Tento mozkový postup se často používá k léčení Parkinsonovy nemoci
Zní to jako něco od tvůrců Star Treku, ale vědci vidí možnosti, které se objevují při použití hluboké stimulace mozku u lidí s mírnou Alzheimerovou chorobou . A ve světě, kde jsou k dispozici léky, ale jejich přínosy jsou omezené, je důležité pokračovat v rozvoji alternativních terapií k léčbě a prevenci Alzheimerovy choroby.
Co je hluboká stimulace mozku?
Stimulace hlubokého mozku (DBS) je procedura, při níž jsou elektrody umístěny uvnitř mozku a naprogramovány tak, aby uvolňovaly malé elektrické impulsy, které stimulují aktivitu mozku.
DBS se používá již několik let u lidí s Parkinsonovou chorobou se značným úspěchem při snižování třesu a svalových kontrakcí a zlepšování držení těla. Také se zkoumá léčit jiné zdravotní stavy, jako je deprese a obsesivně-kompulzivní porucha .
Jak jsou elektrody umístěny v mozku?
Krátká odpověď: operace mozku. Aby byl DBS možný, musí být dráty vloženy do mozku. Pomocí lokální anestézie neurochirurg vyvrtá díry do lebky pacienta a pečlivě navléká dráty do různých oblastí mozku. (Lokální anestezie, když je pacient vzhůru, ale oblast těla je otupena, může být použita, protože samotný mozek nemůže cítit žádnou bolest.)
Stroj podobný kardiostimulátoru se potom implantuje pod celkovou anestézou do hrudníku osoby, kde může nakonec přivést 130 drobných elektrických impulzů za sekundu do drátu a následně do mozku. Při prvním implantaci je stimulátor vypnutý; několik dní nebo týdnů po operaci se stimulátor zapne a začne přenášet elektrické impulsy do mozku.
Při použití k léčbě Alzheimerovy choroby jsou tyto dráty typicky spojeny s fornixem v mozku. Podle společnosti Johns Hopkins Medicine "fornix je cestou pro mozky, která slouží k přenášení informací na hipokampus , část mozku, kde začíná učení a vzpomínky , a kde se objevují nejčasnější příznaky Alzheimerovy choroby."
Jak funguje hluboká stimulace mozku?
Existuje několik teorií, proč to funguje, ale zatím není žádná konečná odpověď. U Parkinsonovy choroby je myšlenka přerušit a narušit vadné spálení mozku.
Ve skutečnosti je znalost DBS vědců tak omezená, že možnost jejich využití pro Alzheimerovou chorobu byla náhodně objevena, když byl testován DBS na člověka, který byl morbidně obézní jako způsob, jak se pokusit ovládnout jeho chuť k jídlu. Když ho zkoušeli s umístěním drátu a elektrickými impulsy, hlásil živou paměť. Když vypnuli impulsy, paměť zmizela a když znovu zapnuli stimulátor, paměť se vrátila. To vedlo k poznání, že možná existuje způsob, jak stimulovat mozek a vzpomínky, které drží.
Je to bezpečné?
DBS se zdá být docela bezpečné. Přestože myšlenka na operaci mozku zní velmi riskantně, odborníci tvrdí, že tento postup ve skutečnosti není tak invazivní, jak to zní.
Vždy existují rizika s operací mozku; nicméně více než 100 000 lidí na celém světě s Parkinsonovou chorobou prošly DBS s minimálními problémy. Rizika zahrnují infekci, poruchu zařízení, zdvih, selhání baterie a pohyb drátu.
Výzkum o hluboké stimulaci mozku a Alzheimerově chorobě
Fáze I výzkumu
V roce 2010 publikoval časopis Annals of Neurology výzkum zaměřený na fázi I klinické studie provedené v Kanadě se šesti lidmi s diagnostikovanou ranou Alzheimerovou chorobou. Každý z nich měl hluboký mozek stimulátor chirurgicky implantovaný do jejich mozku a zažil 12 měsíců nepřetržité elektrické stimulace.
