Głęboka stymulacja mózgu w ciężkich zaburzeniach obsesyjno-kompulsyjnych

VS/VC i STN są „stacjami” w obwodach nerwowych, które uważa się za dysfunkcyjne w OCD. Wybitny neurobiologiczny model OCD implikuje nieprawidłowości kory oczodołowo-czołowej (OFC), przedniej części kory zakrętu obręczy (ACC) i prążkowia brzusznego. Struktury te są integralną częścią obwodów limbicznych korowo-prążkowiowo-wzgórzowo-korowych, dzięki czemu wyjścia korowe synapsują kolejno w prążkowiu brzusznym, bladości brzusznej i jądrze przyśrodkowo-grzbietowym wzgórza przed powrotem do kory mózgowej; w tym systemie bladość wystaje do wzgórza bezpośrednio lub pośrednio przez jądro podwzgórza. Jest zatem możliwe, że obserwowana poprawa kliniczna w OCD z DBS jest spowodowana stymulacją elektryczną o wysokiej częstotliwości, zakłócającą nieprawidłową aktywność w obwodzie limbicznym i że można to uzyskać w jednym z dwóch miejsc docelowych. Uważa się jednak, że prążkowie brzuszne i STN pełnią odrębne funkcje, ważne na różne sposoby w modulowaniu przetwarzania informacji w obwodach korowo-prążkowiowo-wzgórzowo-korowych niezbędnych do kontroli zachowania. Tak więc, chociaż zarówno VS / VC, jak i STN DBS wpływają na ten sam obwód nerwowy, ich mechanizm działania może być zupełnie inny, a stymulacja w każdym z tych miejsc może mieć unikalny wpływ na wymiary objawów OCD.

Dowody na różne efekty kliniczne pochodzą z odkrycia, że ​​VS/VC DBS powodowało wczesną, a czasem radykalną poprawę nastroju i redukcję lęku przed poprawą w obsesjach i kompulsjach, podczas gdy STN DBS, zmniejszając obsesje i kompulsje, nie miał wpływu na emocje. Ta obserwacja jest istotna, ponieważ nastrój i lęk są istotnymi wymiarami objawów w OCD, a wzrostowi lub zmniejszeniu nasilenia lęku lub depresji towarzyszą na ogół równoległe zmiany w natężeniu obsesji/kompulsji. Prążkowie brzuszne, oprócz tego, że jest pierwszym celem wyjść korowych OFC/ACC, otrzymuje dane wejściowe z neuronów dopaminergicznych ciała migdałowatego i śródmózgowia, które razem zapewniają emocjonalny i motywacyjny impuls do zachowania ukierunkowanego na cel. Prążkowie brzuszne znajduje się zatem w wyjątkowej pozycji, poprzez swoje zaangażowanie w obwody limbiczne korowo-prążkowiowo-wzgórzowo-korowe, aby wpływać na przetwarzanie poznawcze i motoryczne w obwodach równoległych, co jest przygotowaniem do wyboru działania i ostatecznie przejawia się w myślach i działaniach. Denys i współpracownicy zaproponowali, że VS/VC DBS wpływa na objawy OCD poprzez wpływ na lęk i nastrój. Idąc dalej, badacze wysuwają hipotezę, że stymulacja brzusznych neuronów prążkowia wpływa na uczenie się ze wzmocnieniem i przetwarzanie emocji, poprawiając w ten sposób nastrój i zmniejszając niepokój oraz powodując zmniejszenie intensywności obsesji i kompulsji.

Z drugiej strony STN DBS może mieć bardziej bezpośredni wpływ na obsesje i kompulsje. Limbiczny STN, podobnie jak prążkowie brzuszne, znajduje się w wyjątkowej pozycji, aby wpływać na wyjścia behawioralne obwodów korowo-prążkowiowo-wzgórzowo-korowych. Dzieje się tak, ponieważ STN otrzymuje bezpośrednią projekcję z prawej dolnej kory czołowej, która działa jako „ścieżka hiperbezpośrednia”, której aktywacja zastępuje przetwarzanie nerwowe w bezpośredniej ścieżce korowo-prążkowiowo-pallido-wzgórzowej. Powoduje to zahamowanie toczących się, zaplanowanych działań i myśli. Badacze stawiają zatem hipotezę, że poprzez ten mechanizm hamujący stymulacja neuronów STN umożliwia pacjentom z OCD przerywanie ich powtarzających się myśli i działań, co skutkuje zmniejszeniem obsesji i kompulsji.

