В настоящее время нарушение равновесия и неустойчивость при ходьбе являются одними из самых частых причин обращений за помощью в медицинские организации. С возрастом распространенность данных жалоб неуклонно растет: согласно данным литературы, 35% людей в возрасте 40 лет и старше имеют те или иные расстройства равновесия, учащение эпизодов падений и снижение качества жизни [1]. Такие пациенты часто сталкиваются с появлением чувства страха перед улицей, что способствует социальной изоляции и в конечном итоге зависимости от посторонней помощи [1, 2].
Причин неустойчивости при ходьбе много, нередко они связаны с патологией неврологического профиля (полинейропатиями, мозжечковой атаксией, болезнью Паркинсона, нейродегенеративными заболеваниями головного мозга и др.), но стойкое нарушение равновесия при ходьбе может быть и следствием патологии внутреннего уха — двусторонней вестибулопатии (ДВП). Двусторонняя вестибулопатия — это состояние, при котором значительно снижена или полностью отсутствует функция периферических вестибулярных структур (полукружных каналов, отолитовых органов и вестибулярной порции преддверно-улиткового нерва) обоих ушей. Помимо нарушения равновесия ДВП нередко сопровождается затуманенностью зрения при движениях головы или ощущением скачущего изображения во время любой двигательной активности, так называемой динамической осциллопсией. Ее возникновение при движениях головы обусловлено нарушением взаимодействия вестибулярных рецепторов и глазодвигательных мышц, которое в норме обеспечивает стабилизацию взора. В состоянии покоя без движений головой осциллопсия отсутствует, зрение восстанавливается. Двусторонняя вестибулопатия не всегда сопровождается одновременным снижением вестибулярной функции и слуха, а в связи с шаткостью и нарушением зрения пациенты могут длительное время обследоваться и лечиться у невролога, офтальмолога и терапевта [3].
Этиология ДВП разнообразна: воздействие ототоксичных препаратов (аминогликозиды, хинины, цитостатики и др.), аутоиммунные заболевания внутреннего уха, двусторонний вестибулярный нейронит, двусторонняя болезнь Меньера, нейродегенеративные заболевания с вовлечением периферических вестибулярных структур, наследственные заболевания и др. Несмотря на множество причин, в настоящее время в 50% случаев этиология ДВП остается неизвестной и считается идиопатической [4].
Основным методом лечения пациентов с двусторонней вестибулярной гипофункцией является физическая вестибулярная реабилитация, основанная на применении специфических упражнений, потенцирующих процессы центральной компенсации [5]. С целью улучшения постуральной устойчивости исследователи предпринимают попытки использовать различные устройства сенсорного замещения или сенсорного усиления (аугментации), которые усиливают существующие или добавляют новые сенсорные модальности, участвующие в поддержании равновесия. Однако эти варианты лечения, основанные на мультисенсорной интеграции, несмотря на определенную эффективность, не в состоянии вернуть отсутствующие вестибулярные рецепторы, поэтому наиболее перспективным в этом отношении является применение методов электрической вестибулярной стимуляции (ЭВС) [6].
С момента открытия L. Galvani в 1791 г. влияния электрического тока на сокращаемость мышц нижних конечностей у лягушки электрическая стимуляция стала одним из наиболее популярных методов в нейронауке. В стремлении раскрыть природу воздействия электрической стимуляции ученые стали пропускать токи через различные части тела и обнаружили, что стимуляция током глаза вызывает зрительные ощущения. Впоследствии многие другие исследователи продолжили изучение эффектов ЭВС. Одним из важных результатов этих исследований стало доказательство схожести ответа ампулярного и отолитового рецепторов на естественную и электрическую стимуляцию вестибулярного нерва [7]. В 60-х годах XX века проведено основополагающее исследование по изучению электрической возбудимости отдельных ветвей вестибулярного нерва и возникающих при этом направленных специфических движений глаз, головы и тела [8]. Впоследствии электростимуляцию вестибулярных структур начали активно применять в фундаментальной науке для изучения физиологии и патофизиологии вестибулярной системы. Электрическая вестибулярная стимуляция активирует вестибулярные афференты без двигательной активности с минимальным включением других сенсорных систем (например, зрения, соматосенсорных рецепторов). Использование ЭВС позволило изучить особенности вестибулярных проводящих путей, например роль нейронального интегратора скоростей [9], взаимосвязь определенных клеток вестибулярных ядер и вегетативной нервной системы [10]. Таким образом, ЭВС позволила значительно расширить знания об устройстве вестибулярных проводящих путей, а впоследствии превратилась в перспективное направление для лечения пациентов с ДВП.
