Stimularea creierului poate ajuta la cunoașterea în Parkinson
Noi cercetări sugerează că stimularea cu frecvență redusă a unei regiuni cerebrale profunde poate fi capabilă să îmbunătățească funcția cognitivă la pacienții cu boala Parkinson (PD). Dacă este adevărat, descoperirile stabilesc scena potențialului de stimulare a creierului pentru tratarea altor boli cognitive.
Noua lucrare a neurologilor și neurochirurgilor de la Universitatea din Iowa oferă prima dovadă directă a unei legături în creierul uman între regiunea gânditoare a creierului și regiunile asociate cu controlul mișcării.
Cercetătorii au folosit înregistrări cerebrale rare, intraoperatorii, pentru a găsi legăturile potențiale dintre cortexul frontal al creierului și o structură mai profundă numită nucleul subtalamic (STN).
Studiul, găsit online în jurnal Creier, arată că stimularea STN la frecvențe joase îmbunătățește performanța pacienților cu PD într-o sarcină cognitivă simplă care este de obicei perturbată de PD.
„Nu de foarte multe ori identificați o nouă conexiune în creierul uman”, a spus Nandakumar Narayanan, MD, Ph.D., profesor asistent de neurologie al UI și autor principal al studiului.
„Existența acestei căi hiperdirecte de la cortexul prefrontal la STN a fost înconjurată de aproximativ un deceniu, dar aceasta este prima dată când am demonstrat experimental că există și funcționează la oameni.
„Am putut, de asemenea, să arătăm că, dacă stimulăm STN, schimbăm activitatea corticală frontală și credem că este pe această cale”, a spus el. „Și dacă stimulăm STN și schimbăm activitatea corticală, putem schimba comportamentul într-un mod benefic, îmbunătățind performanța cognitivă a pacienților.”
Boala Parkinson este o afecțiune neurodegenerativă progresivă care afectează aproximativ un milion de persoane din Statele Unite. Stimularea profundă a creierului STN la frecvențe înalte este deja aprobată pentru a trata problemele de mișcare la unii pacienți cu PD.
Pe lângă faptul că provoacă probleme de mișcare, PD afectează însă și gândirea sau cunoașterea. Noile descoperiri ridică posibilitatea ca stimularea profundă a creierului STN la o frecvență diferită (scăzută) să îmbunătățească, de asemenea, simptomele cognitive în PD și, eventual, chiar și în alte boli neurologice și psihiatrice.
În cadrul cercetării, echipa a reușit să mapeze conexiunea STN-cortex prin „ascultarea” activității creierului în timpul intervențiilor chirurgicale pentru implantarea electrozilor de stimulare profundă a creierului (DBS) la pacienții cu PD.
Neurochirurgul UI Jeremy Greenlee, MD, efectuează mai mult de 30 de astfel de operații în fiecare an, iar expertiza sa a fost vitală pentru experimentul de cartografiere. Folosind electrozi de înregistrare specializați plasați în creierul pacienților, Greenlee ascultă activitatea creierului pentru a plasa cu precizie dispozitivul DBS.
Acești electrozi permit, de asemenea, înregistrarea directă a activității creierului în scopuri experimentale la pacienții care sunt treji în timpul procedurii fără a adăuga niciun risc. Acest tip de înregistrări intraoperatorii nu sunt foarte frecvente, dar Greenlee și colegii săi de UI au o lungă istorie de expertiză în tehnică.
În timpul intervenției chirurgicale, pacienții au realizat o sarcină cognitivă simplă ca modalitate de stimulare a unei părți a creierului în timp ce înregistrează activitatea electrică din alte părți care sunt conectate. Ascultarea activității neuronale în timpul sarcinii a permis echipei să mapeze conexiunea.
„Am putut evoca un răspuns pentru a arăta conexiunea funcțională”, explică Greenlee. „Răspunsul foarte rapid sugerează o singură conexiune sinaptică directă - asta înseamnă hiperdirectul.”
După ce au stabilit existența conexiunii hiperdirecte, cercetătorii au investigat în continuare efectul stimulării STN cu frecvență joasă asupra abilităților cognitive. Echipa lui Narayanan folosește o sarcină de gândire foarte simplă - estimând cu exactitate trecerea unui interval scurt de timp - pentru a studia afectarea cognitivă la pacienții cu PD și modelele animale de PD.
Au descoperit că stimularea îmbunătățește performanța cognitivă.
În timpul vizitelor ulterioare post-chirurgicale, cercetătorii au solicitat pacienților să efectueze sarcina de sincronizare a intervalului cu stimulatorul DBS setat la una din cele trei setări: frecvență înaltă (normală pentru controlul mișcării), fără stimulare sau o setare a frecvenței joase de 4 Hz. Doar stimularea de 4 Hz a îmbunătățit performanța pacienților la testul de sincronizare.
Cercetătorii cred că frecvențele sunt ca niște canale de comunicare între rețele. Dacă două rețele funcționează împreună la aceeași frecvență, ar putea fi un mod unic de interacțiune a rețelelor și de transmitere a informațiilor.
Sursa: Universitatea din Iowa / EurekAlert
