Ta procedura mózgu jest często stosowana w leczeniu choroby Parkinsona
Brzmi to jak coś od twórców Star Trek, ale naukowcy widzą możliwości, które pojawiają się dzięki głębokiej stymulacji mózgu u osób z łagodną chorobą Alzheimera . W świecie, w którym dostępne są leki, ale korzyści są ograniczone, ważne jest, aby nadal opracowywać alternatywne terapie zapobiegające chorobie Alzheimera.
Co to jest stymulacja głębokiego mózgu?
Deep Brain Stimulation (DBS) to procedura, w której elektrody umieszczane są wewnątrz mózgu i zaprogramowane tak, aby wydzielały małe impulsy elektryczne w celu stymulowania aktywności mózgu.
DBS stosuje się od kilku lat u osób z chorobą Parkinsona, z dużym powodzeniem zmniejszając drżenia i skurcze mięśni, a także poprawiając postawę. Jest również badany w leczeniu innych schorzeń, takich jak depresja i zaburzenie obsesyjno-kompulsywne .
W jaki sposób elektrody są umieszczane w mózgu?
Krótka odpowiedź: operacja mózgu. Aby DBS było możliwe, przewody muszą być włożone do mózgu. W znieczuleniu miejscowym neurochirurg wierci otwory w czaszce pacjenta i ostrożnie wtyka przewody w różne obszary mózgu. (Znieczulenie miejscowe, gdy pacjent jest przebudzony, ale obszar ciała jest zdrętwiały, można go użyć, ponieważ sam mózg nie odczuwa żadnego bólu).
Następnie wszczepienie urządzenia stymulującego w znieczuleniu ogólnym do klatki piersiowej osoby, która może ostatecznie dostarczyć 130 miniaturowych impulsów elektrycznych na sekundę do drutów, a w konsekwencji do mózgu. Po wstępnym wszczepieniu stymulator jest wyłączony; kilka dni lub tygodni po zabiegu stymulator jest włączony i zaczyna dostarczać impulsy elektryczne do mózgu.
Kiedy są stosowane w leczeniu choroby Alzheimera, druty te są zazwyczaj połączone z mózgowym zapaleniem. Według Johns Hopkins Medicine, "fornix jest ścieżką mózgową, kluczową w dostarczaniu informacji do hipokampa , części mózgu, w której zaczyna się nauka i wspomnienia , i gdzie pojawiają się najwcześniejsze objawy choroby Alzheimera."
Jak działa stymulacja głębokiego mózgu?
Istnieje kilka teorii na temat tego, dlaczego działa, ale nie ma jeszcze jednoznacznej odpowiedzi. W chorobie Parkinsona uważa się, że przeszkadza i zakłóca błędne wypalanie mózgu.
W rzeczywistości, zrozumienie DBS przez naukowców jest tak ograniczone, że możliwość wykorzystania go w chorobie Alzheimera została odkryta przypadkowo, kiedy DBS było testowane na człowieku, który był chorobliwie otyły jako sposób na kontrolowanie swojego apetytu. Kiedy testowali go z umieszczeniem drutu i impulsami elektrycznymi, zameldował żywe wspomnienie. Kiedy wyłączyli impulsy, pamięć zniknęła, a kiedy włączyli stymulator, pamięć powróciła. Doprowadziło to do uświadomienia sobie, że być może istnieje sposób na stymulowanie mózgu i wspomnień, które on posiada.
Czy to bezpieczne?
DBS wydaje się dość bezpieczny. Chociaż myśl o operacji mózgu brzmi bardzo ryzykownie, eksperci twierdzą, że ta procedura nie jest tak inwazyjna, jak się wydaje.
Zawsze istnieje ryzyko związane z operacją mózgu; jednak ponad 100 000 osób na całym świecie cierpiących na chorobę Parkinsona przeszło DBS z minimalnymi problemami. Ryzyko obejmuje infekcję, awarię sprzętu, udar, awarię baterii i ruch drutu.
Badanie stymulacji głębokiego mózgu i choroby Alzheimera
Faza I Badania
W 2010 roku czasopismo "Annals of Neurology" opublikowało wyniki badań klinicznych fazy I przeprowadzonych w Kanadzie z sześcioma osobami, u których zdiagnozowano wczesną chorobę Alzheimera. Każdy z nich miał głęboki stymulator mózgu chirurgicznie wszczepiony do mózgu i doświadczył 12 miesięcy ciągłej stymulacji elektrycznej.
