RUDN Journal of MedicineRUDN Journal of MedicineВестник Российского университета дружбы народов. Серия: Медицина2313-02452313-0261Peoples’ Friendship University of Russia named after Patrice Lumumba (RUDN University)2339710.22363/2313-0245-2020-24-1-75-84EXPERIMENTAL PHYSIOLOGYЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ФИЗИОЛОГИЯResearch ArticleThe effect of transcranial electrostimulation on the frontal crust of students during a psychoemotional stressВлияние транскраниальной электростимуляции на результаты трактографии фронтальной коры студентов при психоэмоциональном стрессеKadeAzamat HalidovichКадеАзамат Халидовичyulia-kashina@yandex.ruAhejak-NaguzeCaida KazbekovnaАхеджак-НагузеСаида Казбековнаyulia-kashina@yandex.ruDurovViktor VladimirovichДуровВиктор Владимировичyulia-kashina@yandex.ruKashinaYulia ViktorovnaКашинаЮлия Викторовнаyulia-kashina@yandex.ruTacenkoElena GenadevnaТаценкоЕлена Геннадьевнаyulia-kashina@yandex.ruPenzhoyanArtem GrigorevichПенжоянАртем Григорьевичyulia-kashina@yandex.ruNikitinRoman ViktorovichНикитинРоман Викторовичyulia-kashina@yandex.ruAbushkevichValeriy GordeevichАбушкевичВалерий Гордеевичyulia-kashina@yandex.ruKuban State Medical UniversityКубанский государственный медицинский университетResearch Institute - Ochapovsky Regional Clinical Hospital No. 1Научно-исследовательский институт - Краевая клиническая больница № 1 имени профессора С.В. Очаповского15122020241VOL 24, NO1 (2020)ТОМ 24, №1 (2020)758408042020Copyright ©; 2020, Kade A.H., Ahejak-Naguze C.K., Durov V.V., Kashina U.V., Tacenko E.G., Nikitin R.V., Penzhoyan G.A., Abushkevich V.G.Copyright ©; 2020, Каде А.Х., Ахеджак-Нагузе С.К., Дуров В.В., Кашина Ю.В., Таценко Е.Г., Пенжоян А.Г., Никитин Р.В., Абушкевич В.Г.2020Kade A.H., Ahejak-Naguze C.K., Durov V.V., Kashina U.V., Tacenko E.G., Nikitin R.V., Penzhoyan G.A., Abushkevich V.G.Каде А.Х., Ахеджак-Нагузе С.К., Дуров В.В., Кашина Ю.В., Таценко Е.Г., Пенжоян А.Г., Никитин Р.В., Абушкевич В.Г.http://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://journals.rudn.ru/medicine/article/view/23397

Relevance: transcranial electrical stimulation has an anti-stress effect in humans. One of the possible mechanisms is due to changes in the functional state of the frontal region of the cerebral cortex.The aim: to evaluate the dynamics of tractography of the frontal region of the human cerebral cortex during psychoemotional stress before and after transcranial electrical stimulation. Materials and methods: Observations were performed on 26 conditionally healthy young men. Students assessed the level of stress resistance by N.N. Kirsheva, N.V. Ryabchikova and heart rate variability in the test period. Brain MRI was performed on a high-field tomograph (magnetic field strength 3 T) from General Electric (USA), followed by software processing and tractography. 16 subjects (main group) underwent transcranial electrical stimulation (TES) therapy. TES therapy was performed using the TRANSAIR-02 apparatus with monopolar impulses. Sessions were held in the evening from 18 to 22 hours every other day. The course consisted of 5 sessions of 30 minutes, the current strength was from 2.0 to 3.0 mA After a course of TES therapy, MRI of the brain and tractography were repeated. In the comparison group (10 people), TES therapy was not performed, but MRI and tractography were similarly repeated. The tractograms compared the area of the tracts in the frontal region of the cerebral cortex in both groups, as well as before and after TES therapy. For statistical analysis of the