СПОСОБ УЛУЧШЕНИЯ КОГНИТИВНЫХ ФУНКЦИЙ
METHOD FOR IMPROVING COGNITIVE FUNCTIONS

Изобретение относится к экспериментальной медицине, а именно к методам немедикаментозного улучшения когнитивных функций мозга. Заявляемый способ был испытан на лабораторных животных - обезьянах - и показал хорошие результаты. Это позволяет сделать вывод о том, что способ может быть использован для улучшения работы функциональных управляющих систем, отвечающих за когнитивные функции мозга человека.
Ближайшими по назначению аналогами изобретения являются способы, опубликованные в статьях: [1] - воздействие краткосрочной гипоксией (аноксией) на когнитивные процессы у обезьян, [2] - коррекция нарушения зрительного узнавания у обезьян с помощью антиоксиданта, [3, 4] - гипобаротерапия тревожных расстройств при неврозах и психосоматических заболеваниях.
Так в способе [1] и [2] терапевтическое воздействие на приматов с целью улучшения когнитивных функций основано на применении респираторной маски, позволяющей краткосрочную замену вдыхаемого воздуха на азот [1], или в системном введении антиоксиданта оксиметацила [2]. Оба воздействия дают положительный эффект в решении задач с отсроченным зрительным дифференцированием (улучшается кратковременная память), но в то же время имеют ряд ограничений в использовании: в способе [1] дозирование определяется только временем аноксии, кроме того, наложение маски связано с определенными неудобствами и рисками; [2] - фармакологический подход может иметь противопоказания, побочные эффекты и небезопасность и неудобства процедуры инъекции.
В источниках [3, 4] описывается достаточно широко используемая при лечении неврозов и психосоматических заболеваний баротерапия, имитирующая в режиме адаптации или тренировки регулярные ежедневные «подъемы» на высоту до 3500 м. К недостаткам способа можно отнести относительно длительный курс необходимого воздействия (20-30 сеансов) и направленность преимущественно на системные, а не на геном-зависимые механизмы адаптации.
Среди известных аналогов наиболее близким является способ повышения когнитивных способностей по пат. РФ №2510619, МКИ А61М 16/12, опубл. 10.04.2014. Достоинством способа-прототипа по сравнению с перечисленными аналогами является то, что он, используя немедикаментозное воздействие, решает задачу улучшения когнитивных функций субъекта. Сущность прототипа заключается в чередовании барокамерного гипоксического и гипероксического гипербарического воздействия на испытуемого кислородно-гелиевыми газовыми смесями, обеспечивающими повышение компенсаторно-приспособительных возможностей организма вследствие циклического чередования гипоксии и гипероксии. Дополнительными действующими факторами являются избыточное давление вдыхаемых смесей (0,03 МПа) и их подогрев до 40-80°С. Продолжительность сеанса составляет 25-30 минут. Один сеанс включает 5-7 циклов, каждый из которых представляет собой чередование гипоксического воздействия газовой смесью с объемной долей кислорода 6% (жесткая гипоксия) и гипербарического гипероксического воздействия газовой смесью с объемной долей кислорода 30%. Количество сеансов составляет 3-7, проводят их ежедневно.
Недостатком способа является то, что он
- сочетает достаточно сложные, потенциально опасные для жизнедеятельности и неестественные для человеческой среды обитания воздействия;
- задействует, прежде всего, системные механизмы адаптации, не затрагивающие более глубокие геном-зависимые механизмы;
- имеет достаточно непродолжительный период сохранения эффекта (до 10 дней).
В отличие от прототипа заявляемый способ позволяет:
- эффективно использовать естественное для человека адаптивное воздействие (гипобарическая гипоксия), эквивалентное подъему в горы с умеренно разряженной атмосферой и неизменным соотношением концентраций ее компонентов, что повышает комфортность проведения процедуры;
- при наименьшем количестве повторений (3 сессии) достигать улучшения ряда когнитивных функций субъекта: обучаемости, кратковременной памяти, скорости реакции, работоспособности, за счет мобилизации срочных эволюционно-сложившихся геном-детерминированных механизмов нейрональной адаптации;
- обеспечить безопасность процедуры за счет ступенчатости и/или плавности создания воздействия в сочетании с его адаптивно-стрессовой интенсивностью.
Таким образом, техническим результатом от использования предлагаемого способа является увеличение безопасности и эффективности проведения барокамерной процедуры, направленной на улучшение когнитивных функций.
Для достижения указанного результата используется следующая совокупность существенных признаков: в способе улучшения когнитивных функций, основанном, как и прототип, на барокамерном воздействии на субъект, в отличие от прототипа, на субъект оказывают гипоксическое воздействие при давлении воздуха, эквивалентном высоте 5000 м над уровнем моря, продолжительностью 2 ч с интервалом 24 ч в течение 3-х дней, при этом снижение давления от нормального до предельного, соответствующее «подъему», и повышение давления в обратном направлении - «спуску» - осуществляют соответственно ступенчато и/или плавно. При этом «подъем» и «спуск» осуществляют со скоростью не больше 4 м/сек, в свою очередь, «подъем» сопровождается одно-, двух-, четырех- и шестиминутными остановками соответственно на «высотах» 1000 м, 2000 м, 3000 м, 4000 м, причем время подъема и спуска в совокупности занимает примерно 60 минут.
При этом субъектом может быть взрослый условно здоровый индивид, или субъект, имеющий клинические показания, связанные с нарушением когнитивных функций, или субъект, имеющий возрастные нарушения когнитивных функций, или субъект, связанный с напряженной умственной деятельностью.
