Человеческий мозг — это сложный и удивительный орган. Двумя важными аспектами его функционирования являются мозговые волны и повторяющаяся транскраниальная магнитная стимуляция (рТМС). Понимание того, как они работают и как связаны друг с другом, может помочь нам узнать больше о мозге и разработать лучшие методы лечения различных расстройств.

Что такое мозговые волны?

Мозговые волны — это электрические сигналы, производимые мозгом. Мы можем обнаружить эти сигналы с помощью электроэнцефалограммы (ЭЭГ) — безболезненного теста, который включает размещение небольших датчиков на коже головы. Эти волны генерируются, когда нейроны, нервные клетки мозга, общаются друг с другом. В зависимости от их частоты (измеряемой в Герцах, или Гц) мозговые волны делятся на различные типы, каждый из которых связан с определенными психическими состояниями.

Типы мозговых волн

• Дельта-волны (0,5–4 Гц): это самые медленные мозговые волны. Они наиболее распространены во время глубокого сна. Когда мы находимся в глубоком сне, наше тело восстанавливается, а мозг закрепляет воспоминания. Дельта-волны играют ключевую роль в этих важных процессах.

• Тета-волны (4–8 Гц): Тета-волны возникают во время легкого сна, сонливости или когда мы расслаблены, а наши мысли блуждают. У детей тета-волны нормальны в часы бодрствования. У взрослых увеличение тета-волн можно наблюдать во время медитации. Они связаны с памятью и эмоциональной обработкой.

• Альфа-волны (8–13 Гц): Альфа-волны появляются, когда мы бодрствуем, но расслаблены, с закрытыми глазами. Например, когда мы тихо сидим, спокойно размышляем или мечтаем. Открытие глаз или отвлечение на что-либо обычно снижает активность альфа-волн.

• Бета-волны (13–30 Гц): Бета-волны присутствуют, когда мы бдительны, сосредоточены и активно мыслим. Когда мы работаем над задачей, решаем проблему или ведем оживленную беседу, бета-волны доминируют в нашей мозговой активности. Высокочастотные бета-волны также могут быть связаны со стрессом или тревогой.

• Гамма-волны (30–100+ Гц): Гамма-волны самые быстрые. Они участвуют в когнитивных функциях высокого уровня, таких как восприятие, внимание и сознание. Некоторые исследования показывают, что они помогают нашему мозгу интегрировать информацию из разных источников.

Что такое повторяющаяся транскраниальная магнитная стимуляция (рТМС)?

рТМС — это неинвазивный метод лечения, который использует магнитные поля для стимуляции мозга. Он был разработан в 1980-х годах и с тех пор стал важным инструментом как в исследованиях, так и в медицине.

Как работает рТМС

В рТМС используется магнитная катушка, часто в форме восьмерки, размещаемая на коже головы. Эта катушка создает быстро меняющееся магнитное поле, которое может проходить через череп и индуцировать электрический ток в мозге. В зависимости от частоты стимуляции рТМС может либо увеличивать, либо уменьшать активность нейронов в целевой области мозга. Высокочастотная рТМС (выше 10 Гц) обычно делает нейроны более активными, тогда как низкочастотная рТМС (1 Гц или ниже) делает их менее активными.

Клиническое применение рТМС

рТМС одобрена FDA для лечения большого депрессивного расстройства (БДР) у пациентов, которые плохо реагируют на антидепрессанты. Стимулируя левую дорсолатеральную префронтальную кору (ДЛПФК), область мозга, которая менее активна у людей с депрессией, рТМС может помочь улучшить настроение. Помимо депрессии, рТМС также изучается как метод лечения других состояний, таких как тревожные расстройства, обсессивно-компульсивное расстройство (ОКР) и болезнь Паркинсона.

Связь между мозговыми волнами и рТМС

Изменения мозговых волн, вызванные рТМС

рТМС может напрямую влиять на паттерны мозговых волн. Высокочастотная рТМС увеличивает мощность бета-волн, что делает мозг более активным и бдительным. В одном исследовании высокочастотная рТМС на ДЛПФК здоровых людей привела к увеличению активности бета-волн в этой области. С другой стороны, низкочастотная рТМС может уменьшить аномальную активность мозга. У пациентов с эпилепсией она использовалась для снижения мощности аномальных тета- и дельта-волн, потенциально уменьшая количество припадков.