results of the study used the program: “STATISTICA 10”. Results: On the tractograms of the frontal cortex of the brain, in students experiencing stress due to the training load in the crediting period, the tract area on the tractogram was 7.9 ± 0.4 cm2. After 5 sessions of transcranial electrical stimulation, the level of stress resistance increased. On the tractograms of the frontal cortex, the area of the tracts increased and amounted to 13.4 ± 0.5 cm2.The conclusion: After transcranial electrical stimulation, when psychoemotional stress is removed, students restore paths in the frontal region of the cerebral cortex

Актуальность : транскраниальная электростимуляция обладает противострессовым эффектом у человека. Один из возможных механизмов обусловлен изменениями в функциональном состоянии фронтальной области коры головного мозга. Цель работы: оценить динамику трактографии фронтальной области коры головного мозга человека при психоэмоциональном стрессе до и после транскраниальной электростимуляции (ТЭС). Материалы и методы: Наблюдения были выполнены на 26 условно здоровых юношах. У студентов оценивали уровень стрессоустойчивости по тесту Н.Н. Киршевой, Н.В. Рябчиковой и по вариабельности ритма сердца в зачетный период. Проводили МРТ головного мозга на высокопольном томографе (напряженность магнитного поля 3 Тл) фирмы General Electric (США) с последующей программной обработкой и трактографией. 16 испытуемым (основная группа) проводили сеансы транскраниальной электростимуляции (ТЭС-терапии). ТЭС-терапию выполняли при помощи аппарата «ТРАНСАИР-02» монополярными импульсами. Сеансы проводили в вечернее время с 18 до 22 часов через день. Курс состоял из 5 сеансов по 30 минут, сила тока - от 2,0 до 3,0 мА. После курса ТЭС-терапии повторяли МРТ головного мозга и трактографию. В группе сравнения (10 человек) ТЭС-терапию не проводили, но аналогично повторяли МРТ и трактографию. По трактограммам сравнивали площадь трактов во фронтальной области коры головного мозга в обеих группах, а также до и после ТЭС-терапии. Для статистического анализа результатов исследования использовали программу «STATISTICA 10». Результаты : На трактограммах фронтальной коры головного мозга, у студентов, испытывающих стресс, обусловленный учебной нагрузкой в зачетный период, площадь трактов на трактограмме составляла 7,9±0,4 см2. После 5 сеансов транскраниальной электростимуляции уровень стрессоустойчивости повышался. На трактограммах фронтальной коры головного мозга площадь трактов увеличивалась и составляла 13,4±0,5 см2. Заключение : После транскраниальной электростимуляции при снятии психоэмоционального стресса у студентов происходит восстановление площади трактов во фронтальной области коры мозга.

adaptationstress resistancetractographytranscranial electrostimulationадаптациястрессоустойчивостьтрактографиятранскраниальная электростимуляцияBerdiev R.M. Kiryushin V.A. Motalova T.V. Miroshnikov a D.I. Health status of medical students and its determining factors. Russian Medical and Biological Bulletin named after academician I.P. Pavlova 2017; 25 (2): 303—316.Бердиев Р.М. Кирюшин В.А. Моталова Т.В. Мирошникова Д.И. Состояние здоровья студентов-медиков и факторы, его определяющие // Российский медико-биологический вестник имени академика И.П. Павлова 2017; 25 (2): 303-316.Turmasova A. A., Yudeeva T.V. Features of the adaptation of first-year students to study at a university. Scientific and methodological electronic journal “Concept”. 2016; (2): 461—465. — URL: http://e-koncept.ru/2016/46110.htm.Турмасова А. А., Юдеева Т.