Testowanie ich funkcjonowania poznawczego po 6 i 12 miesiącach wskazało poprawę lub mniej niż oczekiwano zmniejszenie liczby trzech z sześciu uczestników.
Dodatkowo, skany PET zostały użyte do oceny mózgowego metabolizmu glukozy, którym jest zdolność mózgu do rozkładania cukrów na paliwo mózgowe i może również być wskaźnikiem poziomu aktywności neuronów w mózgu. Ludzie z chorobą Alzheimera zwykle wykazują spadek metabolizmu glukozy w czasie, ale tych sześciu uczestników badania wykazało wzrost, który utrzymywał się przez całe badanie. Co ciekawe, spadająca zdolność mózgu do rozkładania cukru w chorobie Alzheimera spowodowała, że niektórzy badacze nazwali Alzheimera " cukrzycą typu 3 ".
Badanie fazy II
W badaniu II fazy za pośrednictwem Johnsa Hopkinsa 42 pacjentów w wieku od 45 do 85 lat uczestniczyło w DBS, aby zająć się chorobą Alzheimera. Każdy z nich przeszedł operację DBS do implantacji w latach 2012-2014. Połowa z nich miała stymulatory włączone po 2 tygodniach, a połowa z nich włączyła je po 12 miesiącach. Było to badanie podwójnie ślepe, ponieważ ani lekarze, ani pacjenci nie wiedzieli, kiedy stymulatory zostały aktywowane.
Poznanie oceniano w tym badaniu za pomocą wielu testów, w tym ADAS-Cog 13. Mózgowy metabolizm glukozy mierzono również w różnych obszarach mózgu.
Wyniki tego badania były interesujące i niekoniecznie oczekiwane. W 6 miesięcy po implantacji stymulatora mózgowy metabolizm glukozy znacznie się zwiększył, ale przyrosty te nie utrzymały się po 12 miesiącach. Dodatkowo odnotowano zależną od wieku różnicę w odpowiedzi. Uczestnicy powyżej 65 roku życia wykazali poprawę w funkcjonowaniu poznawczym i metabolicznym metabolizmie glukozy. Osoby, które nie ukończyły 65 lat, nie wykazały istotnych ulepszeń w żadnej z tych dziedzin. Naukowcy wysunęli teorię, że ten efekt mógł być związany z czasami większym pogorszeniem struktury mózgu u młodszych osób z chorobą Alzheimera ( wczesnym początkiem choroby Alzheimera ), w porównaniu do osób z późnym początkiem choroby Alzheimera.
Podsumowanie efektów DBS w mózgu
Wpływ DBS na Alzheimera został zbadany podczas tych badań klinicznych fazy I i fazy II, ale informacje na temat jego wpływu na mózg zostały również zebrane z jego zastosowania w innych warunkach, w tym w innych badaniach i leczeniu choroby Parkinsona. Znaleziono następujące efekty:
Poprawione ogólne postrzeganie: Badania nad DBS u osób z chorobą Alzheimera zaowocowały poprawą funkcji poznawczych dla niektórych uczestników, mierzoną za pomocą wielu testów neuropsychologicznych . Testy te mierzą kilka aspektów funkcjonowania mózgu, w tym pamięć, orientację , rozpoznawanie słów i wiele innych.
Zwiększona objętość hipokampa: Podczas gdy hipokamp (część mózgu związana z pamięcią) zanika wraz z obecnością starzenia i bardziej istotnie w chorobie Alzheimera, stwierdzono, że DBS zwiększa objętość hipokampa u osób z chorobą Alzheimera. Objętość hipokampa była skorelowana z funkcjonowaniem pamięci.
Zwiększony mózgowy metabolizm glukozy: Jak podkreślono powyżej, niektórzy pacjenci, którzy otrzymali DBS, wykazali lepszy metabolizm glukozy w wielu obszarach mózgu.
Zwiększona objętość fornixu i ciałek mammillarnych: w ciele z chorobą Alzheimera wykazano zwiększoną objętość po DBS w mózgu (oba związane z funkcjonowaniem pamięci).
