Результат интеллектуальной деятельности: Способ восстановления функций мозга

Изобретение относится к медицине, а именно к немедикаментозным способам нейрореабилитации и может быть использовано для восстановления функций мозга у пациентов с различными нарушениями нервно-психической деятельности.

Известно принимаемое за аналог изобретение «Способ нормализации психофизиологического состояния» по патенту РФ №2410025, в соответствии с которым оценивают психофизиологическое состояние пациента, регистрируют сигналы его мозга по ЭЭГ, затем преобразуют выбранные параметры сигналов мозга в сенсорные сигналы и воздействуют ими на пациента. При этом в качестве сенсорных сигналов используют как отдельно звуковое, световое или тактильное воздействие, так и любое их комплексное сочетание. Кроме того, регистрацию каждого колебания сигнала мозга, формирование соответствующего ему сенсорного сигнала и воздействие на пациента этим сигналом осуществляют последовательно, без интервалов времени между этими действиями.

Способ является эффективным методом восстановления функционального состояния ЦНС пациента за счет согласованности эндогенной активности его мозга с предъявляемыми пациенту сенсорными сигналами, в которых отражают основные параметры сигналов мозга.

В то же время недостатком данного способа-аналога является отсутствие соответствия между местами локализации пораженных структур мозга и локализацией регистрируемых сигналов мозга, с которыми согласуются предъявляемые пациенту сенсорные сигналы. Этот недостаток способа-аналога ограничивает эффективность его применения при восстановлении нарушенных функций мозга.

В заявляемом «Способе восстановления функций мозга» используются следующие признаки изобретения-аналога «Способ нормализации психофизиологического состояния» по патенту РФ №2410025: также в заявляемом способе оценивают психофизиологическое состояние пациента, регистрируют сигналы его мозга по ЭЭГ, затем преобразуют выбранные параметры сигналов мозга в сенсорные сигналы и воздействуют ими на пациента; при этом также в качестве сенсорных сигналов используют как отдельно звуковое, световое или тактильное воздействие, так и любое их комплексное сочетание; кроме того, регистрацию каждого колебания сигнала мозга, формирование соответствующего ему сенсорного сигнала и воздействие на пациента этим сигналом осуществляют последовательно, без интервалов времени между этими действиями.

Наиболее близким предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является изобретение «Способ активации речевых функций головного мозга» по патенту РФ №2492839. В соответствии с этим изобретением, принимаемым нами за прототип, оценивают психофизиологическое состояние пациента с нарушенной речью, регистрируют сигналы его мозга по ЭЭГ. Затем измеряют длительность текущего колебания сигнала мозга. После этого устанавливают для этой длительности колебания сигнала мозга соответствующий ему вербальный стимул и воздействуют им на пациента. Затем через интервал времени, не меньший максимальной длительности используемых вербальных стимулов, измеряют длительность очередного текущего колебания сигнала мозга и воздействуют на пациента вербальным стимулом, соответствующим этому текущему колебанию сигнала мозга.

Этот способ, выбранный за прототип предлагаемого изобретения, позволяет по сравнению с другими известными способами повысить эффективность восстановления когнитивных функций, связанных с нарушением речи, за счет направленного использования вербальных стимулов, активирующих структуры мозга задействованных в обеспечении речевых функций. Таким образом, в способе-прототипе устанавливается зависимость организации сенсорного воздействия от вида поражения мозга.

Недостатком данного способа является отсутствие соответствия между местами локализации структур мозга, определяющих конкретную симптоматику пораженной речевой функции, и локализацией регистрируемых сигналов мозга, с которыми согласуются предъявляемые пациенту вербальные сенсорные сигналы, что снижает эффективность восстановления речи.

В заявляемом «Способе восстановлении функций мозга» используются следующие признаки изобретения-прототипа «Способ активации речевых функций головного мозга» по патенту РФ №2492839: также в заявляемом способе оценивают психофизиологическое состояние пациента, регистрируют сигналы его мозга по ЭЭГ. Затем измеряют длительность текущего колебания сигнала мозга. После этого устанавливают для этой длительности колебания сигнала мозга соответствующий ему стимул и воздействуют им на пациента. Затем через интервал времени, не меньший максимальной длительности используемых стимулов, измеряют длительность очередного текущего колебания сигнала мозга и воздействуют на пациента стимулом, соответствующим этому текущему колебанию сигнала мозга.

Целью создания заявляемого изобретения является повышение эффективности лечебных процедур, направленных на восстановление пораженных функций мозга.

Известно, что структуры мозга обладают функциональной специализацией (Лурия А.Р. Основы нейропсихологии. 3-е издание. М., 2004). Например, затылочные отделы коры участвуют в обработке зрительной информации, височные отделы обрабатывают слуховую информацию, заднелобные отделы обеспечивают организацию моторных актов, теменная кора является ассоциативным центром, лобная кора участвует в программировании и контроле поведения и т.д. (Хомская Е.Д., Нейропсихология. М., 1972). Существует и более тонкая специализация. Например, левая заднелобная доля обеспечивает моторную организацию речи, а левая височная доля участвует в анализе речевых сигналов. В клинической практике известно, что поражение разных структур мозга сопровождается разной симптоматикой и приводит к поражению его различных функций (Доброхотова Т.А. Нейропсихиатрия. 2-е издание. М., 2014).

