Neurofeedback med hjälp av implanterade elektroder för djup hjärnstimulering

Djup hjärnstimulering (DBS) har blivit ett gyllene symptomatisk behandlingsalternativ för Parkinsons sjukdom (PD) och utforskas även för en mängd andra neurologiska störningar. Implantationen av elektroder i djupa områden i hjärnan har inte bara möjliggjort applicering av elektriska stimuli, utan har också gett forskare och kliniker ett aldrig tidigare skådat fönster för att undersöka avvikande neuronaktivitet mitt i kärnan av patologiska hjärnkretsar. Lokala fältpotentialer (LFP) har redan lätt undersökts genom externiserade DBS-elektrodledningar före internalisering och anslutning till en implanterbar neurostimulator. I fallet med PD har motoriska symtom visat sig korrelera med överdriven betaoscillerande aktivitet (13-35 Hz) i LFP som registrerats från den subtalamiska kärnan (STN). För det första har betaaktivitet som registrerats i STN i vila hos patienter som tagits bort från sin medicin korrelerats med Unified Parkinsons Disease Rating Scale (UPDRS) över patienter. För det andra var en minskning av signalstyrkan i betabandet korrelerad med kliniska förbättringar av motoriska symtom. För det tredje leder de två huvudsakliga terapeutiska strategierna, administreringen av L-Dopa och högfrekvent DBS båda till ett undertryckande av beta-synkronicitet i STN. Dessutom visar beta-oscillationer snabb och rörelseberoende modulering över tid och kan fungera som en biomarkör och återkopplingssignal för att styra leveransen av DBS. Utredarna implementerade nyligen elektrisk neurofeedback i djup hjärna för att ge visuell neurofeedback i realtid av patologiska STN-svängningar genom externa DBS-elektroder och visade att PD-patienter kunde frivilligt kontrollera och minska subtalamisk aktivitet inom en enda 1 timmes session. Dessutom accelererade neurofeedback-lärda strategier rörelser och kunde behållas på kort och medellång sikt. Först nyligen har en nyutvecklad neurostimulator, Percept™ PC (Medtronic Neurological Division, Minneapolis, MN, USA), blivit kliniskt godkänd, som inte bara kan applicera elektriska impulser, utan också möjliggöra mätning och överföring av hjärnaktivitet. Denna neurostimulator är nu förstahandsvalet för implantationer vid universitetssjukhuset i Zürich och används för en mängd olika neurologiska störningar. Utredarnas mål är att undersöka om neurofeedback genom en fullt implanterad apparat för djup hjärnstimulering är möjlig och kan leda till bättre kontroll av patologiska svängningar samt symtomlindring. Efter att ha visat att endogen kontroll över djupa hjärnoscillationer är möjlig kommer utredarna också att testa denna nya terapeutiska metod för andra patologier än PD som också behandlas med DBS. Neurofeedback med hjälp av implanterade DBS-elektroder kommer att ha fördelen av att möjliggöra längre och flera dagar långa träningssessioner, vilket utredarna antar att har en större inverkan på kontrollen över patologiska djupa hjärnoscillationer och neurologiska symtom, eftersom ett sådant fullt implanterat neurofeedback-system inte längre kräver externisering av DBS-trådar och är som sådan inte längre begränsad till de första två dagarna efter elektrodimplantation. Sammantaget kommer utredarna inte att överstiga en total streamingtid på 7 timmar per patient (7 d batteritid), vilket utredarna anser vara motiverat med hänsyn till en batteritid på > 5 år. Denna föreslagna forskning är mycket betydelsefull eftersom den kommer att hjälpa vår förståelse av olika neurologiska sjukdomar som är mycket vanliga i samhället (PD är till exempel den näst vanligaste neurodegenerativa sjukdomen efter Alzheimers sjukdom) och kan kulminera i nya, endogena behandlingsstrategier. Den totala risken för patienter är minimal till obefintlig, eftersom stimuleringsparametrar är opåverkade och de avsedda förändringarna i hjärnaktiviteten är självinducerade medan DBS-stimulering är avstängd.