В настоящее время, по данным литературных источников, известно о трех направлених применения ЭВС при вестибулярных нарушениях: это вестибулярная костимуляция с кохлеарным имплантатом (КИ), ЭВС вестибулярным имплантатом (ВИ) и шумовая гальваническая вестибулярная стимуляция (шГВС).
Вестибулярная костимуляция с кохлеарным имплантатом. В основе механизма вестибулярной костимуляции лежит теория распространения возбуждения, которая предполагает, что токи, генерируемые КИ, могут распространяться на окружающие нейронные структуры и ткани. В течение многих лет сделаны многочисленные сообщения о вестибулярной костимуляции. В 1982 г. L.S. Eisenberg и соавт. [11] при исследовании возможного негативного влияния одноканального КИ на вестибулярную систему выявили, что использование КИ может улучшить постуральную устойчивость, но только в момент включения и выключения КИ. Позже M.L. Bance и соавт. описали случай, в котором при включении многоканального КИ удалось индуцировать нистагм, направленный в сторону имплантации [12]. Другие исследователи на фоне использования КИ отмечали улучшение постуральной устойчивости и походки, а также восприятия вертикали, однако наряду с этим пациенты ощущали подергивание лицевых мышц, после корректировки настроек КИ за счет снижения интенсивности стимуляции вместе с подергиванием лица исчезало и улучшение равновесия [13]. В настоящее время многие исследовательские группы изучают возможное влияние КИ на вестибулярную функцию [14]. Следует отметить, что пока отсутствует единообразие результатов как внутри исследований, так и между ними. Таким образом, в настоящий момент можно сделать вывод, что КИ воздействует на вестибулярную функцию, однако возможность применения данной стимуляции для улучшения вестибулярной рецепции еще предстоит определить.
Вестибулярная имплантация. J.T. Rubinstein и соавт. разработали вестибулярный нейростимулятор — устройство для борьбы с симптомами, вызванными болезнью Меньера [15]. В основу конструкции вестибулярного стимулятора положен коммерческий КИ, который модифицирован для афферентной стимуляции полукружных каналов. В этом клиническом исследовании электродная решетка имплантировалась в перилимфатическое пространство полукружного канала с целью стимуляции данного канала и его афферентов. Выбор такого хирургического подхода обусловлен тем, что интактный эндолимфатический проток повышает вероятность сохранения остаточной вестибулярной функции. Пока положительные результаты получены только у одного пациента с приступом вращательного головокружения продолжительностью 1 ч [16], которому при включении имплантата удалось купировать пароксизм, однако вестибулярная имплантация в итоге привела к полной потере вестибулярной функции и к частичной потере слуха со стороны имплантации.
Вестибулокохлеарная имплантация. Исследователи из Женевы и Маастрихта во время интраоперационных экспериментов показали, что электрическая стимуляция ампулярного нерва отдельными электродами может успешно вызывать движения глаз или электрически вызванный вестибулоокулярный рефлекс (эВОР) [17]. На основании этих предварительных результатов модифицирован и имплантирован КИ вблизи афферентов полукружных каналов. По данным литературы, 13 пациентам с двусторонней вестибулярной арефлексией до 2019 г. проведена имплантация с использованием экстралабиринтной или интралабиринтной хирургической техники [18]. Все эти пациенты либо были глухими, либо имели высокую степень нейросенсорной тугоухости с двух сторон. Стимуляция вестибулокохлеарного имплантата приводила к появлению частотно-специфического эВОР. Клинически выявлено улучшение походки и динамической остроты зрения.
Эти же авторы изучили эффект сочетания естественно вызванного углового ВОР (уВОР), генерируемого остаточной вестибулярной функцией, с его электрически вызванным эквивалентом — эВОР, предъявляемым с частотой 400 имп/с, от КИ [19]. Сделан следующий вывод: эВОР и уВОР сочетаются нелинейно, более сильный компонент (эВОР или уВОР) определяет характеристики комбинированного ВОР, при инверсии модели стимуляции посредством изменения положения гироскопа происходило снижение амплитуды результирующего ВОР, так как искусственный ВОР частично подавлял остаточный уВОР. В результате исследования авторами высказано предположение, что вестибулокохлеарный имплантат может действовать как вестибулярный стимулятор. До настоящего времени данная модель вестибулокохлеарнного имплантата задействована только в лабораторных условиях.
