Эффективность компьютеризированных когнитивных тренингов методом двойных задач в профилактике послеоперационных когнитивных дисфункций при коронарном шунтировании

Введение

Известно, что коронарное шунтирование (КШ) улучшает функцию сердца и остается одной из самых распространенных кардиохирургических процедур во всем мире. Однако, несмотря на технологические достижения в области кардиохирургии и анестезиологии, КШ ассоциируется с высокой частотой послеоперационных когнитивных нарушений [1]. Ранее показано, что послеоперационная когнитивная дисфункция (ПОКД) повышает риск развития отдаленных когнитивных нарушений, а также депрессии, сопровождается длительной реабилитацией после операции, низкой приверженностью к лечению, снижением повседневного функционирования, качества жизни и неблагоприятным прогнозом [2-4]. Послеоперационные когнитивные нарушения могут снижать эффективность реабилитационных мероприятий и способность к трудовой деятельности, что также увеличивает финансовую нагрузку системы государственного здравоохранения [5][6].

Ранее были предприняты попытки применения различных медикаментозных способов профилактики ранних послеоперационных когнитивных нарушений в кардиохирургии, однако ни один из них не занял прочного места в клинической практике. Стоит отметить, что особое значение имеет не только профилактика послеоперационных когнитивных нарушений, но восстановление когнитивных функций, начиная с первых суток после операции.

В настоящее время активно разрабатывается концепция нейропластичности, которая заключается в способности мозга генерировать морфологические изменения в ответ на стимулы окружающей среды, что обеспечивает адаптацию и компенсацию когнитивных изменений путем укрепления и создания новых межнейрональных связей. Показано, что применение целенаправленных тренирующих вмешательств может стимулировать нейропластичность [7]. С этих позиций представляется весьма перспективным направлением использование нефармакологических способов воздействия, среди которых особо выделяют компьютеризированные программы когнитивной реабилитации. Подобные тренинги уже продемонстрировали свое положительное влияние у пожилых лиц [8], а также у пациентов с ранней стадией болезни Альцгеймера [9][10]. При этом акцентируется внимание на том, что максимальное улучшение когнитивных функций после тренинга достигается путем комбинации физических и когнитивных упражнений по сравнению с любыми из них отдельно [11]. Существует также опыт применения компьютерных программ когнитивного тренинга у пациентов, перенесших кардиохирургические операции. Установлено, что курс компьютеризированного когнитивного тренинга (ККТ), проводимый в течение 10 сут. послеоперационного периода КШ, позволил улучшить показатели внимания, памяти и снизить процент ПОКД по сравнению с контрольной группой [12]. Однако методология ККТ в настоящее время все еще не сформирована, недостаточно информации об их эффективности в кардиохирургической практике, что подвигает исследователей к новому научному поиску.

Активно изучается возможность применения в ККТ метода двойных задач. Данный тип тренинга основан на одновременном выполнении двух задач, чаще всего моторной и когнитивной, конкурирующих между собой за мозговые ресурсы для своей реализации, за счет чего достигается расширенная активация мозговых регионов [11][13][14]. Применение такого подхода как двойные задачи, сочетающего физический, моторный компонент с различными когнитивными задачами, требует значительного контроля со стороны функций внимания и исполнительных функций [15][16]. Ряд авторов демонстрируют положительный эффект их включения в реабилитационный курс [11][15][16], хотя приводятся данные и об ухудшении качества выполнения компонентов двойной задачи за счет преобладания процессов интерференции у лиц с травматическим или нейродегенеративным повреждением головного мозга [17][18]. Известно, что мозговая организация при успешном решении разнообразных задач у пожилых людей при одновременном выполнении конкурентных задач у индивидуумов любого возраста имеет определенное сходство: реализация этих процессов обеспечивается вовлечением более широко распределенных ресурсов полушарий мозга [19]. Таким образом, предполагается, что сочетание двух задач разной модальности в когнитивных тренингах может обеспечить более высокий реабилитационный потенциал в отличие от однозадачных тренингов, т.к. охватывает сразу несколько когнитивных функций и может дать положительный эффект в относительно небольшие сроки [20]. Основываясь на этом, можно ожидать, что проведение короткого курса ККТ в раннем послеоперационном периоде кардиохирургических вмешательств будет благотворным как для восстановления когнитивных нарушений после оперативного вмешательства, так и для профилактики дальнейшего когнитивного снижения.

