Stymulacja mózgu w leczeniu epilepsji: reakcja mózgu w ciągu 18 minut
Naukowcy z Mayo Clinic odkryli, że stymulacja głęboka mózgu (DBS) u pacjentów z epilepsją powoduje zmiany w aktywności mózgu w ciągu 18 minut.
Naukowcy z Mayo Clinic w USA odkryli, że stymulacja głęboka mózgu (DBS) u osób z trudną do leczenia epilepsją powoduje mierzalne zmiany w aktywności mózgu w zaledwie 18 minut. Odkrycia te mogą przyczynić się do bardziej spersonalizowanego leczenia. Obecnie często potrzeba miesięcy, aby ocenić, czy wybrane ustawienia systemu DBS mają wystarczający wpływ na napady epileptyczne.
Stymulacja głęboka mózgu jest stosowana w leczeniu różnych schorzeń neurologicznych, w tym niektórych form epilepsji i choroby Parkinsona. W DBS elektrody są wszczepiane w określone obszary mózgu, aby dostarczać impulsy elektryczne, co pozwala na modulację aktywności sieci mózgowych.
U pacjentów z epilepsją oporną na leki, DBS może pomóc w zmniejszeniu liczby napadów. Jednak określenie optymalnych ustawień stymulacji pozostaje skomplikowane. Ponieważ napady epileptyczne występują nieregularnie, a wyniki leczenia mogą rozwijać się stopniowo, znalezienie odpowiednich ustawień może zająć miesiące lub nawet lata.
Zmiany w połączeniach mózgowych
Naukowcy z Mayo Clinic zbadali dziewięciu dorosłych z oporną na leczenie epilepsją ogniskową. Pacjenci ci byli już poddawani monitorowaniu EEG wewnątrzczaszkowemu w ramach regularnego leczenia. Na podstawie tych pomiarów naukowcy analizowali, jak komunikacja między wzgórzem a innymi obszarami mózgu zmieniała się po krótkich okresach stymulacji elektrycznej.
Porównano dwa wzorce stymulacji. W konwencjonalnym DBS impulsy elektryczne są dostarczane w regularnym, przewidywalnym rytmie. Naukowcy porównali to z nieregularną stymulacją, w której odstępy między impulsami są zmienne.
Oba wzorce wpływały na komunikację między obszarami mózgu w różny sposób. Zmiany były szczególnie widoczne w połączeniach między wzgórzem a płatem czołowym. Jak zauważył neurochirurg Jonathon Parker, główny autor badania, wyniki pokazują, że różne wzorce stymulacji mogą wywoływać różne reakcje w sieciach mózgowych. Zespół badawczy ma na celu ustalenie, czy takie reakcje mogą przewidywać, które ustawienia stymulacji ostatecznie prowadzą do mniejszej liczby napadów epileptycznych.
Określenie skuteczności leczenia
Kluczowym odkryciem jest to, że zmiany w połączeniach mózgowych były mierzalne w zaledwie 18 minut. Nie oznacza to jednak, że leczenie wykazuje widoczne zmniejszenie napadów epileptycznych w tym czasie. Jak dotąd, naukowcy zidentyfikowali jedynie zmiany w komunikacji między obszarami mózgu. Jeśli te sygnały okażą się związane z długoterminowym zmniejszeniem napadów epileptycznych, lekarze w przyszłości mogą szybciej oceniać, czy dane ustawienia są odpowiednie dla konkretnego pacjenta.
Wymagane są dalsze badania, aby to potwierdzić. Mayo Clinic rozszerzyła badanie o więcej uczestników i bada, czy podobne informacje można uzyskać przy użyciu mniej inwazyjnych metod pomiarowych. Zespół bada również potencjał uczenia maszynowego i sztucznej inteligencji w analizie sygnałów mózgowych oraz wsparciu lekarzy w dostosowywaniu systemów DBS. Zgodnie z opinią badaczy, zanim takie algorytmy będą mogły być stosowane klinicznie, muszą być prospektywnie walidowane.
DBS w dekodowaniu wewnętrznej mowy
Odkrycia są zgodne z innymi badaniami, w których naukowcy starają się zastosować stymulację głęboką mózgu w bardziej ukierunkowany sposób. Na przykład, niedawno informowano o interfejsie mózg-komputer (BCI), który potrafi dekodować wewnętrzną mowę, słowa i zdania wypowiadane w myślach, w czasie rzeczywistym. W badaniu z udziałem czterech uczestników z całkowitym paraliżem, system AI dekodował wyobrażone zdania z zasobu 125 000 słów z 74% dokładnością.
Technologia ta wykorzystuje wszczepione mikroelektrody do rejestrowania sygnałów mózgowych. W przeciwieństwie do istniejących systemów, to podejście nie wymaga od użytkowników próby fizycznej mowy. Może to stanowić istotny postęp dla osób z SLA lub poważnymi urazami mózgu, które utraciły zdolność komunikacji.
Spersonalizowana stymulacja mózgu
Nowe badanie Mayo Clinic pokazuje, że reakcja sieci mózgowych na stymulację elektryczną może być mierzona stosunkowo szybko i obiektywnie. Kluczowe pytanie, które należy zadać, to czy te wczesne zmiany są również wiarygodnymi wskaźnikami ostatecznego wyniku leczenia. Jeśli ten związek zostanie udowodniony, kalibracja systemów DBS może potencjalnie przejść z procesu długotrwałego prób i błędów do podejścia częściowo opartego na mierzalnych sygnałach mózgowych.
Na razie jednak ta aplikacja pozostaje w odległej przyszłości. Badanie obejmowało tylko dziewięciu pacjentów i jeszcze nie wykazało związku między zmierzonymi reakcjami mózgu a długoterminowym zmniejszeniem napadów epileptycznych.
Źródło: https://www.icthealth.org/news/dbs-for-epilepsy-the-brain-responds-within-18-minutes
Źródło: www.icthealth.org