Мультиканальный вестибулярный имплантат. C.C. Della Santina и соавт. разработали многоканальный ВИ (МВИ), который имеет встроенные гироскопы и акселерометры, способные воспринимать и кодировать трехмерные вращения и линейные ускорения [20]. Однако в силу административных ограничений, не позволивших имплантировать электроды для стимуляции отолитовых рецепторов, 8 пациентам имплантирована версия МВИ для стимуляции только полукружных каналов. Таким образом, впервые получен трехмерный ВОР при стимуляции более чем одного полукружного канала, а также проведена длительная стимуляция, период наблюдения которой составил от 6 мес до 1 года (пациенты ходили с включенным имплантатом как в клинике, так и вне ее). У всех 8 пациентов слух на имплантированной стороне частично утерян [21]. Электрическая стимуляция афферентов полукружных каналов приводила к ощущению движения, активации вестибулоцервикального рефлекса, субъективному и объективному улучшению постурального контроля и походки. Комплексный эффект стимуляции полукружных каналов на систему равновесия авторы объясняют нейронной конвергенцией первичных вестибулярных афферентов с общими центральными нейронами.
Гальваническая вестибулярная стимуляция. Перспективным направлением в реабилитации пациентов с ДВП является шумовая гальваническая вестибулярная стимуляция (шГВС). Преимуществами методики в отличие от ВИ являются ее неинзвазивность и возможность одновременной стимуляции обоих ушей. [22, 23]. Точный механизм действия ГВС пока неизвестен, но, по данным исследователей, шГВС может улучшить постуральную устойчивость и ВОР благодаря, вероятно, явлениям стохастического резонанса (СР) [24]. СР — явление усиления периодического сигнала под действием шума определенной интенсивности. Впоследствии создана математическая теория, которая дает фундаментальное обоснование и обобщает подобные феномены, присущие любым нелинейным системам. Одной из областей, в которых нашла применение эта теория, является деятельность нейронов, то есть при определенном внешнем воздействии, сочетающем периодический сигнал и шум, удается стимулировать нейрофизиологические процессы. Так, слабый сигнал от вестибулярных рецепторов под действием шГВС усиливается посредством добавления небольшого шумового гальванического тока определенной амплитуды и частоты, снижая порог возбуждения вестибулярных афферентных нейронов. Но ответ нейрона зависит от параметров шумового сигнала: оптимальные параметры шума будут усиливать полезный сигнал, слишком слабый шумовой сигнал не будет иметь никакого эффекта, а слишком интенсивный шумовой сигнал будет забивать полезный сигнал [25].
Действие шГВС всесторонне изучается как на здоровых добровольцах, так и на пациентах с ДВП, болезнью Паркинсона, рассеянным склерозом. Доказано, что эта процедура безопасна и имеет редкие побочные эффекты, преимущественно в виде легкого покалывания кожи в месте соприкосновения электрода [26, 27].
Исследования на здоровых добровольцах с депривацией зрения и снижением проприоцепции показали, что подпороговая шГВС может улучшить постуральную устойчивость. В стойке на вспененном коврике с закрытыми глазами происходит снижение амплитуды и скорости раскачивания центра тяжести, а также уменьшение среднеквадратического значения линейного медиально-латерального ускорения головы и туловища и передне-заднего ускорения головы [28, 29]. Интересно, что положительный эффект, наблюдаемый в работе, возникал только при использовании электродов малого размера — 3 см2, а не 35 см2, что может быть объяснено более высокой плотностью тока и непосредственной направленностью его действия на структуры внутреннего уха при применении таких электродов.
При исследовании эффективности шГВС при ходьбе у здоровых добровольцев и пациентов с ДВП в условиях со зрительным контролем и в темноте выяснено, что шГВС существенно улучшает ходьбу у пациентов с ДВП, особенно в условиях депривации зрения [30].