Цель — оценить эффективность ККТ с использованием метода двойных задач в профилактике послеоперационных когнитивных нарушений у пациентов после КШ в условиях искусственного кровообращения (ИК).

Материал и методы

Пациенты. Дизайн исследования был одобрен Этическим комитетом Научно-исследовательского института комплексных проблем сердечно-сосудистых заболеваний (НИИ КП ССЗ). В когортное проспективное исследование были включены 68 пациентов, в возрасте 64 [ 54; 69] лет, поступившие на плановое коронарное шунтирование в условиях ИК в НИИ КП ССЗ.

Все пациенты были включены в исследование после подписания добровольного информированного согласия. Критериями невключения в исследования явились: наличие жизнеугрожающих нарушений сердечного ритма, тяжелая сердечная недостаточность (IV функциональный класс по NYHA (New-York Heart Association), тяжелые коморбидные заболевания — хроническая обструктивная болезнь легких, злокачественные новообразования, зависимость от психоактивных веществ, заболевания и/ или травмы головного мозга, деменция и депрессия.

Всем пациентам проведен стандартный объем физикальных и лабораторно-инструментальных обследований, все были осмотрены неврологом, и им была проведена оценка базового психоэмоционального состояния и когнитивных функций: скрининговое нейропсихологическое тестирование с использованием Монреальской шкалы оценки когнитивных функций — МоСА (Montreal Cognitive Assessment), определение уровня депрессии по опроснику Бека II и тревожности по опроснику Спилбергера-Ханина.

В стационаре назначали терапию, соответствующую принципам лечения ишемической болезни сердца, хронической сердечной недостаточности и артериальной гипертензии в соответствии с Национальными и Европейскими рекомендациями. Пациенты получали β-адреноблокаторы, ингибиторы ангиотензинпревращающего фермента, дезагреганты, статины, по показаниям назначали диуретические препараты, блокаторы кальциевых каналов, антикоагулянты, антагонисты кальция, нитраты. Исходные клинико-анамнестические характеристики пациентов представлены в таблице 1.

Нейропсихологическое тестирование. Расширенное нейропсихологическое тестирование выполняли с помощью психофизиологического комплекса “Status PF”, которое включало оценку психомоторных и исполнительных функций; методика была описана ранее [21]. Тестирование проводили до операции, сразу после включения пациента в исследование и повторно на 8-9 сут. после операции. Индивидуально для каждого пациента рассчитывали послеоперационные изменения когнитивных показателей по сравнению с предоперационным уровнем в процентах. Формула расчета: ((исходное значение — послеоперационное значение показателя)/ исходное значение) × 100%. Диагноз ранней ПОКД выставляли на основании наличия у пациента снижения послеоперационных показателей на 20% по сравнению с дооперационными в 20% тестов из всей тестовой батареи [22].

Нейрофизиологическое исследование. Электроэнцефалограмму (ЭЭГ) регистрировали в состоянии покоя, в положении пациента сидя с закрытыми глазами, с использованием усилителя Neuvo SynAmps2 (Compumedics, Шарлот, Северная Каролина, США) монополярно в 62 стандартных отведениях системы 10-20 в условиях светои шумоизолированной комнаты. Регистрацию ЭЭГ проводили в те же временные интервалы, что и расширенное нейропсихологическое исследование. Подробно нейрофизиологические методы описаны ранее [21][22].

Оперативное вмешательство. Операцию КШ проводили с использованием ИК в условиях нормотермии и гемодилюции на уровне 25-30%. Анестезиологическое пособие осуществляли по стандартной методике, в 72,5% случаев в качестве поддерживающей внутривенной анестезии применяли пропофол. Основные интраоперационные показатели представлены в таблице 2.

