Syvä aivojen stimulaatio vakavaan pakko-oireiseen häiriöön

VS/VC ja STN ovat molemmat "asemia" hermopiirissä, joiden uskotaan olevan toimintahäiriöitä OCD:ssä. OCD:n merkittävin neurobiologinen malli liittyy orbitofrontaalisen aivokuoren (OFC), anteriorin cingulaattikuoren (ACC) ja ventraalisen aivojuovion poikkeavuksiin. Nämä rakenteet ovat kiinteä osa limbistä aivokuori-striataali-talamo-kortikaalista piiriä, jolloin aivokuoren ulostulot synapsoituvat peräkkäin talamuksen ventraalisessa striatumissa, vatsan pallidumissa ja keski-odorsaalisessa ytimessä ennen kuin projisoituvat takaisin aivokuoreen; tässä järjestelmässä pallidum projisoituu talamukseen joko suoraan tai epäsuorasti subtalamuksen ytimen kautta. Siksi on mahdollista, että havaittu kliininen parannus OCD:ssä DBS:n kanssa johtuu korkeataajuisesta sähköstimulaatiosta, joka häiritsee limbisen piirin epänormaalia toimintaa, ja että tämä voidaan saavuttaa jommassakummassa kahdesta kohdekohdasta. Ventraalisella aivojuoviolla ja STN:llä uskotaan kuitenkin olevan erilliset toiminnot, jotka ovat tärkeitä eri tavoilla tiedonkäsittelyn moduloimiseksi kortiko-striataali-talamo-kortikaalinen piirissä, joka on välttämätön käyttäytymisen ohjaamiseksi. Siten, vaikka sekä VS/VC että STN DBS vaikuttavat samaan hermopiiriin, niiden toimintamekanismi voi olla aivan erilainen ja stimulaatiolla kussakin näistä kohdista voi olla ainutlaatuisia vaikutuksia OCD:n oiremittauksiin.

Todisteet erilaisista kliinisistä vaikutuksista ovat peräisin havainnoista, joiden mukaan VS/VC DBS aiheutti varhaisen ja joskus dramaattisen mielialan nousun ja ahdistuksen vähenemisen ennen pakkomielteiden ja pakko-oireiden paranemista, kun taas STN DBS vähensi pakkomielteitä ja pakko-oireita, mutta se ei vaikuttanut tunteisiin. Tämä havainto on merkityksellinen, koska mieliala ja ahdistuneisuus ovat merkittäviä OCD-oireiden ulottuvuuksia, ja ahdistuksen tai masennuksen vakavuuden lisääntymiseen tai vähenemiseen liittyy yleensä samansuuntaisia ​​muutoksia pakkomielteiden/pakko-oireiden vakavuusasteessa. Ventraalinen aivojuovio, joka on myös ensimmäinen OFC/ACC-kuoren ulostulon kohde, vastaanottaa syötteitä amygdala- ja keskiaivojen dopaminergisiltä neuroneilta, jotka yhdessä tarjoavat emotionaalisen ja motivoivan sysäyksen tavoitteelliseen käyttäytymiseen. Ventraalinen aivojuovio on siksi ainutlaatuisessa asemassa, koska se osallistuu limbiseen kortiko-striato-talamo-kortikaaliseen piiriin, vaikuttaa kognitiiviseen ja motoriseen prosessointiin rinnakkaisissa piireissä, mikä valmistelee toiminnan valintaa ja ilmenee lopulta ajatuksissa ja toimissa. Denys ja kollegat ehdottivat, että VS/VC DBS vaikuttaa OCD-oireisiin sen vaikutuksen kautta ahdistukseen ja mielialaan. Tätä pidemmälle vietäessä tutkijat olettavat, että ventraalisten striataalisten hermosolujen stimulaatio vaikuttaa vahvistavaan oppimiseen ja tunteiden käsittelyyn, mikä parantaa mielialaa ja vähentää ahdistusta ja johtaa pakkomielteiden ja pakko-oireiden intensiteetin laskuun.

STN DBS:llä voi toisaalta olla suorempi vaikutus pakkomielteisiin ja pakko-oireisiin. Limbinen STN, kuten vatsan aivojuovio, on ainutlaatuisessa asemassa vaikuttamaan aivokuoren-striataali-talamo-kortikaalipiirin käyttäytymiseen. Tämä johtuu siitä, että STN vastaanottaa suoran projektion oikeasta alemmasta etukuoresta, joka toimii "hypersuorana reittinä", jonka aktivointi ohittaa hermoprosessoinnin suorassa kortiko-striato-pallido-talamusreitissä. Tämä johtaa käynnissä olevien, suunniteltujen tekojen ja ajatusten estymiseen. Siksi tutkijat olettavat, että tämän estomekanismin kautta STN-neuronien stimulaatio antaa OCD-potilaille mahdollisuuden keskeyttää toistuvia ajatuksiaan ja tekojaan, mikä johtaa pakkomielteiden ja pakko-oireiden vähenemiseen.

