Транслингвальная нейростимуляция

Транслингвальная нейростимуляция — это прогрессивная, современная нейро (ре)реабилитационная технология неинвазивной неромодуляции (noninvasive brain stimulation).

Ее суть заключается в воздействии на центральную нервную систему через электрическую стимуляцию языка.  Электрод накладывается на язык и подаются электрические импульсы частотой от 50 до 200 Гц, длительностью от 16 до 60 микросекунд, пиковой силой тока от 0 до 12,5 микроампер.

Через нервные окончания на языке импульсы передаются в ЦНС в ствол головного мозга и далее по восходящим, нисходящим и горизонтальным путям распространяются во все отделы ЦНС.

Данная неинвазивная нейростимуляция тройничного и лицевого нервов, участвующих в обработке сенсорных стимулов, возбуждает естественный поток нервных импульсов к соответствующим ядрам данных нервов, в том числе к ядру тройничного нерва и ядру одиночного пути.

В конечном итоге это приводит к изменениям на нейрофизиологическом и нейрохимическом уровне, активируя каскад нейронных взаимодействий в различных структурах головного мозга.

За 20-минутную процедуру ТЛНС на поверхность языка доставляется порядка 27 миллионов электрических импульсов, которые улучшают работу различных отделов мозга.

Важно отметить, что подача импульсов должна распределяться по электроду неравномерно, что связано с чувствительностью языка к электрическому току.

Метод имеет достаточно широкий спектр применения и может использоваться в двигательной терапии, при нарушениях координации и равновесия, реабилитации после черепно-мозговых травм (ЧМТ), инсультов, при реабилитации рассеянного склероза, болезни Паркинсона и других неврологических заболеваниях, работе с ДЦП, при коррекции речевых нарушений, нарушений внимания и других когнитивных функций, в работе с СДВГ, РАС.

ТЛНС как правило применяется в сочетании с самыми различными направлениями коррекционно-развивающего и нейро(ре)абилитационного процесса, таких как балансотерапия и моторное обучение, различные виды педагогической коррекции (коррекционного обучения), а также тренинги с биологической обратной связью (БОС).

Появляется всё больше доказательств того, что транслингвальная нейростимуляция (TLNS) (т. е. нейромодуляция) может способствовать изменениям в мозге, связанным с нейропластичностью. 

В сочетании с целенаправленной терапией в клинических испытаниях нейромодуляция привела к значительному улучшению клинических показателей. 

В связи с потенциальным клиническим эффектом нейромодуляции для нейрореабилитации при таких состояниях как инсульт, лёгкая черепно-мозговая травма (ЛЧМТ) и рассеянный склероз, дальнейшие исследования физиологических механизмов, задействованных в нейромодуляционной терапии, представляют значительный интерес.

Одним из первых устройств для проведения ТЛНС является портативный стимулятор нейромодуляции (PoNS®; Helius Medical Technologies: Ньютаун, Пенсильвания, США) — экспериментальное медицинское устройство, которое предполагает последовательную неинвазивную стимуляцию языка. 

В существующей литературе обычно выдвигается гипотеза о том, что стимуляция языка задействует тройничный (CN-V) и лицевой (CN-VII) черепные нервы, которые объединяются и совместно модулируют зрительные, вестибулярные, ноцицептивные и висцеральные сенсорные сигналы через ствол головного мозга и мозжечок, оказывая нейромодулирующий эффект. 

Последние исследования показывают, что тройничный нерв участвует в сетях активности, которые влияют на сенсомоторные и когнитивные функции, и что модуляция может облегчать симптомы некоторых патологий головного мозга.

На сегодняшний день, полным аналогом прибора PoNS®, выпускаемым в России, является нейростимулятор Rehaline®, в разработке которого принимает участие Доктор биологических наук, нейрофизиолог Юрий Петрович Данилов.

Помимо решений для нейро(ре)абилитации и нормализации психофизиологического состояния сегодня в России ведутся разработки устройств связанных с транслингвальной передачей данных и независимой транслингвальной стимуляцией, в конце прошлого года были получены новые патенты на изобретения.

Важно отметить, что ТЛНС является неинвазивным и безопасным воздействием на центральную нервную систему, оптимальные параметры которой определяются индивидуально в зависимости от цели терапии, а индивидуально подобранные упражнения и тренинги позволяют задать направление в формировании новых нейронных связей.

Ранее в клинических испытаниях ТЛНС включала как высокочастотную (ВЧ), так и низкочастотную (НЧ) стимуляцию. Эти виды стимуляции идентичны по форме и способу применения. НЧ-стимуляция предполагает значительно более низкую частоту стимуляции и поэтому использовалась в качестве относительного экспериментального контроля. Однако недавние неопубликованные результаты клинических испытаний показывают, что как ВЧ-, так и НЧ-стимуляция приводили к положительным результатам в восстановлении пациентов с ЧМТ. 