J. Eder и соавт. исследовали эффективность одновременного использования вестибулярной реабилитации и гальванической стимуляции. Согласно данным исследования, одновременное применение этих методов не имело синергического действия и, по мнению авторов, шГВП может быть использована как отдельная методика либо при повседневной активности в обычной жизни пациента [31].
C. Fujimoto и соавт. изучили влияние шГВС на походку у здоровых людей [32]. Отмечено увеличение скорости походки и длины шага, а также уменьшение времени шага в широком диапазоне интенсивности стимуляции, когда участники ходили по ровной поверхности с открытыми глазами и с предпочтительной для них скоростью. Еще в одном исследовании здоровые участники выполняли тест функциональной мобильности с шГВС или плацебо-стимуляцией [33]. Тест представляет собой полосу препятствий на мягкой вспененной поверхности, значительно снижающей функцию проприоцептивных рецепторов стоп. Для депривации зрения участники исследования надевали очки с линзами, которые переворачивали поля зрения (верх/низ). Таким образом, доминирующим сенсорным каналом для поддержания равновесия становилась вестибулярная система. У большинства испытуемых под действием шГВС происходила быстрая адаптация к условиям сенсорной депривации по сравнению с участниками, которым проводилась плацебо-стимуляция. Авторы делают вывод, что шГВС снижает порог возникновения вестибулоспинальных рефлексов; в дальнейшем это может быть применено как метод лечения пациентов с нарушениями походки, частыми падениями, например при полинейропатиях различной этиологии, болезни Паркинсона, гипорефлексии вестибулярных рецепторов [34].
При исследовании влияния шГВС на ВОР и корреляции этого эффекта с влиянием шГВС на раскачивание тела у здоровых добровольцев выявлено, что при амплитуде стимуляции 0,2 мА происходит значительное снижение регрессионного gain, а при амплитуде 0,6 мА увеличивается длина статокинезиограммы, однако корреляция между этими двумя параметрами не обнаружена [35]. J.M. Serrador и соавт. определили, что шГВС в диапазоне от 0 до 2 Гц влияет на усиление реакции противовращения глазных яблок в ответ на наклоны головы в темноте. При шГВС увеличение ответа реакции противовращения глазных яблок в наибольшей степени наблюдалось у пожилых лиц по сравнению с молодыми людьми [36].
В ряде работ проведено исследование влияния шГВС на высшие вестибулярные функции, такие как пространственная ориентация и навигация [37]. A. Keywan и соавт. изучали влияние шГВС на распознавание направления движения в сравнении с мнимой стимуляцией [38]. Исследование проводилось с использованием кресла, установленного на платформе с шестью градусами свободы (то есть на нем возможны были движения вперед/назад, вверх/вниз, влево/вправо, а также повороты Эйлера вокруг каждой из трех взаимно перпендикулярных осей). На кресле испытуемые сидели с зафиксированной головой и в маске для исключения зрительного контроля. По данным исследования, шГВС приводила к улучшению восприятия направления движения в плоскости поворота. Эффекта последействия шГВС авторы не заметили.
Все больше данных свидетельствуют о том, что вестибулярная система влияет на различные когнитивные функции [39]. У людей с ДВП наблюдаются нарушения пространственной и кратковременной памяти, а также ухудшается способность выполнять мысленные преобразования, связанные с изображениями тел и частей тела. Таким образом, целесообразно рассмотреть вопрос о том, может ли шГВС способствовать развитию этих способностей у здоровых людей. Предварительные исследования показывают, что шГВС улучшает когнитивные способности. Например, в одной из работ продемонстрировано, что при применении шГВС по сравнению с мнимой и прямой ГВС постоянным током ускоряется процесс воспроизведения образа знакомого лица [40]. Есть данные, что шГВС способствует выполнению заданий на пространственную память как у мужчин, так и у женщин, но, по-видимому, в зависимости от пола усиливает разные аспекты. Например, у мужчин повысилась чувствительность к сигналам, связанным с габаритами и местоположением. У женщин шГВС повышал чувствительность только к пространственной информации, зависящей от габаритов. В конечном счете необходимо провести дополнительные исследования влияния шГВС на когнитивные способности.