В. Особенности адаптации студентов-первокурсников к обучению в вузе. Научно-методический электронный журнал «Концепт». 2016; (2): 461-465. URL: http://e-koncept. ru/2016/46110.htm.N o v g o r o d t s e v a I. V. , M u s i k h i n a S. E. , Pyankova V.O. Educational stress in medical students: causes and manifestations. Medical news. 2015; (8): 75—77.Новгородцева И.В., Мусихина С.Е., Пьянкова В.О. Учебный стресс у студентов-медиков: причины и проявления // Медицинские новости. 2015; (8): 75-77.Kade A. Kh., Turovaya A. Yu., Gubareva E.A., Vcherashnyuk S.P., Kovalchuk O.D. The effect of TES therapy on the dynamics of clinical indicators in students with stress-induced arterial hypertension. The successes of modern science. 2011; 5: 131.Каде А.Х., Туровая А.Ю., Губарева Е.А., Вчерашнюк С.П., Ковальчук О.Д. Влияние ТЭС-терапии на динамику клинических показателей у студентов со стресс-индуцированной артериальной гипертензией // Успехи современного естествознания. 2011; 5: 131.Kade A. Kh., Kovalchuk OD, Turovaya A. Yu., Gubareva E.A. The possibility of using transcranial electrostimulation for the relief of stress-induced arterial hypertension in university students. Fundamentalnye issledovaniya. 2013; 5 (1): 79—81. URL: https: //www. fundamental-research.ru/ru/article/view?id=31463 (access date: 01.22.2018).Каде А.Х., Ковальчук О.Д., Туровая А.Ю., Губарева Е.А. Возможность применения транскраниальной электростимуляции для купирования стресс-индуцированной артериальной гипертензии у студентов вузов // Фундаментальные исследования. 2013; 5(1): 79-81. URL: https: //www.fundamental-research.ru/ru/ article/view?id=31463 (дата обращения: 22.01.2018).Kade, A. Kh., Akhedzhak-Naguze, SK, Changes in stress resistance in students with the use of transcranial electrostimulation. Kuban Scientific Medical Herald. 2018; 2: 78—81.Каде А.Х., Ахеджак-Нагузе С.К. Изменение стрессоустойчивости у студентов при применении транскраниальной электростимуляции // Кубанский научный медицинский вестник. 2018; 2: 78-81.Akhedzhak-Naguze S.K. Determination of stress tolerance dynamics according to the “Prediction” method after transcranial electrostimulation. Materials of the international conference “New information technologies in medicine, biology, pharmacology and ecology IT + M & Ec`2018” 2018; 235—238.Ахеджак-Нагузе С.К. Определение динамики стрессоустойчивости по методике «Прогноз» после транскраниальной электростимуляции // Материалы международной конференции «Новые информационные технологии в медицине, биологии, фармакологии и экологии IT + M&Ec`2018» 2018; 235-238.Akhedzhak-Naguze S.K. Evaluation of stress resistance after application of transcranial electrostimulation. Materials of the international conference “New information technologies in medicine, biology, pharmacology and ecology IT + M & Ec`2018”. 2018; 238—241.Ахеджак-Нагузе С.К. Оценка стрессоустойчивости после применения транскраниальной электростимуляции // Материалы международной конференции «Новые информационные технологии в медицине, биологии, фармакологии и экологии IT + M&Ec`2018». 2018; 238-241.Zanin S.A., Kade A. Kh., Kadomtsev D.V., Pasechnikova E.A., Golubev V.G., Plotnikova V.V., Sharov M.A., Azarkin E.V., Kocharyan V.E. TES-therapy. The current state of the problem. Modern problems of science and education. 2017; 1: 58—69.Занин С.А., Каде А.Х., Кадомцев Д.В., Пасечникова Е.А., Голубев В.Г., Плотникова В.В., Шаров М.А., Азаркин Е.В., Кочарян В.Э. ТЭС-терапия. Современное состояние проблемы // Современные проблемы науки и образования. 