Tento mozgový postup sa často používa na liečbu Parkinsonovej choroby
Znie to ako niečo od tvorcov Star Treku, ale výskumníci vidia možnosti, ktoré sa objavujú pri použití hlbokej mozgovej stimulácie pre ľudí, ktorí majú miernu Alzheimerovu chorobu . A vo svete, kde sú k dispozícii lieky, ale výhody sú obmedzené, je dôležité pokračovať v rozvoji alternatívnych liečebných postupov na liečbu a prevenciu Alzheimerovej choroby.
Čo je hlboká stimulácia mozgu?
Stimulácia hlbokého mozgu (DBS) je postup, pri ktorom sú elektródy umiestnené vo vnútri mozgu a naprogramované tak, aby vydávali malé elektrické impulzy na stimuláciu aktivity mozgu.
DBS sa už niekoľko rokov používa u ľudí s Parkinsonovou chorobou so značným úspechom v znižovaní tremorov a svalových kontrakcií, ako aj pri zlepšovaní držania tela. Tiež sa skúma na liečbu iných zdravotných stavov, ako je depresia a obsedantno-kompulzívna porucha .
Ako sú elektródy umiestnené v mozgu?
Stručná odpoveď: operácia mozgu. Aby bolo možné DBS, musia byť do mozgu vložené drôty. Pomocou lokálnej anestézie neurochirurg vyvŕta diery do lebky pacienta a opatrne všíva drôty do rôznych oblastí mozgu. (Lokálna anestézia, keď je pacient bdieť, ale oblasť tela je vyčerpaná, môže byť použitá, pretože samotný mozog nemôže cítiť žiadnu bolesť.)
Stroj podobný kardiostimulátoru sa potom implantuje pod celkovú anestéziu do hrudníka osoby, kde môže nakoniec dodať 130 miniatúrnych elektrických impulzov za sekundu do drôtov a následne do mozgu. Pri prvom implantovaní je stimulátor vypnutý; niekoľko dní alebo týždňov po operácii sa stimulátor zapne a začne dodávať elektrickým impulzom do mozgu.
Keď sa používajú na liečbu Alzheimerovej choroby, tieto drôty sú typicky spojené s fornixom v mozgu. Podľa Johns Hopkinsovej medicíny "fornix je mozgová cesta, ktorá slúži na informovanie hipokampu , časť mozgu, kde začína učenie a spomienky , a kde sa objavujú najčastejšie príznaky Alzheimerovej choroby."
Ako funguje hlboká stimulácia mozgu?
Existuje niekoľko teórií o tom, prečo to funguje, ale zatiaľ neexistuje žiadna presvedčivá odpoveď. V prípade Parkinsonovej choroby sa predpokladá, že preruší a naruší vadné vypálenie mozgu.
V skutočnosti je pochopenie DBS zo strany výskumníkov tak obmedzené, že možnosť jeho použitia pre Alzheimerovu chorobu bola náhodne objavená, keď bol testovaný DBS na muža, ktorý bol morbidne obézny ako spôsob, ako sa pokúsiť ovládať jeho chuť do jedla. Keď ho testovali s umiestnením drôtu a elektrickými impulzmi, zaznamenal živú pamäť. Keď vypnali impulzy, pamäť zmizla a keď sa stimulátor znovu otočil, pamäť sa vrátila. To viedlo k uvedomeniu, že možno existuje spôsob, ako stimulovať mozog a spomienky, ktoré drží.
Je to bezpečné?
DBS sa zdá byť dosť bezpečné. Aj keď myslenie mozgovej chirurgie znie veľmi riskantné, odborníci tvrdia, že tento postup nie je tak invazívny, ako to znie.
Vždy existujú riziká s operáciou mozgu; Viac ako 100 000 ľudí po celom svete s Parkinsonovou chorobou prešlo DBS s minimálnymi problémami. Riziká zahŕňajú infekciu, poruchu zariadenia, zdvih, poruchu batérie a pohyb drôtu.
Výskum v oblasti stimulácie hlbokého mozgu a Alzheimerovej choroby
Výskum fázy I
V roku 2010 publikoval časopis Annals of Neurology výskum zameraný na klinickú štúdiu I. fázy, ktorá sa uskutočnila v Kanade so šiestimi ľuďmi diagnostikovanými včasnou Alzheimerovou chorobou. Každý z nich mal hlboký mozgový stimulátor chirurgicky implantovaný do ich mozgu a zažil 12 mesiacov kontinuálnej elektrickej stimulácie.