И наконец, в недавнем экспериментальном исследовании на крысах с острой ДВП при помощи ПЭТ/КТ с фтордезоксиглюкозой выявлена широкая модуляция мозговой активности у животных, вызванная нГВС, которая охватывала проводящие пути в стволе, мозжечке, мультисенсорной коре и базальных ганглиях в течение всего периода наблюдения после двусторонней лабиринтэктомии [41]. Параллельная поведенческая оценка опорно-двигательного аппарата продемонстрировала положительный эффект лечения нГВС на сенсорно-атаксические изменения походки, особенно на ранней стадии восстановления после лабиринтэктомии. Вызванные стимуляцией улучшения опорно-двигательного аппарата в конечном итоге связаны с реакцией мозговой активности нГВС в стволе мозга, двигательных и лимбических сетях полушарий.
Несмотря на позитивную оценку мирового сообщества, воздействие шГВС на периферическую вестибулярную систему еще не нашло применения в широкой практике лечения пациентов с вестибулярной гипофункцией. Остается много вопросов относительно алгоритма проведения шГВС, подбора адекватных параметров стимуляции. Так, в опубликованных работах встречаются различные частотные диапазоны шумового сигнала. Выбор объясняется частотными характеристиками движения головы, физиологией вестибулярной системы или функцией центральной нервной системы (ЦНС). Частотный диапазон 0—30 Гц считается естественным для вестибулярной системы и, как предполагается, стимулирует вестибулярные волосковые клетки [42, 43]; а для стимуляции ЦНС используют более широкий частотный диапазон — 0—640 Гц. Разные авторы сравнивали частотные диапазоны при стимуляции шГВС и обнаружили, что существенной разницы в показателях равновесия между стимуляцией в диапазонах от 0—2 Гц и от 0—30 Гц не было [43, 44]. S.P. Stefani и соавт. отмечают, что процентное улучшение равновесия было значительно больше для частот 0—30 Гц по сравнению с 0,1—640 Гц [45]. Однако в небольшом количестве исследований подчеркиваются трудности, связанные с определением оптимальных параметров стимуляции. Амплитуда стимула является наиболее важным параметром, при шГВС она обычно подпороговая, то есть не вызывает какой-либо значимой вестибулярной (движение) или кожной реакции. Амплитуда должна быть установлена на таком уровне, который усиливает подпороговый нейронный сигнал, не мешая способности проводящих путей обнаруживать надпороговые сигналы. Для улучшения постурального контроля авторы различных публикаций использовали амплитуды стимула шГВС от 0,1 до 1,2 мА. Подбор амплитуды осуществляли различными способами: 1) эмпирически — для всей группы пациентов; 2) по степени улучшения показателей стабилометрии при разных амплитудах стимуляции; 3) по пороговой амплитуде синусоидальной ГВС, приводящей к ощущению движения (значение этой амплитуды затем переносили на шумовой стимул ГВС); 4) посредством определения порога кожной чувствительности к стимулу, 80—83% от которого затем подавали пациенту в качестве рабочей амплитуды.
Последний метод самый спорный, так как связь между чувствительностью кожи и вестибулярной перцепцией не установлена. Таким образом, на данный момент не существует какого-то одного достоверного метода настройки амплитуды сигнала для конкретного человека, в то время как индивидуализация амплитуды стимула представляется важной, особенно для пациентов с ДВС, которым при использовании нГВС для получения ответа, очевидно, необходима более интенсивная стимуляция.
Все авторы сходятся во мнении, что улучшение равновесия возникает сразу после включения оптимального по параметрам стимула, так что перспективы использования шГВС в качестве прибора для хронического ношения типа ортеза очень велики. Однако на настоящий момент нет понимания относительно количества сеансов стимуляции и оптимальной длительности одного сеанса. Есть данные, касающиеся эффекта последействия: значительное улучшение равновесия наблюдалось через 10 мин [46] и через 30 мин после стимуляции, причем после 30-минутного периода стимуляции улучшение сохранялось в течение 3 ч [47].
Таким образом, методы ЭВС представляют собой обширное и перспективное направление в лечении пациентов с ДВП, а методика шГВС является наиболее простой в исполнении, неинвазивной и доступной для применения в практической медицине. Исследование эффектов шГВС, подбор оптимального алгоритма использования этой методики с учетом параметров самого стимула, оптимального дозирования стимуляции изолированно или в сочетании с вестибулярной реабилитацией, а возможно, и хронического применения стимула для поддержания равновесия является актуальной задачей для расширения реабилитационных возможностей пациентов с ДВП.
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.