Denne hjerneprosedyren brukes ofte til å behandle Parkinsons sykdom
Det høres ut som noe fra stjernene i Star Trek, men forskerne ser muligheter dukker opp med bruk av dyp hjernestimulering for folk som har mild Alzheimers sykdom . Og i en verden der medisiner er tilgjengelige, men fordelene er begrensede, er det viktig å fortsette å utvikle alternative behandlingsmetoder for å behandle og forebygge Alzheimers.
Hva er dyp hjernestimulering?
Deep Brain Stimulation (DBS) er en prosedyre der elektroder er plassert inne i hjernen og programmert til å avgi små elektriske pulser for å stimulere hjernens aktivitet.
DBS har blitt brukt i flere år for personer med Parkinsons sykdom med betydelig suksess i å redusere tremor og muskelsammensetninger, samt å forbedre stillingen. Det undersøkes også for å behandle andre medisinske tilstander, som depresjon og tvangssyndrom .
Hvordan plasseres elektroder i hjernen?
Det korte svaret: hjernekirurgi. For at DBS skal være mulig, må ledninger settes inn i hjernen. Ved hjelp av lokalbedøvelse driller en nevrokirurg hull inn i pasientens skalle og forsiktig tråder inn i forskjellige områder av hjernen. (Lokalbedøvelse, når en pasient er våken, men et område av kroppen er numbed, kan brukes fordi hjernen selv ikke kan føle smerte.)
En pacemaker-lignende maskin blir deretter implantert under generell anestesi inn i brystet til personen der den til slutt kan levere 130 miniatyrimpulser per sekund til ledningene og dermed hjernen. Når først implantert, er stimulatoren slått av; Noen dager eller uker etter operasjonen er stimulatoren slått på og begynner å levere elektriske impulser til hjernen.
Når de brukes til å behandle Alzheimers sykdom, er disse ledningene vanligvis koblet til fornixen i hjernen. Ifølge Johns Hopkins Medicine, "fornixen er en hjernevei som medvirker til å bringe informasjon til hippocampus , delen av hjernen der læringen begynner og minner blir laget, og hvor de tidligste symptomene på Alzheimer ser ut til å oppstå."
Hvordan virker dyp hjerne stimulering?
Det er flere teorier om hvorfor det fungerer, men det er ikke noe avgjørende svar ennå. I Parkinson er det antatt å forstyrre og forstyrre den defekte avfyringen av hjernen.
Faktisk er forskernes forståelse for DBS så begrenset at muligheten for å benytte den til Alzheimers ble oppdaget ved et uhell når DBS ble testet på en mann som var sykelig overvektig som en måte å prøve å kontrollere sin appetitt på. Da de prøvde ham med ledningsplassering og elektriske impulser, rapporterte han en levende hukommelse. Når de slått av impulser, gikk minnet vekk, og når de slått på stimulatoren igjen, returnerte minnet. Dette førte til realiseringen at det kanskje er en måte å stimulere hjernen og minnene på.
Er det trygt?
DBS ser ut til å være ganske trygt. Selv om tanken på hjernekirurgi høres veldig risikabelt ut, sier eksperter at denne prosedyren faktisk ikke er så invasiv som det høres ut.
Det er alltid risiko for hjernekirurgi; Men over 100 000 mennesker over hele verden med Parkinsons sykdom har gjennomgått DBS med minimal problemer. Risikoen inkluderer infeksjon, utstyrsfunksjon, slag, batterisvikt og bevegelse av ledningen.
Forskning om dyphjernestimulering og Alzheimers sykdom
Fase I-forskning
I 2010 publiserte Annals of Neurology Journal forskning som beskriver en fase I klinisk studie utført i Canada med seks personer diagnostisert med tidlig Alzheimers sykdom. De hadde hver en dyp hjerne stimulator kirurgisk implantert i hjernen og opplevde 12 måneders kontinuerlig elektrisk stimulering.
Testing av deres kognitive funksjon på 6 og 12 måneder indikerte en forbedring, eller et mindre enn forventet fall i tre av de seks deltakerne.
I tillegg ble PET-skanning brukt til å evaluere cerebral glukosemetabolismen, noe som er hjernens evne til å bryte ned sukker for hjernedyrstoff og kan også være en indikator på aktivitetsnivåene av nevroner i hjernen. Folk med Alzheimer viser vanligvis en reduksjon i glukosemetabolismen over tid, men disse seks deltakere viste en økning som ble opprettholdt gjennom hele studien. Interessant nok har hjernens fallende evne til å bryte ned sukker i Alzheimers sykdom ført til at enkelte forskere kalte Alzheimers " type 3 diabetes ".
Fase II Forskning
I en fase II studie gjennom Johns Hopkins deltok 42 pasienter i alderen 45 til 85 i DBS for å målrette deres Alzheimers sykdom. De gjennomgikk hver DBS-operasjon for implantering mellom 2012 og 2014. Halvparten av dem hadde stimulatorene slått på etter 2 uker, og halvparten hadde den slått på etter 12 måneder. Dette var en dobbeltblind studie, siden ingen av legene eller pasientene visste når stimulatorene ble aktivert.