Testovanie ich kognitívnych funkcií po 6 a 12 mesiacoch naznačilo zlepšenie alebo menej ako očakávaný pokles u troch zo šiestich účastníkov.
Okrem toho boli PET vyšetrenia použité na vyhodnotenie metabolizmu glukózy v mozgu, čo je schopnosť mozgu rozložiť cukry pre mozgové palivo a môže byť tiež ukazovateľom hladiny aktivity neurónov v mozgu. Ľudia s Alzheimerovou chorobou zvyčajne vykazujú v priebehu času pokles metabolizmu glukózy, ale u týchto šiestich účastníkov výskumu došlo k zvýšeniu, ktoré sa udržalo počas celej štúdie. Zaujímavé je, že klesajúca schopnosť mozgu rozložiť cukor pri Alzheimerovej chorobe prinútila niektorých výskumníkov, aby nazvali Alzheimerovu " diabetes typu 3 ".
Výskum fázy II
V štúdii fázy II, ktorú uskutočnil Johns Hopkins, 42 pacientov vo veku 45 až 85 rokov sa zúčastnilo na DBS s cieľom zamerať sa na Alzheimerovu chorobu. Každý z nich absolvoval DBS chirurgickú operáciu na implantáciu v rokoch 2012 až 2014. Polovica z nich mala po 2 týždňoch svoje stimulátory a polovica z nich bola po 12 mesiacoch zapnutá. Bola to dvojito zaslepená štúdia, pretože ani lekári ani pacienti nevedeli, kedy boli stimulátory aktivované.
Poznanie bolo hodnotené v tejto štúdii prostredníctvom viacerých testov, vrátane ADAS-Cog 13. Cerebrálny metabolizmus glukózy bol tiež meraný v rôznych oblastiach mozgu.
Výsledky tejto štúdie boli zaujímavé a nie nevyhnutne to, čo sa očakávalo. Po 6 mesiacoch po implantácii stimulátora výrazne vzrástol metabolizmus glukózy v mozgu, ale tieto zisky neboli udržiavané po 12 mesiacoch. Navyše bol zaznamenaný vek súvisiaci rozdiel v reakcii. Tí účastníci, ktorí mali viac ako 65 rokov, preukázali zlepšenie kognitívnej funkcie a metabolizmu glukózy v mozgu. Tí, ktorí boli mladší ako 65 rokov, nevykazovali výrazné zlepšenie v oboch oblastiach. Výskumníci sa domnievali, že tento účinok môže súvisieť s niekedy väčším zhoršením mozgovej štruktúry u mladších ľudí s Alzheimerovou chorobou (Alzheimerovu chorobu v skorom štádiu ) v porovnaní s Alzheimerovou chorobou s oneskoreným nástupom.
Zhrnutie účinkov DBS na mozog
Účinky DBS na Alzheimerovu chorobu boli skúmané prostredníctvom týchto klinických štúdií fázy I a fázy II, ale informácie o tom, ako to ovplyvňuje mozog, boli tiež získané z jeho použitia v iných prostrediach vrátane iných výskumných štúdií a pri liečbe Parkinsonovej choroby. Boli zistené nasledujúce účinky:
Zlepšené celkové poznanie: Výskum na DBS u ľudí s Alzheimerovou chorobou viedol k zlepšenému poznaniu niektorých účastníkov, meraný viacerými neuropsychologickými testami . Tieto testy merajú niekoľko aspektov fungovania mozgu, vrátane pamäte, orientácie , rozpoznávania slov a ďalšie.
Zvýšený objem hipokampu: Zatiaľ čo hippocampus (časť mozgu spojená s pamäťou) atrofuje s prítomnosťou starnutia a významnejšie u Alzheimerovej choroby, zistilo sa, že DBS zvyšuje objem hipokampu u osôb s Alzheimerovou chorobou. Hipokampálny objem bol korelovaný s fungovaním pamäte.
Zvýšený metabolizmus glukózy v mozgu: Ako bolo uvedené vyššie, niektoré subjekty, ktoré dostávali DBS, preukázali zlepšenie metabolizmu glukózy vo viacerých oblastiach mozgu.
Zvýšený objem fornixových a mammálnych telies: Fornix a mammárne telieska v mozgu (ktoré sú spojené s funkciou pamäti) preukázali zvýšený objem po DBS u pacientov s Alzheimerovou chorobou.