ККТ. Когнитивный тренинг с использованием метода двойных задач проводили в послеоперационном периоде (с 3-4 сут.) ежедневно и вплоть до выписки из стационара. В среднем пациентам проводили по 5-7 тренировок. Тренирующая сессия, продолжительностью 15-20 мин, включала выполнение двойных заданий (одновременное выполнение 1 моторной и 1 когнитивной задачи), подробно описано Тарасовой И. В. и др. [23].

Результаты

Установлено, что на фоне проведения ККТ в раннем послеоперационном периоде с применением метода двойных задач на 8-10 сут. ранняя ПОКД наблюдалась у 37 (54,4%) пациентов. Необходимо отметить, что по результатам ранее проведенного авторами исследования частота развития ранней ПОКД у 114 пациентов при КШ в условиях ИК с соответствующими клинико-анемнестическими характеристиками достигала 69% (p=0,044) [21] (таблица 3).

Установлено, что в группе пациентов, подвергшихся ККТ, наибольшие различия по частоте когнитивного снижения (20% снижение значения показателя от исходного) наблюдаются по времени выполнения сложной зрительно-моторной реакции, количеству ошибок и пропущенных сигналов в тесте уровня функциональной подвижности. Помимо этого, существенное снижение частоты когнитивного снижения наблюдалось в домене кратковременной памяти. Так, 20% когнитивное снижение в 3 раза реже отмечалось при выполнении теста “Запоминания 10 слов”, в 2,6 раза — при выполнении теста “Запоминания 10 бессмысленных слогов” и отсутствовало при выполнении теста “Запоминания 10 чисел” по сравнению с пациентами с ранней ПОКД, у которых проведенный курс тренинга был менее эффективен. В домене внимания существенного снижения частоты когнитивного дефицита не наблюдалось на фоне применения ККТ. Полученные результаты свидетельствуют, что данный вид когнитивного тренинга способствует в большей степени профилактике когнитивного снижения в доменах нейродинамики и кратковременной памяти и в меньшей — внимания (таблица 4).

По данным нейрофизиологического исследования, у пациентов, прошедших ККТ, наблюдались послеоперационные различия фронто-окципитального градиента тета1 ритма (частота 4-6 Гц): F_(2, 132)=3,84, p=0,025 по сравнению с предоперационными данными. Установлено, что до операции фронтально-окципитальный градиент был снижен, а в послеоперационном периоде КШ наблюдался рост мощности биопотенциалов ритма в парието-окципитальных отделах мозга по сравнению с лобными регионами коры и за счет этого произошло увеличение фронто-окципитального градиента (рисунок 1).

Обсуждение

Результаты настоящего исследования позволили продемонстрировать, что применение курса ККТ с использованием метода двойных задач для профилактики послеоперационных когнитивных нарушений у пациентов, перенесших КШ в условиях ИК, позволяет снизить частоту ПОКД через 1 нед. после вмешательства до 54,4 vs 69,3% у пациентов без тренингов. Кроме того, установлено, что данный вид когнитивного тренинга в большей степени способствует профилактике когнитивного снижения в доменах нейродинамики и кратковременной памяти (реже выявлялись нарушения исполнительных функций и запоминания чисел и слов). Ранее сообщалось, что когнитивная тренировка с применением метода двойных задач оказывает благотворное влияние на когнитивные функции у пожилых людей с когнитивными нарушениями и без них. Отмечается, что когнитивная тренировка с двумя конкурирующими задачами предпочтительнее, чем тренировка с одним заданием [11]. Предполагают, что использование в когнитивных тренингах мультимодальных задач способствует лучшей координации умственных процессов при их выполнении, что необходимо в повседневной деятельности и может повлиять на ее качество [11][24][25]. Применение программ восстановления когнитивных функций с использованием двойных задач позволяет, с одной стороны, расширить объем мозговой ткани, вовлекаемый в их выполнение, а с другой, активировать процессы нейропластичности и запустить компенсаторную перестройку ресурсов головного мозга в ответ на повышенную нагрузку [26]. Когнитивные задания, которые были включены в курс тренингов в настоящем исследовании, были вербальными заданиями открытого типа, требовавшими обращения к долговременной памяти, поиска и выбора подходящего ответа [23]. Ранее показано, что для успешного ментального старения важным аспектом является сохранённая нестандартность мыслительного процесса [27]. Установлено также, что организация функциональных нейронных сетей при успешном решении когнитивных заданий у пожилых людей, а также при выполнении конкурирующих задач субъектами независимо от возраста подразумевает более широкое подключение мозговых ресурсов [25]. Таким образом, меньший процент пациентов в группе тренинга, у которых наблюдалось 20% снижение исполнительных функций и кратковременной памяти, демонстрирует эффект трансфера, при котором тренировка одних видов когнитивных способностей вызывает повышение производительности других [28][29].

