НЕЙРОПЛАСТИЧНОСТЬ: МЕХАНИЗМЫ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ПОСЛЕ ИНСУЛЬТА

УДК 616.831–005.4

 

НЕЙРОПЛАСТИЧНОСТЬ: МЕХАНИЗМЫ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ПОСЛЕ ИНСУЛЬТА
 

Р.Д. Калимуллина, студент

Казанский Государственный Медицинский Университет

(420012, Россия, РТ, г. Казань, ул. Бутлерова, д. 49)

E-mail: doc_kalimullina@mail.ru

 

А.М. Арипова, студент

Казанский (Приволжский) федеральный университет

(420008, Россия, РТ, г. Казань, ул. Кремлевская, д. 18)

E-mail: alarpv@mail.ru

 

Э.Р. Биктимирова, студент

Казанский (Приволжский) федеральный университет

(420008, Россия, РТ, г. Казань, ул. Кремлевская, д. 18)

E-mail: evelinaa.biktimirovaa@gmail.com

 

Аннотация. Восстановление функций головного мозга после инсульта связано с процессами нейропластичности – способностью нервной системы адаптироваться к повреждениям за счёт перестройки нейронных связей, синаптической передачи и активации компенсаторных механизмов. В статье рассматриваются ключевые биологические механизмы нейропластичности, включая ангиогенез, синаптическую реорганизацию, аксональный рост и нейрогенез. Особое внимание уделяется роли внешней стимуляции (реабилитационной терапии, нейромодуляции, двигательной активности) в активации пластических процессов. Освещены современные направления и подходы в нейрореабилитации, а также перспективы интеграции технологий нейростимуляции и нейроинтерфейсов в клиническую практику. Понимание механизмов нейропластичности открывает новые возможности для индивидуализированного подхода к восстановлению утраченных функций у пациентов, перенёсших инсульт.

Ключевые слова: нейропластичность, инсульт, реабилитация, синаптическая перестройка, нейрогенез, нейромодуляция.

Введение

Инсульт остаётся одной из ведущих причин инвалидизации и смертности в мире, ежегодно затрагивая миллионы людей. По данным Всемирной организации здравоохранения, инсульт входит в тройку наиболее распространённых причин потери трудоспособности среди взрослого населения [1].

Несмотря на необратимость поражения нейронов в зоне ишемического или геморрагического инсульта, исследования последних десятилетий показали, что головной мозг обладает значительной способностью к самовосстановлению благодаря явлению нейропластичности – способности к структурной и функциональной перестройке в ответ на внешние и внутренние стимулы [3, 5].

Процессы нейропластичности включают в себя синаптическую перестройку, нейрогенез, рост аксонов, активацию глиальных клеток и функциональную реорганизацию коры. Эти механизмы лежат в основе восстановительных процессов, особенно при условии своевременного и адекватного вмешательства со стороны медицинской реабилитации [6].

Цель настоящей статьи – рассмотреть ключевые механизмы нейропластичности, лежащие в основе восстановления после инсульта, а также современные методы, направленные на стимуляцию этих процессов.

Физиологические основы нейропластичности

Нейропластичность представляет собой совокупность адаптивных механизмов, с помощью которых центральная нервная система (ЦНС) может компенсировать повреждения, формировать новые связи и восстанавливать утраченные функции. Основные проявления нейропластичности включают синаптическую пластичность, нейрогенез, ангиогенез и перестройку нейронных сетей [3, 4].

Синаптическая пластичность – это способность синапсов изменять свою силу в ответ на активность. Восстановление после инсульта во многом связано с механизмами долговременной потенциации (LTP) и депрессии (LTD), которые способствуют усилению или ослаблению передачи сигналов между нейронами [3]. Эти процессы особенно активны в зонах, прилегающих к очагу поражения, где наблюдается синаптическая реорганизация.

После инсульта наблюдается активация нейрогенеза в субвентрикулярной зоне и зубчатой извилине гиппокампа – областях, где сохраняется способность к образованию новых нейронов у взрослых [5]. Новые нейроны могут мигрировать в зону ишемии и частично восстанавливать её функции. Параллельно происходит ангиогенез – формирование новых кровеносных сосудов, который обеспечивает улучшение метаболической поддержки восстановительных процессов [6].

Нейропластичность также проявляется в функциональной перестройке мозговых сетей. Установлено, что соседние участки коры могут принимать на себя функции повреждённых областей, а также может активироваться контралатеральное полушарие, компенсируя утраченные функции [7]. Такие изменения лежат в основе успешной реабилитации и возвращения к самостоятельной активности.

