Neurofeedback pomocí implantovaných elektrod hluboké mozkové stimulace

Hluboká mozková stimulace (DBS) se stala zlatým standardem symptomatické léčby Parkinsonovy choroby (PD) a je také zkoumána u řady dalších neurologických poruch. Implantace elektrod do hlubokých oblastí mozku nejen umožnila aplikaci elektrických stimulů, ale také poskytla výzkumníkům a lékařům bezprecedentní okno pro zkoumání aberantní neuronální aktivity přímo v jádru patologických mozkových okruhů. Lokální potenciály pole (LFP) již byly snadno vyšetřeny pomocí externalizovaných elektrodových drátů DBS před internalizací a připojením k implantovatelnému neurostimulátoru. V případě PD bylo prokázáno, že motorické symptomy korelují s přehnanou beta oscilační aktivitou (13-35 Hz) v LFP zaznamenané ze subtalamického jádra (STN). Za prvé, aktivita beta zaznamenaná v STN v klidu u pacientů vysazených z jejich medikace byla u pacientů korelována s Unified Parkinson's Disease Rating Scale (UPDRS). Za druhé, snížení výkonu signálu v beta pásmu korelovalo s klinickým zlepšením motorických symptomů. Za třetí, obě hlavní terapeutické strategie, podávání L-Dopa a vysokofrekvenční DBS, vedou k potlačení beta-synchronicity v STN. Kromě toho beta-oscilace vykazují rychlou a na pohybu závislou modulaci v průběhu času a mohou sloužit jako biomarker a zpětnovazební signál pro řízení dodávání DBS. Výzkumníci nedávno implementovali hlubokou mozkovou elektrickou neurofeedback, aby poskytovali vizuální neurofeedback patologických STN oscilací v reálném čase prostřednictvím externalizovaných DBS elektrod a ukázali, že pacienti s PD byli schopni dobrovolně kontrolovat a redukovat subtalamickou aktivitu během jediné 1 hodiny. Strategie učení neurofeedback navíc zrychlily pohyby a mohly by být zachovány v krátkodobém a střednědobém horizontu. Teprve nedávno byl klinicky schválen nově vyvinutý neurostimulátor Percept™ PC (Medtronic Neurological Division, Minneapolis, MN, USA), který dokáže nejen aplikovat elektrické impulsy, ale umožňuje také měření a přenos mozkové aktivity. Tento neurostimulátor je nyní první volbou pro implantace v Univerzitní nemocnici v Curychu a používá se u řady neurologických poruch. Cílem vyšetřovatelů je prozkoumat, zda je neurofeedback prostřednictvím plně implantovaného zařízení pro hlubokou mozkovou stimulaci možný a může vést k lepší kontrole patologických oscilací a také ke zmírnění symptomů. Poté, co bylo prokázáno, že je možná endogenní kontrola nad hlubokými mozkovými oscilacemi, výzkumníci budou také testovat tento nový terapeutický přístup pro jiné patologie než PD, které jsou také léčeny DBS. Neurofeedback využívající implantované elektrody DBS bude mít výhodu v tom, že umožní delší a vícedenní tréninky, o kterých vědci předpokládají, že budou mít větší dopad na kontrolu patologických hlubokých mozkových oscilací a neurologických symptomů, protože takový plně implantovaný systém neurofeedbacku již nevyžaduje externalizace DBS drátů a jako taková již není omezena na první dva dny po implantaci elektrody. Celkově vzato, vyšetřovatelé nepřekročí celkovou dobu streamování 7 hodin na pacienta (7 dní výdrže baterie), což vyšetřovatelé považují za oprávněné s ohledem na životnost baterie > 5 let. Tento navrhovaný výzkum je velmi významný, protože nám pomůže porozumět různým neurologickým onemocněním, která jsou ve společnosti vysoce rozšířená (PD je například druhou nejčastější neurodegenerativní poruchou po Alzheimerově chorobě) a mohla by vyvrcholit v nových, endogenních léčebných strategiích. Celkové riziko pro pacienty je minimální až nulové, protože stimulační parametry nejsou ovlivněny a zamýšlené změny mozkové aktivity jsou vyvolány samy, když je stimulace DBS vypnutá.