Testování jejich kognitivních funkcí po 6 a 12 měsících naznačilo zlepšení nebo méně než očekávaný pokles u tří ze šesti účastníků.
Navíc PET vyšetření byla použita k vyhodnocení metabolismu mozku glukózy, což je schopnost mozku rozkládat cukry pro mozkové palivo a může být také ukazatelem hladin aktivity neuronů v mozku. Lidé s Alzheimerovou chorobou typicky vykazují v průběhu času pokles metabolismu glukózy, ale tito šest účastníků výzkumu prokázali zvýšení, které bylo zachováno po celou dobu studia. Zajímavé je, že klesající schopnost mozku rozkládat cukr v Alzheimerově chorobě způsobila, že někteří badatelé nazývají Alzheimerovu " diabetes typu 3 ".
Fáze II Výzkum
Ve studii ve fázi II prostřednictvím společnosti Johns Hopkins se 42 osob ve věku 45 až 85 účastnilo DBS zaměřených na Alzheimerovu chorobu. Každý z nich podstoupil operaci DBS pro implantaci mezi lety 2012 a 2014. Polovina z nich měla své stimulátory zapnuta po 2 týdnech a polovina z nich se po 12 měsících obrátila. Byla to dvojitě zaslepená studie, protože ani lékaři ani pacienti nevěděli, kdy byly stimulátory aktivovány.
Poznání bylo v této studii hodnoceno prostřednictvím několika testů včetně testu ADAS-Cog 13. V různých oblastech mozku byl měřen cerebrální metabolismus glukózy.
Výsledky této studie byly zajímavé a ne nutně to, co se očekávalo. Po 6 měsících po implantaci stimulátoru se významně zvýšil metabolismus glukózy v mozku, avšak tyto zisky nebyly udržovány po 12 měsících. Dále byl zaznamenán rozdíl v odezvě v závislosti na věku. Účastníci, kteří byli starší 65 let, prokázali zlepšení v kognitivní funkci a v metabolismu glukózy v mozku. Ti, kteří byli mladší než 65 let, nevykazovali v obou oblastech výrazná zlepšení. Výzkumníci předpokládali, že tento účinek může souviset s někdy větší poruchou mozkové struktury u mladších lidí s Alzheimerovou chorobou ( Alzheimerova choroba ), ve srovnání s Alzheimerovým onemocněním.
Shrnutí důsledků DBS na mozku
Účinky DBS na Alzheimerovy choroby byly studovány v těchto klinických studiích fáze I a fáze II, ale informace o tom, jak ovlivňuje mozog, byly také shromážděny z použití v jiných prostředích, včetně dalších výzkumných studií a léčby Parkinsonovy nemoci. Byly nalezeny následující účinky:
Zlepšené celkové poznání: Výzkum DBS u lidí s Alzheimerovou chorobou vedl ke zlepšení poznávání některých účastníků, měřených několika neuropsychologickými testy . Tyto testy měří několik aspektů fungování mozku, včetně paměti, orientace , rozpoznávání slov a další.
Zvýšený objem hippocampu: Zatímco hipokampus (část mozku spojená s pamětí) atrofuje s přítomností stárnutí a významněji u Alzheimerovy choroby, bylo zjištěno, že DBS zvyšuje objem hipokampu u osob s Alzheimerovou chorobou. Hipokampální objem byl korelován s fungováním paměti.
Zvýšený metabolismus glukózy v mozku: Jak bylo zdůrazněno výše, některé subjekty, které dostávaly DBS, prokázaly zlepšení metabolismu glukózy ve více oblastech mozku.
Zvýšený objem fornixových a mammilárních těl: Fornix a mammilární tělíska v mozku (které jsou obě spojené s fungováním paměti) prokázaly zvýšený objem po DBS u pacientů s Alzheimerovou chorobou.
Vyšší hladiny acetylcholinu: ve výzkumu bylo také prokázáno, že DBS vyvolá uvolňování acetylcholinu. Acetylcholin pomáhá přenášet zprávy z jedné nervové buňky do další v mozku.