2017; 1: 58-69.Selye H.A. Syndrome Produced by Diverse Nocuous Agents. Nature. 1936; (138): 32.Selye H. Stress and distress. Compr. Ther. 1975; (1): 9—13.Selye H. Stress and distress / H. Selye. Compr. Ther. 1975; (1): 9-13.Selye H. Stress and the reduction of distress. The Journal of the South Carolina Medical Association. 1979; Nov: 562—566.Selye H. Stress and the reduction of distress / H. Selye // The Journal of the South Carolina Medical Association. Nov., 1979. Р. 562-566.Selye G. Essays on the adaptation syndrome. M.: Foreign literature, 1960: 254 p.Селье Г. Очерки об адаптационном синдроме. М.: Иностранная литература, 1960. 254 с.Selye G. At the level of the whole organism. M.: Science, 1972.Селье Г. На уровне целого организма. М.: Наука, 1972.Selye G. Stress without distress. M.: Progress, 1979: 124 p.Селье Г. Стресс без дистресса. М.: 1979, 124 с.Lipatova A.S., Kade A. Kh., Trofimenko A.I. TES therapy as a method of preventing maladaptation in male rats with high stress resistance. Journal of Biomedical Research. 2018; 6 (4): 407—416. DOI: 10.17238 / issn2542— 1298.2018.6.4.407).Липатова А.С., Каде А.Х., Трофименко А.И. ТЭС-терапия как метод предупреждения дезадаптации у самцов крыс с высокой стрессоустойчивостью // Журнал медико-биологических исследований. 2018; 6 (4): 407-416. DOI: 10.17238/issn2542-1298.2018.6.4.407.Blakemore S.J., Robbins T.W. Decision-making in the adolescent brain. Nat. Neurosci.2012;15:1184—1191.Blakemore S.J., Robbins T.W. Decision-making in the adolescent brain. Nat. Neurosci.2012;15:1184-1191Polyakov P.P.A.A. Agumava, A.S. Sotnichenko, L.R. Gusaruk, A.S. Lipatova, A.I. Trofimenko, E.V. Kuevda, E.A. Gubareva, A. Kh. Kade Expression of c-fos as a marker of stress-induced neuroimmunoenocrine disorders and the possibility of its correction by TES therapy. Allergology and immunology. 2017; 18 (4): 237—238.Поляков П.П. Агумава А.А., СотниченкоА.С., Гусарук Л.Р., Липатова А.С., Трофименко А.И., Куевда Е.В., Губарева Е.А., Каде А.Х. Экспрессия с-fos как маркер стресс-индуцированных нейроиммуноэн-докринных нарушений и возможности ее коррекции ТЭС-терапией // Аллергология и иммунология. 2017; 18 (4): 237-238).Arnsten A.F.T. Stress signaling pathways that impair prefrontal cortex structure and function. Nat. Rev. Neurosci. 2009;10:410—422.Arnsten A.F.T. Stress signaling pathways that impair prefrontal cortex structure and function. Nat. Rev. Neurosci. 2009;10:410-422.Arnsten Amy, Carolyn M. Mazure, and Rajita Sinha Neural circuits responsible for conscious self-control are highly vulnerable to even mild stress. When they shut down, primal impulses go unchecked and mental paralysis sets in. Sci Am. 2012 Apr; 306(4): 48—53.Arnsten Amy, Carolyn M. Mazure, and Rajita Sinha Neural circuits responsible for conscious self-control are highly vulnerable to even mild stress. When they shut down, primal impulses go unchecked and mental paralysis sets in. Sci Am. 2012 Apr; 306(4): 48-53.Arnsten A.F.T., Goldman-Rakic P.S. Noise stress impairs prefrontal cortical cognitive function in monkeys: evidence for a hyperdopaminergic mechanism. Arch. Gen. Psychiatry. 1998;55:362—369.Arnsten A.F.T., Goldman-Rakic P.S. Noise stress impairs prefrontal cortical cognitive function in monkeys: evidence for a hyperdopaminergic mechanism. Arch. Gen. Psychiatry. 1998;55:362-369.Antal A, Ambrus GG, Chaieb L. Toward unraveling readingrelated modulations of tDCS-induced neuroplasticity in the human visual cortex. Front Psychol. 