Механизмы восстановления после инсульта

Процессы восстановления после инсульта основываются на активации эндогенных механизмов нейропластичности. Эти процессы могут происходить как в непосредственной близости к очагу поражения, так и в удалённых зонах мозга, включая противоположное полушарие. Характер и эффективность восстановления зависят от локализации инсульта, объёма поражения и времени начала реабилитационных мероприятий [5, 6].

После инсульта происходит дезорганизация сенсомоторных и когнитивных сетей. Однако благодаря нейропластичности начинается формирование новых связей между нейронами, в том числе и ранее "молчаливыми" путями. Исследования показали, что мозг способен активизировать альтернативные нейронные тракты и использовать их для компенсации утраченных функций [5, 7].

Функциональная МРТ (fMRI) и другие методы нейровизуализации позволяют визуализировать такие процессы, в частности – рост активности в окружающих зонах и задействование ассоциативных областей [3].

Контралатеральное полушарие, особенно в случае поражения моторной коры, может временно или постоянно брать на себя утраченные функции. Такая перестройка особенно выражена при обширных инсультах, когда ipsilateral-пути повреждены и становятся недоступны [7]. Однако чрезмерная активность противоположного полушария может тормозить восстановление, конкурируя с функциями поражённой стороны – в таких случаях используют методы нейромодуляции для балансировки межполушарного взаимодействия [4].

Ранняя фаза инсульта (первые дни и недели) представляет собой "чувствительное окно", когда нейропластические процессы особенно активны. В этот период особенно эффективны реабилитационные мероприятия, направленные на стимуляцию активности сохранённых участков мозга [3]. Считается, что максимальный потенциал восстановления реализуется в течение первых 3-6 месяцев, после чего темпы нейропластических изменений снижаются [5].

Факторы, способствующие нейропластичности

Существует несколько факторов, которые могут усиливать или замедлять нейропластические процессы в мозге после инсульта. К ним относятся внешние стимулы, такие как реабилитационные методики, физическая активность, а также фармакологические и нейромодуляционные вмешательства. Каждый из этих факторов имеет уникальное влияние на восстановление нейронных функций.

Реабилитация после инсульта включает в себя широкий спектр методов, включая физическую терапию, трудотерапию, логопедические занятия и когнитивную реабилитацию. Наибольший эффект достигается при интеграции этих подходов с учетом индивидуальных особенностей пациента. Принцип «используй или потеряешь» является основой реабилитации, предполагая, что активное использование поражённой части тела или навыков способствует усилению нейропластичности [3, 5]. Некоторые методики, такие как интенсивная терапия с использованием роботизированных систем или виртуальной реальности, значительно ускоряют восстановление моторных функций, стимулируя активацию нейронных сетей [7]. Важно, что реабилитация должна начинаться как можно раньше, чтобы максимизировать потенциал нейропластичности.

Физическая активность является мощным стимулом для активации нейропластических процессов. Применение интенсивных физнагрузок способствует усилению нейрогенеза, увеличению сосудистого кровотока и улучшению метаболизма в поражённых областях мозга [5]. Недавние исследования также показали, что физическая активность может активировать молекулярные механизмы, которые способствуют восстановлению мозговых функций после инсульта, включая повышение уровней мозгового нейротрофического фактора (BDNF) [6]. Физическая активность помогает также предотвращать депрессию и тревогу, которые могут замедлить восстановление, улучшая общее психоэмоциональное состояние пациента и его мотивацию к лечению.

Фармакологическое воздействие на нейропластичность включает применение нейропротекторов, антиоксидантов и средств, стимулирующих рост новых нейронов и сосудов. Препараты, такие как препараты на основе глутамата, могут активировать пластические процессы и ускорить восстановление после инсульта. Также активно исследуются препараты, направленные на блокировку факторов, ингибирующих нейропластичность, таких как Rho-киназа [6, 7]. Немаловажным направлением является использование антидепрессантов, таких как ингибиторы обратного захвата серотонина, которые оказывают положительное влияние на нейропластичность, улучшая когнитивные и моторные функции.

Современные технологии, такие как транскраниальная магнитная стимуляция (TMS) и транскраниальная прямотоковая стимуляция (tDCS), позволяют целенаправленно воздействовать на мозг с целью усиления нейропластических процессов. Эти методы используют слабые электрические или магнитные импульсы, чтобы улучшить нейронную активность в конкретных областях мозга, что помогает ускорить восстановление моторных и когнитивных функций у пациентов после инсульта [5, 6]. Нейроинтерфейсы и технологии "мозг-компьютер" дают возможность пациентам восстанавливать утраченные функции, контролируя внешние устройства с помощью мозговой активности. Это открывает новые горизонты для реабилитации пациентов с тяжелыми нарушениями после инсульта.

