The post-stroke cognitive impairment syndrome (PSCI) develops in 10-80% cases of ischemic stroke and leads to a significant patients' quality of life impairment. The standard program of cognitive rehabilitation includes nootropic agents therapy and neuro-cognitive training. The additional various methods of non-invasive brain stimulation (NIBS) application can improve the results of PSCI rehabilitation.
Purpose of the study: Studying the different variants of NIBS influence on synaptic neuroplasticity in the early recovery period after ischemic stroke.
Material and methods: The rehabilitation of 62 patients with PSCI syndrome after ischemic stroke outcomes were studied. The patients were assigned to 5 groups. Patients from the control group underwent standardized nootropic therapy and course sessions with a neuropsychologist. The rest of the patients were divided into 4 groups, in which, in addition to the basic program of cognitive rehabilitation, different options for the course use of NIBS were used: photochromotherapy (PCT) with narrow-band optical radiation (NOR) with a wavelength of 530 nm (green light); rhythmic transcranial magnetic stimulation (rTMS) with a low-intensity high-frequency running pulsed magnetic field; infrared radiation with a wavelength of 1-56 microns, modulated by terahertz frequencies (IRMT); bioacoustic correction (BAC). We analyzed the dynamics of changes in scores of MMSE scales, FAB, Roshchina. In order to assess the effect of NIBS on neuroplasticity, the concentrations of BDNF and antibodies to the NR2 fragment of the NMDA receptor were evaluated before and after the completion of the rehabilitation course.
Results: Concentration values of antibodies to the NR2 subunit of the NMDA receptor in all groups remained consistently above the norm (more than 2 ng/ml) throughout the entire course of rehabilitation. Differences between groups in the dynamics of BDNF concentration in the peripheral blood were revealed. There was a significant (p<0.05) decrease in its concentration by almost 2 times by the end of rehabilitation course in control group. In the rTMS and IRMT groups, a decrease in the BDNF concentration was also recorded in dynamics, which, however, did not reach a significant level. There was no decrease in BDNF levels in the BAC group. There was an increase of this level in the PCT group.
Conclusion: The use of different types of NIBS in the program of cognitive rehabilitation of patients with PSCI syndrome contributes to an increase in the rehabilitation potential due to the activation of neurotrophin-mediated synaptic neuroplasticity. Green light PCT and BAC have the greatest effect on increasing neuroplasticity after ischemic stroke.
Синдром постинсультных когнитивных нарушений (ПИКН) развивается в 10—80% случаев ишемического инсульта и ведет к значимому нарушению качества жизни пациентов. Стандартная программа когнитивной реабилитации включает в себя применение ноотропных препаратов и нейрокогнитивные тренинги. Дополнительное использование различных методик неинвазивной стимуляции головного мозга (НСГМ) может улучшить результаты реабилитации ПИКН.
Цель исследования: Изучение влияния разных вариантов НСГМ на синаптическую нейропластичность после ишемического инсульта в раннем восстановительном периоде.
Материал и методы: Изучены результаты реабилитации 62 пациентов с синдромом ПИКН, перенесших ишемический инсульт. Больные были разделены на 5 групп. В контрольной группе пациентам проводили стандартизированную ноотропную терапию и курсовые занятия с нейропсихологом. Остальные пациенты были разделены на 4 группы, в которых в дополнение к базовой программе когнитивной реабилитации использовали разные варианты курсового применения НСГМ: фотохромотерапию (ФХТ) узкополосным оптическим излучением (УОИ) с длиной волны 530 нм (зеленый свет); ритмическую транскраниальную магнитную стимуляцию (рТМС) низкоинтенсивным высокочастотным бегущим импульсным магнитным полем; инфракрасное излучение с длиной волны 1—56 мкм, модулированное терагерцевыми частотами (ИИМТ); биоакустическую коррекцию (БАК). Анализировали динамику изменения баллов по шкалам MMSE, FAB, Рощиной. С целью оценки влияния НСГМ на нейропластичность оценивали концентрации BDNF и антител к фрагменту NR2 рецептора NMDA до начала и после завершения курса реабилитации.
Результаты: Значения концентрации антител к NR2-субъединице NMDA-рецептора во всех группах оставались стабильно выше нормы (более 2 нг/мл) на протяжении всего курса реабилитации. Выявлены отличия между группами в динамике концентрации в периферической крови BDNF. В контрольной группе отмечено достоверное (p<0,05) снижение его концентрации почти в 2 раза к окончанию курса реабилитации. В группах рТМС и ИИМТ также зарегистрировано снижение концентрации BDNF в динамике, которое, однако, не достигало достоверного уровня. В группе БАК не установлено снижения уровня BDNF. В группе ФХТ имело место его повышение.
Заключение: Применение в программе когнитивной реабилитации пациентов с синдромом ПИКН разных вариантов НСГМ способствует повышению реабилитационного потенциала за счет активации нейротрофин-опосредованной синаптической нейропластичности. Наибольшим эффектом в отношении повышения нейропластичности после ишемического инсульта обладают ФХТ зеленым светом и БАК.
Keywords: BDNF; cognitive recovery; infrared radiation; non-invasive brain stimulation; photobiomodulation; physiotherapy; post-stroke cognitive impairment; transcranial magnetic stimulation.