По-видимому, оба уровня стимуляции могут влиять на восстановление функций мозга, но разница — в эффекте и лежащих в его основе нейрофизиологических механизмах  до конца не изучены.

Насколько нам известно, полученные результаты являются первой демонстрацией того, что нейромодуляция значительно изменяет активность мозга. Полученные данные могут пролить свет на результаты предыдущих многоцентровых клинических испытаний, которые продемонстрировали клиническое улучшение после воздействия устройств с разной частотой.

Наиболее интересным наблюдением наших российских коллег стало то, что при проведении одномоментной 20 минутной стимуляции в процессе регистрации ЭЭГ беспроводным нейроинтерфейсами или блоком усилителя от аппарата биоакустической коррекции у человека происходит достоверное увеличение альфа-ритма, что полностью согласуется с исследованием, проведенным в Канаде.

Несмотря на растущее количество доказательств важной связи между технологиями нейромодуляции и восстановлением нейропластичности, механизмы, лежащие в основе этих технологий, на сегодняшний день остаются неясными.

Список рекомендованных для ознакомления статей и публикаций

1. Danilov Y, Kaczmarek K, Skinner K, Tyler M. Cranial Nerve Noninvasive Neuromodulation: New Approach to Neurorehabilitation. Brain Neurotrauma. 2015.
2. Danilov Y, Tyler ME, Skinner KL et al. Non-invasive neuromodulation to improve gait in chronic multiple sclerosis: a randomized double blind controlled pilot trial. J Neuroeng Rehabil. 2018;15(1):66.
3. Danilov, Yuri P. and Vladimir S. Kublanov. “Emerging Noninvasive Neurostimulation Technologies: CN-NINM and SYMPATOCORECTION.” Journal of Behavioral and Brain Science 2014 (2014): 105-113.
4. Danilov, Yuri P.. “Translingual Neurostimulation (TLNS): A novel approach to neurorehabilitation.” Journal of Neurology and Neurophysiology 08 (2017): n. pag.
5. Diep D, Lam ACL, Ko G. A Review of the Evidence and Current Applications of Portable Translingual Neurostimulation Technology. Neuromodulation. 2021 Dec;24(8):1377-1387. doi: 10.1111/ner.13260. Epub 2020 Sep 3. PMID: 32881193.
6. Frehlick Z, Lakhani B, Fickling SD et al. Human translingual neurostimulation alters resting brain activity in high-density EEG. J Neuroeng Rehabil. 2019;16(1):60.
7. Galea MP, Cofré Lizama LE, Bastani A, Panisset MG, Khan F. Cranial nerve non-invasive neuromodulation improves gait and balance in stroke survivors: A pilot randomised controlled trial. Brain Stimul. 2017 Nov-Dec;10(6):1133-1135. doi: 10.1016/j.brs.2017.08.011. Epub 2017 Sep 20. PMID: 28923502.
8. Hou J, Mohanty R, Chu D, Nair VA, Danilov Y, Kaczmarek KA, Meyerand B, Tyler M, Prabhakaran V. Translingual neural stimulation affects resting-state functional connectivity in mild-moderate traumatic brain injury. J Neuroimaging. 2022 Nov;32(6):1193-1200. doi: 10.1111/jon.13029. Epub 2022 Jul 29. PMID: 35906713; PMCID: PMC9649856.
9. Leonard G, Lapierre Y, Chen JK, Wardini R, Crane J, Ptito A. Noninvasive tongue stimulation combined with intensive cognitive and physical rehabilitation induces neuroplastic changes in patients with multiple sclerosis: A multimodal neuroimaging study. Mult Scler J Exp Transl Clin. 2017 Feb 1;3(1):2055217317690561. doi: 10.1177/2055217317690561. PMID: 28607750; PMCID: PMC5466147.
10. Nitsche MA, Paulus W. Transcranial direct current stimulation – update 2011. Restor Neurol Neurosci. 2011;29(6):463-92.
11. Ploughman M, Melam GR, Buragadda S, Lohse KR, Clift F, Stefanelli M, Levin M, Donkers SJ. Translingual neurostimulation combined with physical therapy to improve walking and balance in multiple sclerosis (NeuroMSTraLS): Study protocol for a randomized controlled trial. Contemp Clin Trials. 2023 Apr;127:107142. doi: 10.1016/j.cct.2023.107142. Epub 2023 Mar 5. PMID: 36878390.
12. Tyler ME, Danilov YP, Bach-y-Rita P. Closing an Open-Loop Control System: Vestibular Substitution through the Tongue. J Integr Neurosci. 2003;2(2):159-64.
13. Wildenberg JC, Tyler ME, Danilov YP et al. High-resolution fMRI detects neuromodulation of individual brainstem nuclei by electrical tongue stimulation. Neuroimage. 2011;56(4):2129-37.
14. Wildenberg JC, Tyler ME, Danilov YP et al. Sustained cortical and subcortical neuromodulation induced by electrical tongue stimulation. Brain Imaging and Behavior. 2010;4(3):199-211.