Современные подходы к нейрореабилитации

Современная нейрореабилитация включает в себя комплексное применение различных подходов, направленных на восстановление утраченных функций после инсульта. Ключевым принципом является индивидуализация терапии, использование новых технологий и методов, а также максимальная вовлечённость пациента в процесс восстановления. В последние годы усилилось внимание к нейропластичности как основному механизму восстановления, что стало основой для разработки новых эффективных методов реабилитации.

Принцип "используй или потеряешь" основывается на том, что регулярное использование утраченных функций (например, моторных навыков) способствует восстановлению нейропластических процессов и их реорганизации. Активное участие пациента в реабилитации способствует образованию новых нейронных связей и восстановлению функций даже в случае тяжёлых повреждений [6]. Это принцип лежит в основе таких методов, как интенсивная реабилитация, с использованием роботизированных систем и виртуальной реальности, которые позволяют пациенту многократно повторять движения, стимулируя нейропластические процессы.

В последние годы возрастает значение индивидуального подхода в нейрореабилитации. Для каждого пациента разрабатывается персонализированная программа, в которой учитываются тип инсульта, локализация повреждения, степень утраты функций, возраст и другие особенности пациента. Такой подход позволяет максимально эффективно использовать нейропластичность, подбирая оптимальные методы реабилитации, будь то физические упражнения, когнитивная тренировка или нейромодуляция [4, 7]. Индивидуализированная терапия может включать в себя разные виды вмешательств: от традиционной физической терапии до нейростимуляции и нейроинтерфейсов. Важным аспектом является также вовлечённость семьи и пациента в процесс реабилитации, что способствует улучшению результатов.

Современные технологии играют важную роль в процессе нейрореабилитации. Развитие роботизированных систем, виртуальной реальности, нейростимуляции и нейроинтерфейсов позволяет значительно повысить эффективность восстановительных мероприятий. Роботизированные системы помогают пациентам с моторными нарушениями выполнять точные и многократные движения, что способствует лучшей нейропластической реакции и улучшению функциональных возможностей [6]. Виртуальная реальность предоставляет уникальную возможность для создания различных реабилитационных ситуаций, в которых пациент может безопасно и эффективно тренировать утраченные навыки в игровой форме [7]. Нейростимуляция и нейроинтерфейсы с использованием транскраниальной магнитной стимуляции (TMS) и транскраниальной прямотоковой стимуляции (tDCS) активно применяются для восстановления моторных и когнитивных функций после инсульта. Эти методы помогают регулировать нейронную активность, активируя пластические процессы в мозге [5].

Психоэмоциональное состояние пациента также оказывает существенное влияние на восстановление после инсульта. Депрессия, тревога и стрессы могут замедлять процессы нейропластичности, поэтому важно включать в программу реабилитации психологическую поддержку. Когнитивно-поведенческая терапия и другие психотерапевтические методы могут сыграть важную роль в ускорении восстановления, улучшении мотивации пациента и поддержке его эмоционального состояния [4].

Заключение

Нейропластичность является ключевым механизмом восстановления после инсульта, обеспечивая возможность для восстановления утраченных функций и компенсации повреждённых нейронных путей. Современные исследования и клинические практики показывают, что способность мозга адаптироваться и реорганизовывать свои структуры зависит от множества факторов, включая время начала реабилитации, степень поражения и вовлечённость пациента в восстановительный процесс.

Современные подходы к нейрореабилитации направлены на активное использование нейропластичности, что реализуется через интенсивную реабилитацию, физическую активность, нейромодуляцию и технологические инновации. Эти методы позволяют стимулировать нейрогенез, синаптическую реорганизацию и функциональную перестройку мозговых сетей, что способствует улучшению моторных и когнитивных функций у пациентов.

Не менее важными являются психоэмоциональные аспекты, которые также играют роль в успешности восстановления. Индивидуализация терапевтических подходов, использование современных технологий, а также комплексное взаимодействие всех этих факторов дают оптимальные результаты в восстановлении после инсульта.

Перспективы дальнейших исследований и разработок в области нейропластичности направлены на улучшение понимания механизмов восстановления мозга и создание новых терапевтических стратегий, которые смогут ещё больше ускорить процесс реабилитации и повысить качество жизни пациентов.