Vyššie hladiny acetylcholínu: DBS sa tiež ukázalo vo výskume spúšťania uvoľňovania acetylcholínu. Acetylcholín pomáha prenášať správy z jednej nervovej bunky do ďalšej v mozgu.
Zvýšená priestorová pamäť: Po hlbokej mozgovej stimulácii na fornix potkanov demonštrovali zlepšenú priestorovú pamäť vo svojej schopnosti prechádzať bludiskom. Kým štúdie na zvieratách nie sú vždy prenášané na ľudí, často nám poskytujú náhľady o bezpečnosti a účinnosti experimentálnych postupov.
Znížená verbálna plynulosť: Hlboká stimulácia mozgu bola dlho používaná u ľudí s Parkinsonovou chorobou s výrazne pozitívnymi výsledkami. Niektoré výskumy však zistili, že v niektorých z týchto jedincov klesla verbálna plynulosť . Zatiaľ čo mnohí s Parkinsonovou chorobou majú pocit, že toto riziko stojí za to, že im to dáva hlboká stimulácia mozgu. nemusí sa tak ľahko považovať za užitočné riziko u pacientov s Alzheimerovou chorobou.
Etické úvahy
Hoci sa uskutočnili viaceré štúdie na ľuďoch, niektorí vedci požadujú dodatočné a rozšírené štúdie používajúce DBS u zvierat predtým, než budú pokračovať vo výskume s ľuďmi. Zdôrazňujú, že zatiaľ čo účastníci výskumu DBS zaznamenali určité kognitívne zlepšenie, existovali aj niektorí ďalší, ktorí po hlbokej mozgovej stimulácii klesli v niektorých kognitívnych oblastiach.
Títo vedci tiež poukazujú na skutočnosť, že chýba pochopenie toho, ako funguje hlboká stimulácia mozgu; preto odporúčajú, aby sa pred rozšírením klinických skúšok s ľuďmi získalo viac informácií.
Slovo z
Hlboká mozgová stimulácia bola dobre zavedená ako vhodná liečba Parkinsonovej choroby; je však potrebný ďalší výskum, aby sa zistili jeho prínosy v súvislosti s Alzheimerovou chorobou. Potenciál DBS na zlepšenie kognitívnych funkcií je vzrušujúci, obzvlášť keď pokračujeme v úsilí nájsť účinnú liečbu Alzheimerovej choroby.
> Zdroje:
> Fagundes, VDC, Rieder, CRM, Nunes da Cruz, A a kol., Frekvencia stimulácie hlbokého mozgu subtalamického jadra ovplyvňuje phonemickú a akčnú plynulosť pri Parkinsonovej chorobe. Parkinsonova choroba . 2016.
> Hescham S, Temel Y, Schipper S. a spol., Fornix hlboká mozgová stimulácia indukovala dlhodobú priestorovú pamäť nezávisle od hipokampálnej neurogenézy. Štruktúra a funkcia mozgu. 2017 Mar, 222 (2): 1069-1075.
> Johns Hopkins Medicine. Johns Hopkins lekári implantujú prvý "kardiostimulátor" mozgu pre Alzheimerovu chorobu v Spojených štátoch ako súčasť klinického skúšania navrhnutého na pomalú stratu pamäti. December 2012.
> Laxton AW, Tang-Wai DF, McAndrews MP a kol. Annals of Neurology. 2010 okt; 68 (4): 521-34. Štúdia fázy I o hlbokej mozgovej stimulácii pamäťových obvodov pri Alzheimerovej chorobe. Annals of Neurology. 2010 okt; 68 (4): 521-34.
> Lozano AM, Fosdick L, Chakravarty MM a kol., Štúdia II. Fázy Stimulácie hlbokého mozgu Fornix pri miernom Alzheimerovom ochorení. Journal Alzheimerovej choroby. 2016 Sep 6; 54 (2): 777-87.
> Ovadia D, Bottini G .. Neuroetické dôsledky hlbokej mozgovej stimulácie pri degeneratívnych poruchách. Súčasné stanovisko v neurológii. 2015 Dec, 28 (6): 598-603
> Viana JNM, Vickers JC, Cook MJ, Gilbert F, Aktuálne pamäti: nedávny pokrok, translačné výzvy a etické úvahy v štúdiách hlbokej mozgovej stimulácie fornix pre Alzheimerovu chorobu. Neurobiológia starnutia. 2017 Aug; 56: 202-210.