2014; 5: 642. doi: 10.3389/fpsyg.2014.00642. eCollection 2014.Radley JJ, Sisti HM, Hao J, Rocher AB, McCall T, Hof PR, McEwen BS, Morrison J.H. Chronic behavioral stress induces apical dendritic reorganization in pyramidal neurons of the medial prefrontal cortex.Neuroscience. 2004;125(1):1—6.Radley JJ, Sisti HM, Hao J, Rocher AB, McCall T, Hof PR, McEwen BS, Morrison JH.Chronic behavioral stress induces apical dendritic reorganization in pyramidal neurons of the medial prefrontal cortex.Neuroscience. 2004;125(1):1-6.Radley JJ, Rocher AB, Miller M, Janssen WG, Liston C, Hof PR, McEwen BS, Morrison JH. Repeated stress induces dendritic spine loss in the rat medial prefrontal cortex. Cereb Cortex. 2006 Mar;16(3):313—20.Radley JJ, Rocher AB, Miller M, Janssen WG, Liston C, Hof PR, McEwen BS, Morrison JH. Repeated stress induces dendritic spine loss in the rat medial prefrontal cortex. Cereb Cortex. 2006 Mar;16(3):313-20.Radley JJ, Morrison JH. Repeated stress and structural plasticity in the brain. Ageing Res Rev. 2005 May;4(2):271—87.Radley JJ, Morrison JH. Repeated stress and structural plasticity in the brain. Ageing Res Rev. 2005 May;4(2):271-87.Stagg CJ, Lin RL, Mezue M, Segerdahl A, Kong Y, Xie J, Tracey I. Widespread modulation of cerebral perfusion induced during and after transcranial direct current stimulation applied to the left dorsolateral prefrontal cortex. J Neurosci. 2013; 33:11425—11431.Stagg CJ, Lin RL, Mezue M, Segerdahl A, Kong Y, Xie J, Tracey I. Widespread modulation of cerebral perfusion induced during and after transcranial direct current stimulation applied to the left dorsolateral prefrontal cortex. J Neurosci. 2013; 33:11425-11431.Zheng X, Alsop DC, Schlaug G. Effects of transcranial direct current stimulation (tDCS) on human regional cerebral blood flow. Neuroimage 2011; 58:26—33.Zheng X, Alsop DC, Schlaug G. Effects of transcranial direct current stimulation (tDCS) on human regional cerebral blood flow. Neuroimage 2011; 58:26-33.Sheikh-Zade Yu.R., Sheikh-Zade K. Yu. The way to determine the level of stress. Patent number 2147831 of the Russian Federation, priority from 01.23.97. (Publ. 27.04. 2000 in BI No. 12).Шейх-Заде Ю.Р., Шейх-Заде К.Ю. Способ определения уровня стресса. Патент № 2147831 РФ, приоритет от 23.01.97. Опубл. 27.04. 2000 в БИ № 12).Sheikh-Zade Yu.R., Skibitsky VV, Katkhanov AM, Sheikh-Zade K. Yu., Sukhomlinov VV, Kudryashov Ye.A., Cherednik I.L., Zhukova E.V., Kablov R.N., Zuzik Yu.A. An alternative approach to assessing heart rate variability. Bulletin of Arrhythmology. 2001 (22): 49—55.Шейх-Заде Ю.Р., Скибицкий В.В., Катханов А.М., Шейх-Заде К.Ю., Сухомлинов В.В., Кудряшов Е.А., Чередник И.Л., Жукова Е.В., Каблов Р.Н., Зузик Ю.А. Альтернативный подход к оценке вариабельности сердечного ритма // Вестник Аритмологии. 2001; (22): 49-55.Kirshev, N.V., Ryabchikov, N.V. The test for determining the stress resistance of the individual Personality Psychology. M., 1995: 220 с.Киршев Н.В., Рябчиков Н.В. Тест на определение стрессоустойчивости личности // Психология личности. М. 1995: 220 c.Mikhailov V.M. Heart rate variability (a new look at the old paradigm) Neurosoft, 2017: 316 p.Михайлов В.М. Вариабельность ритма сердца (новый взгляд на старую парадигму) Нейрософт, 2017: 316 с.Babunts, I.V., Mirizhanyan, E.M., Mashaeh, Yu.A. ABC of heart rate variability analysis. Stavropol, 2002. 112 p.Бабунц И.В., Мириджанян Э.М., Машаех Ю.А. Азбука анализа вариабельности сердечного ритма / И.В. Бабунц, Э.М. Ставрополь, 2002: 112 с.Hains A.B., Vu M.A., Maciejewski P.K., van Dyck C.H., Gottron M., Arnsten A.F. Inhibition of protein kinase C signaling protects prefrontal cortex dendritic spines and cognition from the effects of chronic stress. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A.2009;106:17957—17962.Hains A.B., Vu M.A., Maciejewski P.K., van Dyck C.H., Gottron M., Arnsten A.F. Inhibition of protein kinase C signaling protects prefrontal cortex dendritic spines and cognition from the effects of chronic stress. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A.2009;106:17957-17962.Vyas A., Mitra R., Shankaranarayana Rao B.S., Chattarji S. Chronic stress induces contrasting patterns of dendritic remodeling in hippocampal and amygdaloid neurons. J Neurosci. 2002;22:6810—6818.Vyas A., Mitra R., Shankaranarayana Rao B.S., Chattarji S. Chronic stress induces contrasting patterns of dendritic remodeling in hippocampal and amygdaloid neurons. J. Neurosci. 2002;22:6810-6818.Barsegyan A., Mackenzie S.M., Kurose B.D., McGaugh J.L., Roozendaal B. Glucocorticoids in the prefrontal cortex enhance memory consolidation and impair working memory by a common neural mechanism. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2010;107:16655—16660.Barsegyan A., Mackenzie S.M., Kurose B.D., McGaugh J.L., Roozendaal B. Glucocorticoids in the prefrontal cortex enhance memory consolidation and impair working memory by a common neural mechanism. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A.2010;107:16655-16660.McKlveen J.M., Myers B., Herman J.P. The medial prefrontal cortex: coordinator of autonomic, neuroendocrine and behavioural responses to stress. Journal of neuroendocrinology. 2015. 27 (6): 446—456.McKlveen J.M., Myers B., Herman J.P. The medial prefrontal cortex: coordinator of autonomic, neuroendocrine and behavioural responses to stress. Journal of neuroendocrinology. 2015. 27 (6): 446-456.Polyakov P.P. Effect of TES therapy on the nature of stress-induced expression of c-fos by neurons of the paraventricular nucleus of the hypothalamus. Ural Medical Journal. 2017; (5): 121—126.Поляков П.П. Влияние ТЭС-терапии на характер стресс-индуцированной экспрессии c-fos нейронами паравентрикулярного ядра гипоталамуса // Уральский медицинский журнал. 2017; (5): 121-126.Kade A. Kh., Polyakov P.P., Lipatova A.S., Sotnichenko A.S., Kuevda E.V., Gubareva E.A. The nature of G-FOS expression by neurons of the medial prefrontal cortex under combined stress and the influence of TES therapy. Modern problems of science and education. 2017; (5): URL: https://www.science-education.ru/ru/article/ view?id=26877 (accessed: 01/22/2018).Каде А.Х., Поляков П.П., Липатова А.С., Сотниченко А.С., Куевда Е.В., Губарева Е.А. Характер экспрессии G-FOS нейронами медиальной префронтальной коры в условиях комбинированного стресса и влияния ТЭС-терапии // Современные проблемы науки и образования. 2017; (5): URL: https://www.science-education.ru/ ru/article/view?id=26877 (дата обращения: 22.01.2018).Lipatova A.S., Polyakov P.P., Kade A. Kh., Trofimenko A.I., Kravchenko S.V. The effect of transcranial electrical stimulation on the endurance of rats with different resistance to stress. Biomedicine. 2018; (1): 84—91.Липатова А.С., Поляков П.П., Каде А.Х., Трофименко А.И., Кравченко С.В. Влияние транскраниальной электростимуляции на выносливость крыс с разной устойчивостью к стрессу // Биомедицина. 2018; (1): 84-91.Merenlender-Wagner A., Dikshtein Y., Yadid G. The P-endorphin role in stress-related psychiatric disorders. Current Drug Targets. 2009. V. 10. P. 1108—1096.Merenlender-Wagner A., Dikshtein Y., Yadid G. The P-endorphin role in stress-related psychiatric disorders. Current Drug Targets. 2009. V. 10. P. 1096-1108.