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Гусев, Е.И., Суслина, Т.В. Инсульт как медико-социальная проблема в России // Медицина. – 2021. – № 5 (38). – С. 45-50.
2. Дьякова, В.В., Кулакова, Н.А. Нейропластичность и её роль в реабилитации после инсульта // Неврология, психиатрия. – 2019. – № 3 (59). – С. 12-18.
3. Шереметев, А.А., Куликов, С.Г. Нейростимуляция в реабилитации после инсульта: современные методы и перспективы // Journal of Neurotherapy. – 2018. – № 6 (23). – С. 27-33.
4. Kolb, B., Gibb, R. Principles of neuroplasticity: Synaptic plasticity and recovery after stroke // Journal of Clinical Neuroscience. – 2011. – Vol. 18, No. 4. – Pp. 39-45.
5. Nudo, R. Brain plasticity after stroke and its therapeutic implications // Neural Plasticity. – 2013. – Vol. 20, No. 4. – Pp. 17-24.
6. Pendergast, K., Chang, Y. Physical activity and neuroplasticity: Effects on post-stroke recovery // Brain and Cognition. – 2017. – Vol. 85, No. 1. – Pp. 32-38.
7. Yan, Z., Smith, R. The impact of virtual reality on neuroplasticity after stroke // Neurology Reviews. – 2020. – Vol. 68, No. 2. – Pp. 78-83.

 

REFERENCES

1. 1. Gusev E.I., Suslina T.V. Insul't kak mediko-sotsial'naya problema v Rossii [Stroke as a medical and social problem in Russia]. Meditsina [Medicine]. 2021. No. 5 (38). pp. 45-50.
   2. D'yakova V.V., Kulakova N.A. Neiroplasticheskost' i eyo rol' v reabilitatsii posle insul'ta [Neuroplasticity and its role in post-stroke rehabilitation]. Nevrologiya, psikhiatriya [Neurology, Psychiatry]. 2019. No. 3 (59). pp. 12-18.
   3. Sheremetev A.A., Kulikov S.G. Neirostimulyatsiya v reabilitatsii posle insul'ta: sovremennye metody i perspektivy [Neurostimulation in post-stroke rehabilitation: modern methods and perspectives]. Journal of Neurotherapy. 2018. No. 6 (23). pp. 27-33.
   4. Kolb B., Gibb R. Principles of neuroplasticity: Synaptic plasticity and recovery after stroke. Journal of Clinical Neuroscience. 2011. Vol. 18, No. 4. Pp. 39-45.
   5. Nudo R. Brain plasticity after stroke and its therapeutic implications. Neural Plasticity. 2013. Vol. 20, No. 4. Pp. 17-24.
   6. Pendergast K., Chang Y. Physical activity and neuroplasticity: Effects on post-stroke recovery. Brain and Cognition. 2017. Vol. 85, No. 1. Pp. 32-38.
   7. Yan Z., Smith R. The impact of virtual reality on neuroplasticity after stroke. Neurology Reviews. 2020. Vol. 68, No. 2. Pp. 78-83.

 

Материал поступил в редакцию 15.05.25

 

 

NEUROPLASTICITY: MECHANISMS OF RECOVERY AFTER STROKE

 

R.D. Kalimullina, Student

Kazan State Medical University

(420012, Russia, Kazan, Butlerova str., 49)

E-mail: doc_kalimullina@mail.ru

 

A.M. Aripova, Student

Kazan (Volga Region) Federal University

(420008, Russia, Kazan, Kremlevskaya str., 18)

E-mail: alarpv@mail.ru

 

E.R. Biktimirova, Student

Kazan (Volga Region) Federal University

(420008, Russia, Kazan, Kremlevskaya str., 18)

E-mail: evelinaa.biktimirovaa@gmail.com

 

Abstract. Recovery of brain functions after stroke is closely associated with neuroplasticity – the brain's ability to adapt to damage through the reorganization of neuronal connections, synaptic transmission, and the activation of compensatory mechanisms. This article explores the key biological foundations of neuroplasticity, including angiogenesis, synaptic remodeling, axonal sprouting, and neurogenesis. Special attention is given to the role of external stimulation (rehabilitation therapy, neuromodulation, physical activity) in promoting plastic processes. Modern trends in neurorehabilitation are analyzed, along with the prospects of integrating neuromodulation technologies and brain-computer interfaces into clinical practice. Understanding the mechanisms of neuroplasticity opens new opportunities for individualized approaches to functional recovery in post-stroke patients.

Keywords: Neuroplasticity, stroke, rehabilitation, synaptic remodeling, neurogenesis, neuromodulation.