Smadzeņu stimulēšana var palīdzēt izzināt Parkinsona slimību
Jauni pētījumi liecina, ka dziļa smadzeņu reģiona zemas frekvences stimulēšana var uzlabot kognitīvo funkciju pacientiem ar Parkinsona slimību (PD). Ja tā ir taisnība, atklājumi nosaka smadzeņu stimulēšanas potenciālu citu kognitīvo slimību ārstēšanā.
Aiovas Universitātes neirologu un neiroķirurgu jaunais darbs sniedz pirmos tiešos pierādījumus cilvēka smadzeņu savienojumam starp smadzeņu domāšanas reģionu un reģioniem, kas saistīti ar kustību kontroli.
Pētnieki izmantoja retus, intraoperatīvus smadzeņu ierakstus, lai atrastu potenciālās saiknes starp smadzeņu frontālo garozu un dziļāku struktūru, ko sauc par subtalāma kodolu (STN).
Pētījums atrasts tiešsaistē žurnālā Smadzenes, parāda, ka STN stimulēšana zemās frekvencēs uzlabo PD pacientu sniegumu vienkāršā kognitīvā uzdevumā, kuru parasti traucē PD.
"Tas nav ļoti bieži, ka jūs identificējat jaunu savienojumu cilvēka smadzenēs," sacīja Nandakumars Narajanans, M.D., Ph.D., UI neiroloģijas docents un vecākais pētījuma autors.
"Šī hipertiešā ceļa esamība no prefrontālās garozas līdz STN ir bijusi saistīta aptuveni desmit gadus, taču šī ir pirmā reize, kad mēs eksperimentāli parādījām, ka tā pastāv un darbojas cilvēkiem.
"Mēs arī varējām parādīt, ka, ja mēs stimulējam STN, mēs mainām frontālās garozas darbību un domājam, ka tas ir pa šo ceļu," viņš teica. "Un, ja mēs stimulējam STN un mainām kortikālo aktivitāti, mēs faktiski varam labvēlīgi mainīt uzvedību, uzlabojot pacientu kognitīvo darbību."
Parkinsona slimība ir progresējošs neirodeģeneratīvs stāvoklis, kas ietekmē apmēram miljonu cilvēku Amerikas Savienotajās Valstīs. STN dziļa smadzeņu stimulēšana augstās frekvencēs jau ir apstiprināta, lai ārstētu kustību problēmas dažiem pacientiem ar PD.
Papildus kustību problēmu radīšanai PD ietekmē arī domāšanu vai izziņu. Jaunie atklājumi rada iespēju, ka STN dziļa smadzeņu stimulācija ar atšķirīgu (zemu) biežumu var uzlabot kognitīvos simptomus PD un, iespējams, pat citu neiroloģisku un psihisku slimību gadījumā.
Pētījumā komanda varēja kartēt STN-garozas savienojumu, operāciju laikā “ieklausoties” smadzeņu darbībā, lai implantētu dziļas smadzeņu stimulācijas (DBS) elektrodus pacientiem ar PD.
UI neiroķirurgs Džeremijs Grīnlejs, M. D., katru gadu veic vairāk nekā 30 šādas operācijas, un viņa kompetencei bija būtiska loma kartēšanas eksperimentā. Izmantojot specializētos reģistrācijas elektrodus, kas ievietoti pacientu smadzenēs, Grīnlee klausās smadzeņu darbību, lai precīzi novietotu DBS ierīci.
Šie elektrodi arī ļauj eksperimentāli reģistrēt smadzeņu darbību pacientiem, kuri procedūras laikā ir nomodā, neradot nekādu risku. Šāda veida intraoperatīvie ieraksti nav ļoti izplatīti, taču Grīnem un viņa UI kolēģiem ir ilga pieredze tehnikas jomā.
Operācijas laikā pacienti veica vienkāršu kognitīvo uzdevumu, lai stimulētu vienu smadzeņu daļu, vienlaikus reģistrējot elektrisko aktivitāti no citām savienotajām daļām. Neironu aktivitātes klausīšanās uzdevuma laikā ļāva komandai kartēt savienojumu.
"Mēs varējām izsaukt atbildi, lai parādītu funkcionālo saikni," skaidro Grīnle. "Ļoti ātra reakcija liecina par vienu tiešu sinaptisko savienojumu - to nozīmē hipertiešais."
Pēc tam, kad ir konstatēts hipertieša savienojuma esamība, pētnieki pēc tam pētīja zemas frekvences STN stimulēšanas ietekmi uz kognitīvajām spējām. Narayanan komanda izmanto ļoti vienkāršu domāšanas uzdevumu - precīzi novērtējot īsa laika intervāla gaitu -, lai pētītu kognitīvos traucējumus PD pacientiem un PD dzīvnieku modeļus.
Viņi atklāja, ka stimulācija uzlabo kognitīvo darbību.
Pēcoperācijas papildu apmeklējumu laikā pētnieki lika pacientiem veikt intervāla laika uzdevumu ar DBS stimulatoru, kas iestatīts uz vienu no trim iestatījumiem: augsta frekvence (normāla kustības kontrolei), bez stimulācijas vai zemas frekvences iestatīšana 4 Hz. Tikai 4 Hz stimulācija uzlaboja pacientu veiktspēju laika testa laikā.
Pētnieki domā, ka frekvences ir kā sakaru kanāli starp tīkliem. Ja divi tīkli strādā kopā vienā un tajā pašā frekvencē, tas varētu būt unikāls veids, kā tīkli mijiedarbojas un tiek pārraidīta informācija.
Avots: Aiovas Universitāte / EurekAlert
