Индивидуальный подход к нейрофизиологии человека

Широкое внедрение новых технологий облегчает повседневную жизнь, но в то же время усиливает внешние воздействия на нервную систему человека, что негативно сказывается на здоровье, качестве жизни и работоспособности. Так, экспоненциальный рост потоков информации нередко вызывает переутомление, нервные срывы, депрессию. Современная диагностика функциональных состояний нервной системы в значительной степени опирается на методы нейровизуализации и нейростимуляции. Портативные устройства с высокой разрешающей способностью позволяют выявлять специфичные изменения в психике людей и корректировать те или иные психофизиологические функции. С развитием подобных технологий и снижением цен на соответствующие приборы становится возможным переход от общих правил к учету индивидуальных особенностей пациентов.В данном выпуске представлены методы нейровизуализации для мониторинга функционального состояния человека, неинвазивной стимуляции мозга для коррекции психики, а также функционального картирования мозга, позволяющего перейти к  персонализированной реабилитации пациентов после повреждения мозга.

Версия для печати: 

Индивидуальный подход к нейрофизиологии человека

МОНИТОРИНГ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ ЧЕЛОВЕКА:  МЕТОДЫ НЕЙРОВИЗУАЛИЗАЦИИ

От баланса различных функциональных состояний человека (сон, бодрствование, повышенный или сниженный уровень тревожности и т.д.) зависят его психическое, физическое здоровье и эффективность работы. Однако из-за высокой стоимости и низкой мобильности устройств, необходимых для нейровизуализации активности мозга, мониторинг функциональных состояний пока проводится только лечащим врачом. Вмешательство в работу мозга происходит при патологических изменениях в здоровье. Миниатюризация устройств нейровизуализации и применение современных алгоритмов обработки данных (ЭЭГ — электроэнцефалография; NIRS — спектроскопия в ближней инфракрасной области; современной полиграфии и др.) создают основу для более эффективного мониторинга и контроля за различными состояниями человека, связанными с активностью его мозга.

Благодаря улучшенной разрешающей способности, доступности оборудования и усовершенствованным методам анализа данных технологии нейровизуализации позволяют отслеживать даже незначительные аспекты активности мозга (функционального состояния) и, соответственно, предсказывать последствия на поведенческом и физиологическом уровнях. С помощью этой технологии человек может более эффективно использовать собственные психофизиологические возможности и контролировать свою работоспособность (например, преодолевать сонливость авиадиспетчера, которая может привести к катастрофическим последствиям).

 

---

---

 

Эффекты   Профилактика заболеваний, связанных с психосоматическими расстройствами   Увеличение продолжительности жизни    Повышение эффективности труда  Возможность избежать ошибок, вызванных неадекватным состоянием человека    Предотвращение переутомления, психических срывов и контроль психоэмоционального статуса человека

Оценки рынка $1,7  млрд достигнет мировой рынок нейрокомпьютерных интерфейсов к 2022 г. (темпы ежегодного прироста — 10%). Общий объем рынка в 2014 г. составил $725 млн (наибольший сегмент рынка — Северная Америка). $1,4  млрд может составить мировой рынок ЭЭГ устройств к 2021 г. (в 2014 г. — ок. $880 млн, ежегодный темп прироста в 2014–2021 гг. — 7%).

Драйверы и барьеры   Рост потребности в эффективной оценке состояния работоспособности человека в режиме реального времени    Миниатюризация систем нейровизуализации     Создание новых алгоритмов онлайн-обработки биоэлектрической активности     Отсутствие единых стандартов и платформ для мониторинга функционального состояния человека     Нежелание людей подвергаться исследованию собственных психических способностей

---

---

Международные научные публикации

Международные патентные заявки

Уровень развития технологии в России «Возможности для альянсов» – наличие отдельных конкурентоспособных коллективов, осуществляющих исследования на высоком уровне и способных «на равных»  сотрудничать с мировыми лидерами.

КОРРЕКЦИЯ ПСИХИКИ: НЕИНВАЗИВНАЯ СТИМУЛЯЦИЯ МОЗГА

Точечное неинвазивное воздействие на человеческий мозг помогает улучшать память, повышать уровень внимания, снимать тревожность и даже лечить депрессию. Поддержка и коррекция психических функций раньше была возможна только посредством операционного вмешательства. Сегодня методы неинвазивной коррекции психики начинают активно применяться для профилактики и лечения различных психических расстройств как в клинической практике, так и в обычной жизни.

