Способ улучшения когнитивных функций

Изобретение относится к экспериментальной медицине и может быть использовано для улучшения работы функциональных управляющих систем, отвечающих за когнитивные функции мозга человека. Осуществляют барокамерное воздействие на субъект. Причем 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 ступенчато и/или плавно. Причем «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. При этом время подъема и спуска в совокупности занимает примерно 60 минут. Способ позволяет увеличить безопасность и эффективность проведения процедуры, направленной на улучшение когнитивных функций за счет гипобарической гипоксии, эквивалентной подъему в горы с умеренно разряженной атмосферой и неизменным соотношением концентраций ее компонентов. 5 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 пр.

 

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.

1. Способ улучшения когнитивных функций, основанный на барокамерном воздействии на субъект, отличающийся тем, что 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.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что "подъем" и "спуск" осуществляют со скоростью не больше 4 м/сек, при этом "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.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что субъектом является взрослый условно здоровый индивид.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что субъект имеет клинические показания, связанные с нарушением когнитивных функций.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что субъект имеет возрастные нарушения когнитивных функций.

6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что деятельность субъекта связана с напряженной умственной деятельностью.