Важно отметить, что под влиянием когнитивной реабилитации с использованием двойных задач в настоящем исследовании происходила и реорганизация паттернов мозговой активности, выражавшаяся в увеличении фронто-окципитального градиента ЭЭГ активности. Наличие фронто-окципитального градиента базового ритма ЭЭГ (альфа-ритма) является одной из устойчивых его характеристик [30]. Однако особенностью пациентов, включенных в данное исследование, является сниженный базовый когнитивный статус, определяемый по шкале MoCA, равный, в среднем, 25 баллам. Известно, что снижение базового когнитивного статуса ассоциировано со снижением ведущей частоты ЭЭГ-активности [31]. В данном случае это проявлялось в альфа-подобных изменениях тетаритма у обследованных пациентов.

Необходимо отметить и тот факт, что в настоящем исследовании ККТ применялся в виде короткого курса (5-7 тренировочных сессий). Полученные данные свидетельствуют о формировании благоприятных эффектов на когнитивные функции в короткий временнóй промежуток восстановительного послеоперационного периода, что особенно важно у кардиохирургических пациентов для формирования приверженности к врачебным рекомендациям, оптимизации реабилитационных мероприятий в последующем послеоперационном периоде и более благоприятному его течению в целом. Следует отметить, что применение ККТ методом двойных задач в виде короткого курса все же оказалось недостаточным в отношении влияния на домен внимания. В большинстве опубликованных исследований, посвященных изучению влияния когнитивных тренингов с применением метода двойных задач, их краткосрочные эффекты не изучались [11][13][14], тем более, в кардиохирургической когорте пациентов. Можно предположить, что при увеличении продолжительности курса положительное влияние будет оказано не только на исполнительные функции и кратковременную память, но и на домен внимания. Поэтому в будущих исследованиях следует отдельно рассмотреть влияние продолжительности курса ККТ на вовлечение различных доменов, в т.ч. внимания. Тщательного изучения требует и вопрос устойчивости полученных положительных эффектов короткого курса когнитивных тренингов в отношении сохранности интеллектуальных функций пациента в целом.

Таким образом, курс ККТ с использованием метода двойных задач не только снизил частоту когнитивного снижения в доменах нейродинамики и кратковременной памяти у пациентов, перенесших КШ, за счет эффект трансфера, но и, предположительно, активизировал процессы функциональной нейропластичности, вызвав перестройки регионарных паттернов ЭЭГ-активности.

Ограничения исследования. Ограничением настоящего исследования можно считать его наблюдательный характер и отсутствие полноценной группы контроля (в качестве группы сравнения использовали данные предыдущего исследования). Еще одним ограничением исследования является небольшой объем выборки пациентов. Эти вопросы требуют проведения дальнейших исследований по данной теме.

Заключение

Нейропсихологические и нейрофизиологические данные, полученные в настоящем исследовании, продемонстрировали ограниченную эффективность короткого курса ККТ с использованием метода двойных задач в профилактике ранних послеоперационных когнитивных нарушений у пациентов после КШ в условиях ИК. Метод двойных задач может быть дополнительным профилактическим вмешательством при разработке персонализированного подхода к восстановлению когнитивных функций у кардиохирургических пациентов.

Отношения и деятельность. Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ и Кемеровской области, проект № 20-415-420005.