Любое инвазивное вмешательство в работу мозга или действие электромагнитных полей, как правило, изменяют электрофизиологическую активность его нейрональных клеток. Современные способы точечной неинвазивной стимуляции мозга предполагают специфичность эффектов. С появлением технологий транскраниальной магнитной стимуляции (ТМС) или транскраниальной электрической стимуляции (ТЭС), а также ультрановых технологий (в частности, стимуляции мозга с помощью ультразвука и света) стало возможным достигать длительных эффектов, направленных на модификацию памяти, внимания и других когнитивных функций человека.

---

---

 

Эффекты   Возможность коррекции психики человека в соответствии с индивидуальными особенностями  Предотвращение заболеваний нервной системы, связанных с психическими расстройствами  Повышение эффективности труда и снижение влияния человеческого фактора   Развитие талантов в каждом человеке и формирование более гармоничного социума

Оценки рынка $6,2  млрд составит в 2020 г. объем мирового рынка устройств для нейромодуляции (в 2015 г. — $3,6 млрд, ежегодный темп роста — 11,2%)

Драйверы и барьеры Миниатюризация систем неинвазивной стимуляции мозга (ТМС, ТЭС) Разработка новых протоколов стимуляции мозга  Демонстрация долгосрочных эффектов неинвазивной стимуляции мозга  Внедрение неинвазивной стимуляции в клинику для профилактики и лечения различных заболеваний нервной системы   Потребность в увеличении эффективности работы мозга   Невозможность достоверно оценить эффекты воздействия на мозг человека в существенной временной перспективе (несколько десятков лет)   Отсутствие единых стандартов и платформ для неинвазивной стимуляции мозга человека

---

---

Международные научные публикации

Международные патентные заявки

Уровень развития технологии в России   «Возможности для альянсов» – наличие отдельных конкурентоспособных коллективов, осуществляющих исследования на высоком уровне и способных «на равных»  сотрудничать с мировыми лидерами. .

ПЕРСОНАЛИЗИРОВАННАЯ РЕАБИЛИТАЦИЯ: ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ КАРТИРОВАНИЕ МОЗГА

Стандартные лечебные процедуры, применяемые после повреждения головного или спинного мозга, зачастую далеко не в полной мере учитывают индивидуальные особенности пациентов. А это имеет решающее значение для процесса реабилитации. Благодаря новым, более точным технологиям в области функционального картирования, могут быть определены не только анатомические особенности того или иного участка мозга, но и его функциональная значимость. Индивидуальный подход к лечению на основе четкого выявления сохранившихся связей в мозге человека является одним из наиболее перспективных для пациентов с повреждениями мозга и существенно повышает эффективность всей системы здравоохранения.

Современные системы нейровизуализации и функционального картирования позволяют эффективно выявлять особенности работы мозга после различных повреждений (инсульта, мозговой травмы и т.д.). При помощи неинвазивной стимуляции можно оценивать, насколько у человека сохранились те или иные психофизиологические способности. Например, было показано, что даже небольшой процент сохранившейся моторной коры играет ключевую роль в процессах восстановления пациента. Новое направление неразрывно связано с молекулярной медициной, во многом обеспечивающей развитие соответствующих инновационных технологий, базирующихся на клеточных, биомолекулярных, нейрофизиологических и системных методах и средствах профилактики, диагностики, лечения и реабилитации.

---

---

 

Эффекты   Повышение эффективности технологий нейрореабилитации   Восстановление трудоспособности людей, имеющее положительный эффект для экономики  Облегчение жизни людей, страдающих психическими заболеваниями   Увеличение продолжительности жизни людей   Новый уровень развития системы здравоохранения

Оценки рынка $3,2 млрд достигнет рынок устройств для нейрореабилитации к 2024 г. (2022 г. — $2,42 млрд; 2015 г. — ок. $900 млн). Ежегодные темпы роста с 2015 по 2024 гг. — 15,5%. На Северную Америку пришлось 42% всего объема рынка в 2015 г.

Драйверы и барьеры   Рост доступности систем функционального картирования (ЭЭГ, ЭМГ, ТМС, ТЭС)     Создание новых алгоритмов онлайн-обработки биоэлектрической активности   Рост спроса на услуги персонализированной медицины     Отсутствие единых стандартов и платформ для мониторинга функциональных состояний человека     Повышение требований к квалификации медицинских работников

---

---

Международные научные публикации

Международные патентные заявки

Уровень развития технологии в России «Заделы» – наличие базовых знаний,  компетенций, инфраструктуры, которые могут быть использованы для форсированного развития  соответствующих направлений исследований.