Сущность предложенного способа улучшения когнитивных (познавательных) функций мозга, включающего трехкратную гипобарическую гипоксию, состоит в стимулировании стресс-активируемых адаптивных возможностей мозга, в том числе связанных с процессами обучения и памяти.
Сопоставление предлагаемого способа и прототипа показало, что поставленная задача - увеличение безопасности и эффективности проведения барокамерной гипоксической процедуры - решается в результате новой совокупности признаков, что доказывает соответствие предлагаемого изобретения критерию патентоспособности «новизна».
В свою очередь, проведенный информационный поиск в области медицины не выявил решений, содержащих отдельные отличительные признаки заявляемого изобретения, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого способа критерию «изобретательский уровень».
Заявленный способ осуществляется следующим образом. Гипоксическое воздействие при атмосферном давлении, эквивалентном высоте 5000 м, продолжительностью в 2 ч и с интервалом в 24 ч проводится в большой барокамере проточного типа в течение 3-х дней. В качестве испытуемых были выбраны условно здоровые обезьяны. Для особей, проходящих процедуру, воздействие проводилось ступенчато, эквивалентно подъему на промежуточные высоты (1000, 2000, 3000, 4000 м) со скоростью 4 м/сек и остановками от одной до четырех минут на каждой ступени. На каждой ступени проверялось общее состояние испытуемых. С целью регистрации функциональных изменений у испытуемого субъекта при помощи специально разработанной системы когнитивных тестов оценивались следующие параметры: время реакции при правильном выборе одного из двух дифференцируемых стимулов, количество отказов, вероятность правильного выбора в ситуации с возможностью моментального или отсроченного ответа.
Сущность предлагаемого способа поясняется графически, где
на фиг. 1 представлено ускорение реакции животных после проведения процедуры (обезьяны Фан, Бэрри, Лужок),
на фиг. 2 - уменьшение доли отказов от работы в эксперименте (обезьяна Бэрри),
на фиг. 3 - увеличение доли правильного дифференцирования визуальных стимулов (Берри, Лужок). Гистограмма иллюстрирует также улучшение кратковременной памяти (на задержках 1, 2, 4 с) с учетом индивидуальной и тендерной специфики.
ПРИМЕР РЕАЛИЗАЦИИ СПОСОБА
Исследования проводились на приматах (макаки резус) возрастом 18-21 год, что в пересчете на продолжительность жизни человека может соответствовать 70-80 годам. В экспериментах принимали участие особи обоих полов: Бэрри (самка), Лужок и Фан (самцы). Эксперимент состоял из следующих этапов:
- обучение обезьяны работе в установке и выборе из пары визуальных стимулов (картинок) положительно-подкрепляемых объектов, отличающихся искомым признаком;
- тестирование обученной обезьяны в задаче распознавания в нескольких сериях, различающихся парами картинок и искомыми признаками. При этом регистрировались параметры времени реакции, вероятность правильного выбора, вероятность отказа от работы, период выхода на 85% уровень правильных ответов;
- проведение трехкратного гипобарического гипоксического воздействия в барокамере проточного типа,
- повторное тестирование (2 недели после и два месяца после) и сравнение когнитивных показателей до и после барогипоксии.
В результате было продемонстрировано, что трехкратное гипоксическое воздействие согласно заявленному способу существенно снижает время когнитивной реакции животного (фиг. 1), стабилизирует работу функциональной системы, тесно связанной с мотивацией, что проявляется в уменьшении числа отказов от выполнения задачи (фиг. 2), увеличивает вероятность правильного дифференцирования визуальных стимулов, в том числе на задержках (с учетом индивидуальной, тендерной и возрастной специфики) (фиг. 3). Кроме этого, у тестируемых особей заметно улучшается аппетит и работоспособность (то есть способность более длительное время продолжать работу без заметного снижения мотивации и ухудшения результатов).
По сравнению с прототипом предлагаемый способ улучшения когнитивных функций более безопасен, т.к. представляет собой естественное для субъекта воздействие, создаваемое ступенчато и/или плавно, и эффективен, т.к. воздействие оказывается не только на системные механизмы адаптации, но и на более глубокие геном-зависимые механизмы.
Как указывалось выше, заявленный способ показал хорошие результаты при эксперименте на лабораторных животных - обезьянах, что позволяет сделать вывод о возможности его использования для коррекции когнитивных функций людей с определенными нарушениями функций (например, возрастными или клиническими). Способ также упрощает и делает более эффективным применение и дальнейшую разработку путей повышения познавательной способности мозга лиц, занимающихся напряженной умственной работой.
Изложенное позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию «промышленная применимость».
Источники информации
1. Дудкин К.Н., Кручинин В.К., Чуева И.В., Самойлов М.О. Влияние краткосрочной гипоксии на когнитивные процессы и их нейронные корреляты у обезьян // Доклады АН. 1993, 333,4, 543-545.
2. Дудкин К.Н., Кручинин В.К., Чуева И.В. Коррекция нарушения зрительного узнавания у обезьян с помощью антиоксиданта// Физиологический журнал им. И.М. Сеченова, 1992, 78, 6, 54-58.
3. Метод адаптации к периодической гипобарической гипоксии в терапии и профилактике. Методические рекомендации. - М.: Минздрав РСФСР, 1989.
4. Атаманов А.А., Буйков В.А. Гипобаротерапия тревожных расстройств при неврозах и психосоматических заболеваниях. Патент RU (11) 2193382 (13) С2 (51)7 A61G 10/02.
5. Патент РФ №2510619, МКИ А61М 16/12, опубл. 10.04.2014.
6. Дудкин К.Н. И.П. Павлов и нейрофизиология познавательных процессов. СПб. ИФРАН. 2007. 295 с.