W związku z tym przewiduje się, że DBS w obu miejscach, ze względu na różne mechanizmy działania, będzie klinicznie skuteczniejszy niż stymulacja jednego z tych miejsc. Wynika z tego również, że jeśli istnieją dwa mechanizmy pośredniczące w poprawie OCD, powinno to być widoczne w różnych wzorcach efektów poznawczych i neurofizjologicznych po DBS. W proponowanym badaniu badacze przetestują te przewidywania klinicznie i eksperymentalnie, stosując paradygmaty mające na celu rozróżnienie dwóch hipotetycznych mechanizmów działania.

Głównym celem CBT jest umożliwienie pacjentom z OCD uzyskania większej kontroli nad zachowaniem, tak aby mogli powstrzymać powtarzające się myśli i działania oraz przejść do bardziej znaczących alternatyw. Uważa się, że jednym z nienormalnych mechanizmów przyczyniających się do takiej elastyczności poznawczej jest stępienie wartości pozytywnego i negatywnego wzmocnienia normalnie używanego do kierowania reakcjami i zależnego od nienaruszonych obwodów nerwowych prążkowia OFC. Dysfunkcję tego systemu kontroli poznawczej wykazano u krewnych pierwszego stopnia pacjentów z OCD, którzy nie zostali dotknięci klinicznie, potwierdzając w ten sposób ten mechanizm jako fenotyp neurobiologiczny OCD 15. Dlatego postawiono hipotezę, że DBS VS/VC poprawi przetwarzanie bodźców wzmacniających i że spowoduje to nie tylko poprawę nastroju i zmniejszenie lęku, ale także zwiększenie elastyczności poznawczej. Badacze przetestują to, mierząc skuteczność VS/VC DBS w klinicznych pomiarach nastroju, lęku, obsesji i kompulsji i powiążą je ze zmianami w uczeniu się przez wzmacnianie i przetwarzaniu emocji za pomocą zadań poznawczych wrażliwych na OCD, które mierzą zdolność do odpowiedniego reagowania na wzmacniające nieprzewidziane okoliczności.

Uważa się również, że procesy uwagi przyczyniają się do upośledzonej kontroli zachowania w OCD. Zdolność do zatrzymania lub zahamowania planowanych działań, gdy zmieniają się warunki środowiskowe, zależy od funkcji prawego dolnego szlaku hiperbezpośredniego korowego-STN i można ją zoperacjonalizować, mierząc czas reakcji na sygnał zatrzymania (SSRT). Odkrycie specyficznego wydłużenia SSRT u pacjentów z OCD i ich zdrowych krewnych pierwszego stopnia sugeruje, że ta nieprawidłowość poznawcza jest również fenotypem OCD. Chociaż nerwowe podłoże tego mechanizmu nie obejmuje obwodu limbicznego korowo-prążkowiowo-pallido-wzgórzowego, ostatnie dowody sugerują, że układy nerwowe poza tym obwodem, obejmujące prawą dolną korę czołową, są upośledzone w OCD. Badacze stawiają zatem hipotezę, że STN DBS umożliwia hamowanie powtarzających się myśli i działa w OCD, ułatwiając działanie hiperbezpośredniego szlaku z prawej dolnej kory czołowej do STN. Badacze przetestują to, mierząc skuteczność STN DBS na obsesje i kompulsje i powiążą je ze zmianami w SSRT i wynikami innych zadań wrażliwych na funkcję prawej dolnej kory czołowej, które mierzą zdolność do hamowania tendencji przedpotentnych.

W objawach OCD i upośledzeniu funkcji poznawczych może pośredniczyć nieprawidłowa pobudliwość korowa spowodowana nieprawidłową długotrwałą depresją (LTD) plastyczności synaptycznej i/lub zmniejszonym hamowaniem wewnątrzkorowym, w którym pośredniczy kwas gamma-aminomasłowy (GABA). Przezczaszkowa stymulacja magnetyczna (TMS) może być stosowana do bezpiecznego pomiaru tych procesów neurofizjologicznych u pacjentów poddawanych DBS i wykazano, że obie nieprawidłowości normalizują się po DBS w innych zaburzeniach. Badacze wykorzystają TMS do oceny tych procesów nerwowych przed i po DBS u pacjentów z OCD i zbadają, czy istnieją różnice w zmianach z dwóch miejsc DBS i czy połączenie VS/VC i STN DBS daje bardziej energiczną poprawę zgodną z naszą hipotezą dotyczącą lepszej klinicznej skutki tego stanu. Badacze będą mierzyć hamowanie wewnątrzkorowe nie tylko w spoczynku, ale także w oczekiwaniu na wzmocnienie, które wcześniej wykazano, że wpływa na pobudliwość kory ruchowej i na które, jak przewidują badacze, będzie miał wpływ VS/VC DBS.