Niinpä DBS:n molemmissa kohdissa eri vaikutusmekanismien vuoksi ennustetaan olevan kliinisesti tehokkaampi kuin jommankumman kohdan stimulaation yksinään. Tästä seuraa myös, että jos OCD:n paranemista välittää kaksi mekanismia, tämän pitäisi olla ilmeistä DBS:n jälkeisten kognitiivisten ja neurofysiologisten vaikutusten erilaisissa malleissa. Ehdotetussa tutkimuksessa tutkijat testaavat näitä ennusteita kliinisesti ja kokeellisesti käyttämällä paradigmoja, jotka on suunniteltu erottamaan kaksi hypoteettista vaikutusmekanismia.

CBT:n päätavoitteena on antaa OCD-potilaille mahdollisuus hallita käyttäytymistään paremmin, jotta he voivat estää toistuvia ajatuksiaan ja tekojaan ja siirtyä mielekkäämpiin vaihtoehtoihin. Erään epänormaalin mekanismin, joka myötävaikuttaa tällaiseen kognitiiviseen joustamattomuuteen, uskotaan olevan positiivisen ja negatiivisen vahvistuksen arvon heikentäminen, jota normaalisti käytetään ohjaamaan vasteita ja joka riippuu ehjistä OFC-striataalihermopiireistä. Tämän kognitiivisen ohjausjärjestelmän toimintahäiriö on osoitettu OCD-potilaiden ensimmäisen asteen kliinisesti vaikuttamattomilla sukulaisilla, mikä vahvistaa tämän mekanismin OCD 15:n neurobiologiseksi fenotyypiksi. Siksi oletetaan, että VS/VC:n DBS parantaa vahvistavien ärsykkeiden käsittelyä ja että tämä ei johda vain mielialan kohoamiseen ja ahdistuksen vähenemiseen, vaan myös lisääntyneeseen kognitiiviseen joustavuuteen. Tutkijat testaavat tätä mittaamalla VS/VC DBS:n tehokkuutta mielialan, ahdistuneisuuden, pakkomielteiden ja pakko-oireiden kliinisissä mittareissa ja yhdistävät nämä muutokset vahvistavassa oppimisessa ja tunteiden prosessoinnissa käyttämällä OCD:lle herkkiä kognitiivisia tehtäviä, jotka mittaavat kykyä reagoida asianmukaisesti vahvistukseen. satunnaiset tapahtumat.

Huomioprosessien uskotaan myös vaikuttavan heikentyneeseen käyttäytymisen hallintaan OCD:ssä. Suunniteltujen toimien pysäyttäminen tai estäminen ympäristöolosuhteiden muuttuessa riippuu oikean alikortikaali-STN-hypersuoran reitin toiminnasta, ja se voidaan operoida mittaamalla pysäytyssignaalin reaktioaika (SSRT). SSRT:n spesifisen pidentymisen havainto OCD-potilailla ja heidän ensimmäisen asteen sukulaisillaan, joilla ei ole vaikutusta, viittaa siihen, että tämä kognitiivinen poikkeavuus on myös OCD:n fenotyyppi. Vaikka tämän mekanismin hermosubstraatti ei sisällä limbistä kortiko-striato-pallido-talamista piiriä, viimeaikaiset todisteet viittaavat siihen, että tämän piirin ulkopuolella olevat hermojärjestelmät, joihin liittyy oikeanpuoleinen etukuoren alaosa, ovat heikentyneet OCD:ssä. Siksi tutkijat olettavat, että STN DBS sallii toistuvien ajatusten ja toimien estämisen OCD:ssä helpottamalla hypersuoran reitin toimintaa oikeasta alemmasta etukuoresta STN:ään. Tutkijat testaavat tämän mittaamalla STN DBS:n tehokkuutta pakkomielteisiin ja pakko-oireisiin ja yhdistävät ne muutoksiin SSRT:ssä ja suorituskyvyssä muissa tehtävissä, jotka ovat herkkiä oikean etuosan aivokuoren toiminnalle ja jotka mittaavat kykyä estää ennalta voimakkaita taipumuksia.

OCD-oireita ja kognitiivista heikkenemistä saattaa välittää epänormaali aivokuoren kiihtyvyys, joka johtuu poikkeavasta pitkäkestoisesta depressiosta (LTD) synaptisesta plastisuudesta ja/tai vähentyneestä gammaaminovoihapon (GABA) välittämästä aivokuorensisäisestä estosta. Transkraniaalista magneettista stimulaatiota (TMS) voidaan käyttää näiden neurofysiologisten prosessien mittaamiseen turvallisesti potilailla, joille tehdään DBS, ja molempien poikkeavuuksien on osoitettu normalisoituvan DBS:n jälkeen muissa häiriöissä. Tutkijat käyttävät TMS:ää arvioidakseen näitä hermoprosesseja ennen ja jälkeen DBS:n OCD-potilailla ja testaavat, onko kahdesta DBS-kohdasta eroavia muutoksia ja tuottaako yhdistetty VS/VC ja STN DBS voimakkaampia parannuksia, jotka ovat yhteensopivia ylivoimaista kliinistä hypoteesia koskevan hypoteesimme kanssa. tämän tilan vaikutuksia. Tutkijat mittaavat aivokuorensisäistä estoa ei vain levossa, vaan myös vahvistumisen ennakoinnin aikana, jonka on aiemmin osoitettu vaikuttavan motorisen aivokuoren kiihtymykseen ja johon tutkijat ennustavat VS/VC DBS:n vaikuttavan erityisesti.