Neurofeedback con elettrodi impiantati per la stimolazione cerebrale profonda

La stimolazione cerebrale profonda (DBS) è diventata un'opzione di trattamento sintomatico gold standard per il morbo di Parkinson (PD) ed è anche esplorata per una varietà di altri disturbi neurologici. L'impianto di elettrodi in aree cerebrali profonde non solo ha consentito l'applicazione di stimoli elettrici, ma ha anche fornito a ricercatori e medici una finestra senza precedenti per indagare l'attività neuronale aberrante proprio al centro dei circuiti cerebrali patologici. I potenziali di campo locale (LFP) sono già stati prontamente studiati attraverso fili di elettrodi DBS esternalizzati prima dell'internalizzazione e della connessione a un neurostimolatore impiantabile. Nel caso del PD, è stato evidenziato che i sintomi motori sono correlati con un'attività oscillatoria beta esagerata (13-35 Hz) nel LFP registrato dal nucleo subtalamico (STN). In primo luogo, l'attività beta registrata nel STN a riposo nei pazienti che hanno interrotto il trattamento è stata correlata con la Unified Parkinson's Disease Rating Scale (UPDRS) tra i pazienti. In secondo luogo, una riduzione della potenza del segnale nella banda beta è stata correlata con miglioramenti clinici dei sintomi motori. In terzo luogo, le due principali strategie terapeutiche, la somministrazione di L-Dopa e la DBS ad alta frequenza portano entrambe a una soppressione della beta-sincronicità nel STN. Inoltre, le oscillazioni beta mostrano una modulazione rapida e dipendente dal movimento nel tempo e possono fungere da biomarcatore e segnale di feedback per controllare l'erogazione di DBS. I ricercatori hanno recentemente implementato il neurofeedback elettrico cerebrale profondo per fornire un neurofeedback visivo in tempo reale delle oscillazioni STN patologiche attraverso elettrodi DBS esternalizzati e hanno dimostrato che i pazienti con PD erano in grado di controllare e ridurre volontariamente l'attività subtalamica all'interno di una singola sessione di 1 ora. Inoltre, le strategie apprese dal neurofeedback hanno accelerato i movimenti e potrebbero essere mantenute a breve e medio termine. Solo di recente è stato clinicamente approvato un neurostimolatore di nuova concezione, il Percept™ PC (Medtronic Neurological Division, Minneapolis, MN, USA), che può non solo applicare impulsi elettrici, ma anche consentire la misurazione e la trasmissione dell'attività cerebrale. Questo neurostimolatore è ora la prima scelta per gli impianti presso l'ospedale universitario di Zurigo e viene utilizzato per una varietà di disturbi neurologici. L'obiettivo dei ricercatori è indagare se il neurofeedback attraverso un dispositivo di stimolazione cerebrale profonda completamente impiantato sia possibile e possa portare a un migliore controllo delle oscillazioni patologiche e alla mitigazione dei sintomi. Avendo dimostrato che è possibile il controllo endogeno sulle oscillazioni cerebrali profonde, i ricercatori testeranno anche questo nuovo approccio terapeutico per patologie diverse dal PD che sono anche trattate con DBS. Il neurofeedback che utilizza elettrodi DBS impiantati avrà il vantaggio di consentire sessioni di allenamento più lunghe e di più giorni, che i ricercatori ipotizzano abbiano un impatto maggiore sul controllo delle oscillazioni cerebrali profonde patologiche e dei sintomi neurologici, in quanto tale sistema di neurofeedback completamente impiantato non richiede più il esternalizzazione dei fili DBS e come tale non è più limitato ai primi due giorni dopo l'impianto dell'elettrodo. Tutto sommato, gli investigatori non supereranno un tempo di streaming totale di 7 ore per paziente (7 giorni di durata della batteria), che gli investigatori ritengono giustificabile rispetto a una durata della batteria di> 5 anni. Questa ricerca proposta è molto significativa in quanto aiuterà la nostra comprensione di varie malattie neurologiche che sono altamente prevalenti nella società (il morbo di Parkinson è, ad esempio, il secondo disturbo neurodegenerativo più comune dopo il morbo di Alzheimer) e potrebbe culminare in nuove strategie di trattamento endogene. Il rischio complessivo per i pazienti è minimo o inesistente, poiché i parametri di stimolazione non sono influenzati e i cambiamenti previsti nell'attività cerebrale sono autoindotti mentre la stimolazione DBS è disattivata.