Wyższe poziomy acetylocholiny: DBS wykazano również w badaniach mających na celu uwolnienie acetylocholiny. Acetylocholina pomaga przekazywać wiadomości z jednej komórki nerwowej do drugiej w naszych mózgach.
Zwiększona pamięć przestrzenna: po głębokiej stymulacji mózgu do szczęki szczurów, wykazali ulepszoną pamięć przestrzenną w ich zdolności do poruszania się w labiryncie. Podczas gdy badania na zwierzętach nie zawsze przenoszą się na ludzi, często dostarczają nam wglądów dotyczących bezpieczeństwa i skuteczności procedur eksperymentalnych.
Zmniejszona fluencja słowna: Od wielu lat u ludzi z chorobą Parkinsona stosuje się głęboką stymulację mózgu, przy czym wyniki są znacznie lepsze. Jednak niektóre badania wykazały, że fluencja słowna spadła w niektórych z tych osób. Podczas gdy wielu z chorobą Parkinsona uważa, że to ryzyko jest warte korzyści, jaką zapewnia im głęboka stymulacja mózgu. może nie tak łatwo zostać uznane za warte ryzyka u osób z chorobą Alzheimera.
Względy etyczne
Chociaż przeprowadzono wiele badań na ludziach, niektórzy badacze domagają się dodatkowych i rozszerzonych badań z użyciem DBS u zwierząt, zanim będą kontynuować dalsze badania z ludźmi. Podkreślają, że chociaż byli uczestnicy badania DBS, którzy doświadczyli poprawy zdolności poznawczych, było także kilka innych, którzy odmówili w niektórych obszarach poznawczych po głębokiej stymulacji mózgu.
Badacze podkreślają także fakt, że brak jest zrozumienia, jak działa głęboka stymulacja mózgu; w związku z tym zaleca się, aby uzyskać więcej informacji przed rozszerzeniem badań klinicznych z ludźmi.
Słowo od
Głęboka stymulacja mózgu została dobrze ugruntowana jako odpowiednie leczenie choroby Parkinsona; jednak potrzebne są dalsze badania, aby poznać jego zalety w chorobie Alzheimera. Potencjał DBS do poprawy funkcji poznawczych jest ekscytujący, zwłaszcza, że wciąż walczymy o znalezienie skutecznego leczenia choroby Alzheimera.
> Źródła:
> Fagundes, VDC, Rieder, CRM, Nunes da Cruz, A i in., Stymulacja głębokiego mózgu Częstość jądra podwzgórza wpływa na płynność fonemiczną i czynnościową w chorobie Parkinsona. Choroba Parkinsona . 2016.
> Hescham S, Temel Y, Schipper S. i wsp., Głęboka stymulacja mózgu Fornixa indukowała długookresową pamięć przestrzenną, niezależną od neurogenezy hipokampa. Struktura i funkcja mózgu. 2017 Mar; 222 (2): 1069-1075.
> Johns Hopkins Medicine. Johns Hopkins Surgeons Implant "Pacemaker" pierwszego mózgu w chorobie Alzheimera w Stanach Zjednoczonych jako część badań klinicznych zaprojektowanych w celu spowolnienia utraty pamięci. Grudzień 2012.
> Laxton AW, Tang-Wai DF, McAndrews MP, i in. Roczniki neurologii. 2010 Październik; 68 (4): 521-34. Badanie fazy I głębokiej stymulacji mózgu obwodów pamięci w chorobie Alzheimera. Roczniki neurologii. 2010 Październik; 68 (4): 521-34.
> Lozano AM, Fosdick L, Chakravarty MM, et al, A Faza II Badanie stymulacji głębokiego mózgu Fornix w łagodnej chorobie Alzheimera. Journal of Alzheimer's Disease. 2016 Sep 6; 54 (2): 777-87.
> Ovadia D, Bottini G .. Neuroetyczne implikacje głębokiej stymulacji mózgu w zaburzeniach zwyrodnieniowych. Aktualna opinia w Neurology. 2015 Dec; 28 (6): 598-603
> Viana JNM, Vickers JC, Cook MJ, Gilbert F, Prądy pamięci: ostatnie postępy, wyzwania translacyjne i względy etyczne w badaniach nad głęboką stymulacją mózgu w chorobie Alzheimera. Neurobiologia starzenia. 2017 sierpnia; 56: 202-210.