покалывание или жжение легкой интенсивности. Таким образом, показана безопасность и хорошая переносимость протокола персонализированной мультитаргетной tDCS у здоровых лиц. Окончательный анализ эффекта разработанного протокола стимуляции на когнитивные функции планируется после завершения набора добровольцев в данный этап исследования.
Заявленный план работ выполнен полностью.
Публикации
1. Бакулин И.С., Пойдашева А.Г., Синицын Д.О., Сергеева А.Н., Забирова А.Х., Лагода Д.Ю., Сергеев Д.В., Супонева Н.А., Пирадов М.А. Эволюция подходов к определению локализации мишеней для терапевтической ритмической транскраниальной магнитной стимуляции Анналы клинической и экспериментальной неврологии (год публикации - 2026)
2. Бакулин И.С., Пойдашева А.Г., Забирова А.Х., Сергеев Д.В., Супонева Н.А., Пирадов М.А. Неинвазивная стимуляция мозга: от лечения когнитивных нарушений к улучшению функций здорового мозга Нервные болезни (год публикации - 2025)