На основании выше изложенного в заявленном изобретении предложено активацию процессов по восстановлению той или иной функции мозга проводить, основываясь на сигналах ЭЭГ в местах локализации структур мозга, соответствующих его пораженным функциям.

С этой целью в соответствии с предлагаемым способом проводят психофизиологическое обследование пациента, включая регистрацию сигналов его мозга по ЭЭГ, и устанавливают наличие пораженных функций мозга. Затем устанавливают электроды в местах локализации структур мозга, соответствующих той или иной пораженной функции, и измеряют в этих местах длительность текущего колебания сигнала мозга. Затем устанавливают для этой длительности колебания сигнала мозга соответствующий ему сенсорный стимул и воздействуют им на пациента. После этого измеряют длительность очередного текущего колебания сигнала мозга, формируют соответствующий этому очередному текущему колебанию сигнала мозга очередной сенсорный стимул и воздействуют им на пациента. При этом в качестве сенсорных стимулов используют как отдельно звуковое, световое или тактильное воздействие, так и любое их комплексное сочетание. Кроме того, регистрацию каждого колебания сигнала мозга, формирование соответствующего ему сенсорного стимула и воздействие на пациента этим стимулом осуществляют последовательно, без интервалов времени между этими действиями. Время процедуры устанавливают в зависимости от результатов психофизиологического обследования и выявленного вида пораженной функции мозга, исходя из того, что при тяжелых органических поражениях мозга время процедуры устанавливают меньше, а курс процедур делают дольше, чем при легких функциональных расстройствах. При этом средняя продолжительность процедуры сенсорной стимуляции составляет 15-20 минут, а курс восстановления функций мозга включает в зависимости от состояния пациента в среднем проведение 10-15 процедур.

Таким образом, в соответствии с предлагаемым способом производится избирательная активация пораженных функций мозга за счет сенсорной стимуляции, согласованной с активностью тех структур мозга, субстратом реализации которых они являются, а также выбором соответствующих сенсорных стимулов.

Согласованность сенсорных стимулов с колебаниями сигналов мозга заключается в соблюдении строгого соответствия длительностей колебаний сигналов мозга с выбранным сенсорным стимулом, а также в соблюдении временного соответствия предъявления сенсорного стимула моменту времени появления соответствующего колебания сигнала мозга.

Технический результат, обеспечиваемый заявляемым «Способом восстановления функций мозга», заключается в расширения арсенала технических средств, используемых для восстановления нарушенных функций мозга, и достигается за счет стимуляции соответствующими сенсорными стимулами тех структур мозга, деятельность которых оказалась пораженной, что позволяет повысить эффективность их воссстановления.

Предлагаемый «Способ восстановления функций мозга» реализуется установкой регистрирующих электродов в зоны на поверхности головы, адекватные местам локализации структур мозга, соответствующих его пораженной функции, или, если используется множество точек регистрации активности структур мозга, согласованием сенсорных стимулов только с теми точками регистрации сигналов мозга, которые вовлечены в обеспечение соответствующей пораженной функции мозга.

В лечебных процедурах способ, в частности, осуществляют следующим образом. Непосредственно перед началом лечения проводят психофизиологическое и ЭЭГ-обследования пациента и устанавливают наличие пораженных функций мозга. После этого, используя аппарат «Синхро-С» (регистрационное удостоверение № ФСР 2010/07223 от 29 марта 2010 года), проводят процедуры СС. Устанавливают продолжительность процедуры, учитывая результаты предварительного обследования и выявленного вида заболевания, например, 15-20 минут для функциональных расстройств и 10-15 минут для органических поражений мозга. Пациента усаживают в удобное кресло и устанавливают электроды на поверхности головы в зоны, адекватные местам локализации структур мозга, соответствующих той или иной пораженной функции, и измеряют в этих зонах длительность текущего колебания сигнала мозга. После этого устанавливают для этой длительности колебания сигнала мозга соответствующий ему сенсорный стимул и воздействуют им на пациента. Затем измеряют длительность очередного текущего колебания сигнала мозга, формируют соответствующий этому очередному текущему колебанию сигнала мозга очередной сенсорный стимул и воздействуют им на пациента. При этом в качестве сенсорных стимулов используют как отдельно звуковые, световые или тактильные воздействия, так и любые их комплексные сочетания. Кроме того, регистрацию каждого колебания сигнала мозга, формирование соответствующего ему сенсорного стимула и воздействие на пациента этим стимулом осуществляют последовательно, без интервалов времени между этими действиями. При этом в зависимости от состояния пациента в среднем проводят 10-15 процедур.

В результате сенсорной стимуляцией обеспечивается избирательное воздействие на структуры мозга, соответствующие той или иной пораженной функции, причем это воздействие согласовано с текущей активностью указанных структур, что в целом позволяет эффективно восстанавливать пораженные функции мозга.

