Neurofeedback ved hjælp af implanterede dybe hjernestimuleringselektroder

Dyb hjernestimulation (DBS) er blevet en guldstandard symptomatisk behandlingsmulighed for Parkinsons sygdom (PD) og er også udforsket for en række andre neurologiske lidelser. Implantationen af ​​elektroder i dybe hjerneområder har ikke kun muliggjort anvendelsen af ​​elektriske stimuli, men har også givet forskere og klinikere et hidtil uset vindue til at undersøge afvigende neuronal aktivitet lige i kernen af ​​patologiske hjernekredsløb. Lokale feltpotentialer (LFP) er allerede let blevet undersøgt gennem eksternaliserede DBS-elektrodeledninger før internalisering og tilslutning til en implanterbar neurostimulator. I tilfælde af PD har motoriske symptomer vist sig at korrelere med overdreven beta-oscillerende aktivitet (13-35 Hz) i LFP optaget fra den subthalamiske nucleus (STN). For det første er beta-aktivitet registreret i STN i hvile hos patienter, der er trukket ud af deres medicin, blevet korreleret med Unified Parkinsons Disease Rating Scale (UPDRS) på tværs af patienter. For det andet var en reduktion af signalstyrke i beta-båndet korreleret med kliniske forbedringer af motoriske symptomer. For det tredje fører de to vigtigste terapeutiske strategier, administration af L-Dopa og højfrekvent DBS begge til en undertrykkelse af beta-synkronicitet i STN. Ydermere viser beta-oscillationer hurtig og bevægelsesafhængig modulation over tid og kan tjene som en biomarkør og feedbacksignal til at styre leveringen af ​​DBS. Forskerne implementerede for nylig deep brain elektrisk neurofeedback for at give real-time visuel neurofeedback af patologiske STN-oscillationer gennem eksternaliserede DBS-elektroder og viste, at PD-patienter var i stand til frivilligt at kontrollere og reducere subthalamusaktivitet inden for en enkelt 1 times session. Desuden accelererede neurofeedback-lærte strategier bevægelser og kunne bibeholdes på kort og mellemlang sigt. Først for nylig er en nyudviklet neurostimulator, Percept™ PC (Medtronic Neurological Division, Minneapolis, MN, USA), blevet klinisk godkendt, som ikke kun kan påføre elektriske impulser, men også muliggøre måling og transmission af hjerneaktivitet. Denne neurostimulator er nu det første valg til implantationer på universitetshospitalet i Zürich og bruges til en række neurologiske lidelser. Efterforskernes mål er at undersøge, om neurofeedback gennem en fuldt implanteret dyb hjernestimuleringsanordning er mulig og kan føre til en bedre kontrol af patologiske svingninger samt symptomdæmpning. Efter at have vist, at endogen kontrol over dybe hjerneoscillationer er mulig, vil efterforskerne også teste denne nye terapeutiske tilgang for andre patologier end PD, der også behandles med DBS. Neurofeedback ved hjælp af implanterede DBS-elektroder vil have den fordel, at det muliggør længere og flere dages træningssessioner, som efterforskerne antager har en større indflydelse på kontrol over patologiske dybe hjerneoscillationer og neurologiske symptomer, da et sådant fuldt implanteret neurofeedback-system ikke længere kræver eksternalisering af DBS-ledninger og er som sådan ikke længere begrænset til de første to dage efter elektrodeimplantation. Alt i alt vil efterforskerne ikke overstige en samlet streamingtid på 7 timer pr. patient (7 d batteritid), hvilket efterforskerne vurderer forsvarligt i forhold til en batterilevetid på > 5 år. Denne foreslåede forskning er meget vigtig, da den vil hjælpe vores forståelse af forskellige neurologiske sygdomme, der er meget udbredte i samfundet (PD er for eksempel den næstmest almindelige neurodegenerative lidelse efter Alzheimers sygdom) og kan kulminere i nye, endogene behandlingsstrategier. Den overordnede risiko for patienter er minimal til ikke-eksisterende, da stimuleringsparametre er upåvirkede, og de tilsigtede ændringer i hjerneaktivitet er selv-inducerede, mens DBS-stimulering er slået fra.