Neurofeedback ved hjelp av implanterte dype hjernestimuleringselektroder

Dyp hjernestimulering (DBS) har blitt et gullstandard symptomatisk behandlingsalternativ for Parkinsons sykdom (PD) og er også utforsket for en rekke andre nevrologiske lidelser. Implantasjonen av elektroder i dype hjerneområder har ikke bare muliggjort påføring av elektrisk stimuli, men har også gitt forskere og klinikere et enestående vindu for å undersøke avvikende nevronaktivitet rett i kjernen av patologiske hjernekretsløp. Lokale feltpotensialer (LFP) er allerede lett undersøkt gjennom eksternaliserte DBS-elektrodeledninger før internalisering og tilkobling til en implanterbar nevrostimulator. Når det gjelder PD, har motoriske symptomer vist seg å korrelere med overdreven beta-oscillerende aktivitet (13-35 Hz) i LFP registrert fra den subthalamiske kjernen (STN). For det første har betaaktivitet registrert i STN i hvile hos pasienter som har trukket seg ut av medisinen blitt korrelert med Unified Parkinsons Disease Rating Scale (UPDRS) på tvers av pasienter. For det andre var en reduksjon av signalstyrken i beta-båndet korrelert med kliniske forbedringer av motoriske symptomer. For det tredje fører de to viktigste terapeutiske strategiene, administrering av L-Dopa og høyfrekvent DBS til en undertrykkelse av beta-synkronisitet i STN. Videre viser beta-oscillasjoner rask og bevegelsesavhengig modulering over tid og kan tjene som en biomarkør og tilbakemeldingssignal for å kontrollere leveringen av DBS. Etterforskerne implementerte nylig dyp hjerneelektrisk nevrofeedback for å gi sanntids visuell nevrofeedback av patologiske STN-oscillasjoner gjennom eksternaliserte DBS-elektroder og viste at PD-pasienter var i stand til frivillig å kontrollere og redusere subthalamusaktivitet i løpet av en enkelt 1 times økt. Videre akselererte nevrofeedback-lærte strategier bevegelser og kunne beholdes på kort og mellomlang sikt. Bare nylig har en nyutviklet nevrostimulator, Percept™ PC (Medtronic Neurological Division, Minneapolis, MN, USA), blitt klinisk godkjent, som ikke bare kan påføre elektriske impulser, men også muliggjøre måling og overføring av hjerneaktivitet. Denne nevrostimulatoren er nå førstevalget for implantasjoner ved Universitetssykehuset Zürich og brukes mot en rekke nevrologiske lidelser. Etterforskernes mål er å undersøke om nevrofeedback gjennom et fullt implantert dyphjernestimuleringsapparat er mulig og kan føre til bedre kontroll av patologiske svingninger samt symptomdemping. Etter å ha vist at endogen kontroll over dype hjerneoscillasjoner er mulig, vil etterforskerne også teste denne nye terapeutiske tilnærmingen for andre patologier enn PD som også behandles med DBS. Nevrofeedback ved bruk av implanterte DBS-elektroder vil ha fordelen av å muliggjøre lengre og flere dagers treningsøkter, som etterforskerne antar å ha en større innvirkning på kontroll over patologiske dype hjerneoscillasjoner og nevrologiske symptomer, ettersom et slikt fullt implantert nevrofeedback-system ikke lenger krever eksternalisering av DBS-ledninger og er som sådan ikke lenger begrenset til de to første dagene etter elektrodeimplantasjon. Alt i alt vil etterforskerne ikke overstige en total strømmetid på 7 timer per pasient (7 d batteritid), noe etterforskerne anser forsvarlig med hensyn til en batterilevetid på > 5 år. Denne foreslåtte forskningen er svært viktig ettersom den vil hjelpe vår forståelse av ulike nevrologiske sykdommer som er svært utbredt i samfunnet (PD er for eksempel den nest vanligste nevrodegenerative lidelsen etter Alzheimers sykdom) og kan kulminere i nye, endogene behandlingsstrategier. Den totale risikoen for pasienter er minimal til ikke-eksisterende, ettersom stimuleringsparametere er upåvirket og de tiltenkte endringene i hjerneaktivitet er selvindusert mens DBS-stimulering er av.