В научно-исследовательском объединении «Клиника биоакустической коррекции» (г. Санкт-Петербург) с использованием процедур акустической ЭЭГ-зависимой стимуляции произведено измерение объема вербальной (на слова) и образной (на картинки) рабочей памяти у пяти независимых групп пациентов с функциональными расстройствами нервной системы, которым предъявлялись акустические стимулы, согласованные с ЭЭГ различных областей мозга. Первая группа прослушивала звуки, согласованные с собственной ЭЭГ от точки Fp1, вторая - от точки Fp2, третья - O1, четвертая - O2, пятая - контроль - прослушивала запись звуков одного из пациентов, сделанную заранее. Тестирование рабочей памяти производилось до и после процедуры предъявления звуков. Процедуры проводили с использованием компьютерного комплекса «Синхро-С». Пациентов располагали в удобных креслах. Устанавливали 4 электрода для регистрации ЭЭГ во фронтальных (Fp1, Fp2) и затылочных (O1, O2) отведениях. В первой группе озвучивали только Fp1, во второй - Fp2, в третьей - O1, в четвертой - O2, в пятой включали записанные заранее звуки. Продолжительность процедуры сенсорной стимуляции составляла 20 минут. При этом курс восстановления функций мозга составлял в зависимости от состояния пациента 10-15 процедур.

Получены следующие результаты. В группе Fp1 наблюдалось достоверное увеличение объема запоминаемой информации на слова, в группе Fp2 наблюдалось увеличение объема памяти на картинки, в группах O1, O2 и контроль достоверных изменений объема рабочей памяти ни на слова, ни на картинки не выявлено. Известно, что рабочая память обеспечивается нейронной активностью лобных отделов коры мозга (Баарс Б., Гейдж Н. Мозг, познание, разум: введение в когнитивные нейронауки. В 2-х частях, пер. с англ. М., 2014), также известно (Александров С.Г. Функциональная асимметрия и межполушарные взаимодействия головного мозга: учебное пособие для студентов. Иркутск: ИГМУ, 2014), что левое полушарие специализируется на обработке вербальной информации, а правое - образной. В процедурах сенсорной ЭЭГ-зависимой стимуляции наблюдается активация той функции мозга, нейронная активность структур которой согласуется с сенсорными стимулами. Следовательно, при восстановлении функций мозга необходимо устанавливать электроды в тех точках регистрации, которые соответствуют пораженным функциям.

На группах пациентов с астеническим синдромом наблюдалась динамика параметров внимания в ходе процедур ЭЭГ-зависимой сенсорной стимуляции от затылочных и височных точек регистрации ЭЭГ. Параметры внимания определялись в сенсомоторных тестах зрительной и акустической модальностей. После процедур прослушивания звуков, согласованных с ЭЭГ височных отведений, наблюдалось улучшение параметров внимания на акустические тесты, а после процедур прослушивания звуков, согласованных с ЭЭГ затылочных отведений, наблюдалось улучшение параметров внимания в зрительном тесте. Этот результат свидетельствует об увеличении эффективности той функции мозга, активность мозговых структур которой синхронизируется с предъявляемыми стимулами и обосновывает целесообразность учета локализации мозговых структур при восстановлении различных мозговых функциях.

На группах детей с сенсорной и моторной алалией были получены следующие результаты. Восстановление речевой функции происходило быстрее в тех группах детей, в которых регистрирующие электроды располагались в соответствии с диагнозом. У детей с моторной алалией левый лобный электрод сдвигался в область зоны Брока - центра обеспечения моторного звена речевой функции. У детей с сенсорной алалией левый затылочный электрод устанавливался в зоне Вернике - центре обеспечения сенсорного звена речевой функции. В группе детей, в которой регистрирующие электроды устанавливали по стандартной схеме (Fp1, Fp2, O1, O2) восстановление происходило медленнее.

Таким образом, приведенные примеры показывают, что существует избирательная активация функций мозга, которая достигается установкой электродов в соответствии с локализацией структур мозга, вовлеченных в реализацию данной функции и подбором сенсорных стимулов в соответствии с необходимостью активации структур мозга, обеспечивающих их восприятие.

Эти результаты также подтверждают значительное повышение эффективности процессов восстановления пораженных функций мозга путем сенсорной ЭЭГ-зависимой стимуляции при расположении регистрирующих электродов на поверхности головы в зонах, адекватных местам локализации пораженных структур мозга, соответствующих той или иной пораженной функции.

Сравнительный анализ прототипа и заявляемого способа показывает, что отличия последнего заключаются в установлении соответствия локализации точек регистрации сигналов ЭЭГ и предъявляемых соответствующих им сенсорных стимулов с локализацией тех структур мозга, деятельность которых оказалась пораженной, что обеспечивает специфическую стимуляцию структур мозга и, соответственно, более эффективное восстановление пораженной функции. Следовательно, предлагаемый способ соответствует критерию «новизна».

Сравнение предлагаемого способа с другими известными в данной области техническими решениями позволяет сделать вывод, что оно вытекает из них не очевидным образом и, следовательно, соответствует критерию «изобретательский уровень».

Соответствие заявляемого способа критерию «промышленная применимость» подтверждается возможностью реализации способа с использованием существующих приборов и устройств медицинской техники.