Neurofeedback za pomocą wszczepionych elektrod do głębokiej stymulacji mózgu

Głęboka stymulacja mózgu (DBS) stała się złotym standardem opcji leczenia objawowego choroby Parkinsona (PD) i jest również badana w przypadku wielu innych zaburzeń neurologicznych. Wszczepienie elektrod do głębokich obszarów mózgu nie tylko umożliwiło stosowanie bodźców elektrycznych, ale także zapewniło naukowcom i klinicystom bezprecedensowe okno do badania nieprawidłowej aktywności neuronów w rdzeniu patologicznych obwodów mózgowych. Lokalne potencjały pola (LFP) zostały już łatwo zbadane za pomocą zewnętrznych drutów elektrod DBS przed internalizacją i podłączeniem do wszczepialnego neurostymulatora. W przypadku PD wykazano, że objawy motoryczne korelują z przesadną aktywnością oscylacyjną beta (13-35 Hz) w LFP zarejestrowanym z jądra podwzgórza (STN). Po pierwsze, aktywność beta zarejestrowana w STN w spoczynku u pacjentów, którzy odstawili leki, została skorelowana z ujednoliconą skalą oceny choroby Parkinsona (UPDRS) u pacjentów. Po drugie, zmniejszenie mocy sygnału w paśmie beta było skorelowane z kliniczną poprawą objawów motorycznych. Po trzecie, dwie główne strategie terapeutyczne, podawanie L-Dopa i DBS o wysokiej częstotliwości, prowadzą do zahamowania synchronizacji beta w STN. Ponadto oscylacje beta wykazują szybką i zależną od ruchu modulację w czasie i mogą służyć jako biomarker i sygnał zwrotny do kontrolowania dostarczania DBS. Badacze wdrożyli niedawno elektryczne neurofeedback głębokiego mózgu, aby zapewnić wizualne neurofeedback patologicznych oscylacji STN w czasie rzeczywistym za pomocą zewnętrznych elektrod DBS i wykazali, że pacjenci z PD byli w stanie dobrowolnie kontrolować i zmniejszać aktywność podwzgórza w ciągu jednej 1-godzinnej sesji. Co więcej, strategie oparte na neurofeedbacku przyspieszyły ruchy i mogły zostać utrzymane w perspektywie krótko- i średnioterminowej. Dopiero niedawno nowo opracowany neurostymulator Percept™ PC (Medtronic Neurological Division, Minneapolis, MN, USA) został zatwierdzony klinicznie, który może nie tylko aplikować impulsy elektryczne, ale także umożliwiać pomiar i transmisję aktywności mózgu. Ten neurostymulator jest obecnie pierwszym wyborem do implantacji w Szpitalu Uniwersyteckim w Zurychu i jest stosowany w różnych zaburzeniach neurologicznych. Celem badaczy jest zbadanie, czy neurofeedback poprzez w pełni wszczepione urządzenie do głębokiej stymulacji mózgu jest możliwe i może prowadzić do lepszej kontroli oscylacji patologicznych oraz łagodzenia objawów. Po wykazaniu, że możliwa jest endogenna kontrola nad głębokimi oscylacjami mózgu, badacze przetestują również to nowatorskie podejście terapeutyczne w przypadku patologii innych niż PD, które są również leczone za pomocą DBS. Neurofeedback przy użyciu wszczepionych elektrod DBS będzie miał tę zaletę, że umożliwi dłuższe i wielodniowe sesje treningowe, co według hipotezy badaczy będzie miało większy wpływ na kontrolę nad patologicznymi głębokimi oscylacjami mózgu i objawami neurologicznymi, ponieważ taki w pełni wszczepiony system neurofeedback nie wymaga już uzewnętrznienie drutów DBS i jako takie nie jest już ograniczone do pierwszych dwóch dni po implantacji elektrody. Podsumowując, badacze nie przekroczą łącznego czasu przesyłania strumieniowego wynoszącego 7 godzin na pacjenta (7 d czasu pracy na baterii), co badacze uznają za uzasadnione w odniesieniu do żywotności baterii > 5 lat. Proponowane badania są bardzo istotne, ponieważ pomogą nam zrozumieć różne choroby neurologiczne, które są bardzo rozpowszechnione w społeczeństwie (choroba Parkinsona jest na przykład drugim co do częstości zaburzeniem neurodegeneracyjnym po chorobie Alzheimera) i mogą doprowadzić do opracowania nowych, endogennych strategii leczenia. Ogólne ryzyko dla pacjentów jest minimalne lub żadne, ponieważ parametry stymulacji pozostają niezmienione, a zamierzone zmiany w aktywności mózgu są indukowane przez siebie, gdy stymulacja DBS jest wyłączona.