Мозговые волны как инструмент для рТМС

Мозговые волны, измеряемые ЭЭГ, полезны для планирования и мониторинга лечения рТМС. Перед началом рТМС ЭЭГ может показать, есть ли какие-либо аномальные паттерны мозговых волн, связанные с состоянием пациента. Например, у людей с депрессией часто наблюдается снижение активности альфа-волн в лобной части мозга. Эта информация помогает врачам выбрать оптимальные параметры рТМС, например, куда поместить катушку и какую частоту использовать. Во время и после лечения рТМС ЭЭГ может отслеживать реакцию мозга. Изменения в паттернах мозговых волн могут подсказать врачам, работает ли лечение. Например, увеличение когерентности альфа-волн после лечения рТМС депрессии связано с лучшими результатами.

Как взаимодействуют рТМС и мозговые волны

Взаимодействие между рТМС и мозговыми волнами происходит через несколько процессов. Одним из важных процессов является синаптическая пластичность, то есть способность мозга изменять силу связей между нейронами. рТМС может как усиливать, так и ослаблять эти связи, подобно тому, как работают обучение и память, и это влияет на паттерны мозговых волн. Другим фактором являются нейротрансмиттеры, химические посредники в мозге. рТМС может изменять высвобождение нейротрансмиттеров, таких как дофамин, серотонин и глутамат. При лечении депрессии рТМС может увеличивать высвобождение серотонина в префронтальной коре, что, в свою очередь, влияет на активность мозговых волн.

Будущие исследования

Исследования взаимосвязи между мозговыми волнами и рТМС продолжаются. Одной из областей внимания является персонализированное лечение рТМС. Анализируя уникальный профиль мозговых волн каждого пациента, врачи надеются индивидуализировать лечение рТМС, чтобы сделать его более эффективным. Другой областью является сочетание рТМС с другими методами, такими как функциональная магнитно-резонансная томография (фМРТ), чтобы получить более полную картину того, как рТМС влияет на мозг. Хотя мы достигли большого прогресса, еще многое предстоит узнать о долгосрочных эффектах рТМС на мозг и о том, как оптимизировать ее для различных расстройств.

В заключение, мозговые волны и рТМС тесно связаны. рТМС может изменять паттерны мозговых волн, а мозговые волны могут помочь нам понять, как работает рТМС. Дальнейшие исследования в этой области обещают большие перспективы для улучшения лечения многих неврологических и психиатрических состояний.

Ссылки:

Begemann MJ, Brand BA, Ćurčić-Blake B, Aleman A, Sommer IE. Efficacy of non-invasive brain stimulation on cognitive functioning in brain disorders: a meta-analysis. Psychol Med. 2020 Nov;50(15):2465-2486. doi: 10.1017/S0033291720003670. Epub 2020 Oct 19. PMID: 33070785; PMCID: PMC7737055.

Finelli LA, Borbély AA, Achermann P. Functional topography of the human nonREM sleep electroencephalogram. Eur J Neurosci. 2001 Jun;13(12):2282-90. doi: 10.1046/j.0953-816x.2001.01597.x. PMID: 11454032.

Ferrarelli F, Phillips ML. Examining and Modulating Neural Circuits in Psychiatric Disorders With Transcranial Magnetic Stimulation and Electroencephalography: Present Practices and Future Developments. Am J Psychiatry. 2021 May 1;178(5):400-413. doi: 10.1176/appi.ajp.2020.20071050. Epub 2021 Mar 3. PMID: 33653120; PMCID: PMC8119323.

Trajkovic J, Sack AT. Neuromodulating the rhythms of cognition. Neurosci Biobehav Rev. 2025 Aug;175:106232. doi: 10.1016/j.neubiorev.2025.106232. Epub 2025 May 22. PMID: 40412459.  

George MS, Huffman S, Doose J, Sun X, Dancy M, Faller J, Li X, Yuan H, Goldman RI, Sajda P, Brown TR. EEG synchronized left prefrontal transcranial magnetic stimulation (TMS) for treatment resistant depression is feasible and produces an entrainment dependent clinical response: A randomized controlled double blind clinical trial. Brain Stimul. 2023 Nov-Dec;16(6):1753-1763. doi: 10.1016/j.brs.2023.11.010. Epub 2023 Dec 2. PMID: 38043646; PMCID: PMC10872322.