Zvýšená prostorová paměť: Po hluboké stimulaci mozku na fornix potkanů prokázaly lepší prostorovou paměť ve své schopnosti navigovat v bludišti. Zatímco studie na zvířatech se ne vždy přenášejí na lidi, často nám poskytují náhled na bezpečnost a účinnost experimentálních postupů.
Znížená slovní plynulost: Hluboká stimulace mozku byla u pacientů s Parkinsonovou chorobou používána po dlouhá léta s výrazně pozitivními výsledky. Některé výzkumy však zjistily, že u některých z těchto osob došlo k poklesu slovní plynulosti . Zatímco mnoho lidí s Parkinsonovou chorobou má pocit, že toto riziko stojí za to, že pro ně má prospěšná hluboká stimulace mozku. to nemusí být tak snadno považováno za riziko pro ty, kteří trpí Alzheimerovou chorobou.
Etické úvahy
Zatímco u lidí bylo provedeno několik studií, někteří výzkumníci požadují další a rozšířené studie používající DBS u zvířat, než budou pokračovat ve výzkumu s lidmi. Poukazují na to, že i když byli účastníci výzkumu DBS, kteří zaznamenali nějaké kognitivní zlepšení, existovalo i několik dalších, kteří po hluboké stimulaci mozku odmítli v některých kognitivních oblastech.
Tito výzkumní pracovníci rovněž zdůrazňují skutečnost, že chybí pochopení, jak funguje hluboká stimulace mozku; proto doporučují, aby byly získány další informace před rozšířením klinických studií s lidmi.
Slovo z
Hluboká stimulace mozku byla dobře zavedena jako vhodná léčba Parkinsonovy nemoci; je však třeba více výzkumu, aby bylo možné zjistit její přínos v Alzheimerově nemoci. Potenciál DBS pro zlepšení kognitivních funkcí je vzrušující, zejména proto, že pokračujeme v boji za nalezení účinné léčby Alzheimerovy choroby.
> Zdroje:
> Fagundes, VDC, Rieder, CRM, Nunes da Cruz, A, et al., Frekvence stimulace hlubokého mozku subthalamického nukleusu ovlivňuje phonemickou a akční schopnost při Parkinsonově chorobě. Parkinsonova choroba . 2016.
> Hescham S, Temel Y, Schipper S. a spol., Fornix hluboká stimulace mozku vyvolala dlouhodobou prostorovou paměť nezávislou na hipokampální neurogenezi. Struktura a funkce mozku. 2017 Mar; 222 (2): 1069-1075.
> Johns Hopkins Medicine. Johns Hopkins chirurgové implantát první Brain 'kardiostimulátor' pro Alzheimerova choroba ve Spojených státech jako součást klinické studie navržené k pomalé ztrátě paměti. Prosinec 2012.
> Laxton AW, Tang-Wai DF, McAndrews MP a kol. Annals of Neurology. Říjen 2010; 68 (4): 521-34. Studie fáze I o hluboké stimulaci mozkových paměťových obvodů u Alzheimerovy nemoci. Annals of Neurology. Říjen 2010; 68 (4): 521-34.
> Lozano AM, Fosdick L, Chakravarty MM, et al., Fáze II Studie stimulace hlubokého mozku Fornix u mírné Alzheimerovy choroby. Journal of Alzheimerova choroba. 2016 září 6; 54 (2): 777-87.
> Ovadia D, Bottini G .. Neuroethické důsledky hluboké stimulace mozku u degenerativních poruch. Současné stanovisko v neurologii. 2015 Dec; 28 (6): 598-603
> Viana JNM, Vickers JC, Cook MJ, Gilbert F, proudy paměti: nedávný pokrok, translační výzvy a etické úvahy ve studiích hluboké mozkové stimulace fornixu pro Alzheimerovu chorobu. Neurobiologie stárnutí. 2017 Aug; 56: 202-210.