Kognisjon ble vurdert i denne studien gjennom flere tester, inkludert ADAS-Cog 13. Cerebral glukosemetabolismen ble også målt i forskjellige områder av hjernen.
Resultatene av denne studien var interessante, og ikke nødvendigvis hva som var forventet. Ved 6 måneder etter implantering av stimulatoren hadde cerebral glukosemetabolismen økt betydelig, men disse gevinsten ble ikke opprettholdt etter 12 måneder. I tillegg ble det observert en aldersrelatert forskjell i respons. De deltakerne som var over 65 år viste forbedringer i kognitiv funksjon og i cerebral glukosemetabolismen. De som var under 65 år viste ikke betydelige forbedringer i begge områder. Forskerne teoretiserte at denne effekten kan ha vært relatert til den noen ganger større hjernestrukturforringelsen hos yngre mennesker med Alzheimers ( tidlig utbrudds Alzheimers ), sammenlignet med de med forsinket Alzheimers.
Sammendrag av DBS-effekter på hjernen
Effektene av DBS på Alzheimers har blitt studert gjennom disse fase I og fase II kliniske studier, men informasjon om hvordan det påvirker hjernen har også blitt samlet fra bruk i andre innstillinger, blant annet andre studier og behandling av Parkinsons sykdom. Følgende effekter har blitt funnet:
Forbedret overordnet kognisjon: Forskning på DBS hos mennesker med Alzheimer resulterte i forbedret kognisjon for noen av deltakerne, målt ved flere nevropsykologiske tester . Disse testene måler flere aspekter ved hjernens funksjon, inkludert minne, orientering , ordgjenkjenning og mer.
Økt hippocampusvolum: Mens hippocampus (en del av hjernen forbundet med minne) atrophiserer med tilstedeværelsen av aldring og mer signifikant i Alzheimers sykdom, har DBS vist seg å øke volumet av hippocampus hos personer med Alzheimers. Hippocampalvolumet har vært korrelert med minnefunksjonen.
Økt cerebral glukosemetabolisme: Som fremhevet ovenfor, viste enkelte personer som fikk DBS forbedret glukosemetabolisme i flere områder av hjernen.
Økt volum av fornix og mammillary bodies: Fornix og brystkroppene i hjernen (som begge er relatert til minnefunksjon) har vist økt volum etter DBS hos de med Alzheimers.
Høyere acetylkolinnivåer: DBS har også blitt vist i forskning for å utløse utslipp av acetylkolin. Acetylcholin hjelper med å overføre meldinger fra en nervecelle til den neste i hjernen vår.
Økt romlig hukommelse: Etter dyp hjernestimulering til rotens fornix viste de forbedret romlig hukommelse i deres evne til å navigere i en labyrint. Mens dyreforsøk ikke alltid overføres til mennesker, gir de oss ofte innblikk i sikkerheten og effektiviteten av eksperimentelle prosedyrer.
Redusert muntlig flyt: Dyp hjernestimulering har blitt brukt i mange år hos personer med Parkinsons med betydelige positive resultater. Imidlertid har noen undersøkelser funnet at verbal flyt har avtatt i noen av disse personene. Mens mange med Parkinsons føler at denne risikoen er den fordelen som dyp hjerne stimulering gir for dem. Det kan ikke så lett anses som en verdig risiko for de med Alzheimers sykdom.
Etiske vurderinger
Selv om det har vært flere studier utført hos mennesker, kreves enkelte forskere for ytterligere og utvidede studier ved hjelp av DBS hos dyr før de fortsetter med forskning med mennesker. De påpeker at mens det har vært DBS-forskere som har opplevd noen kognitiv forbedring, har det også vært noen andre som gikk ned i noen kognitive områder etter dyp hjernestimulering.
Disse forskerne fremhever også det faktum at det er mangel på forståelse for hvor dyp hjernestimulering fungerer; Derfor anbefaler de at mer informasjon er innhentet før utvide kliniske studier med mennesker.
Et ord fra
Dyp hjernestimulering har vært godt etablert som en passende behandling for Parkinsons sykdom; Men mer forskning er nødvendig for å skille fordelene i Alzheimers sykdom. DBS potensial for kognitiv forbedring er spennende, spesielt ettersom vi fortsetter å kjempe for å finne en effektiv behandling for Alzheimers.
> Kilder:
> Fagundes, VDC, Rieder, CRM, Nunes da Cruz, A, et al. Deep Brain Stimuleringsfrekvens av Subthalamic Nucleus, påvirker Phonemic og Action Fluency i Parkinsons sykdom. Parkinsons sykdom . 2016.
> Hescham S, Temel Y, Schipper S. et al., Fornix dyp hjerne stimulering induserte langvarig romlig minne uavhengig av hippocampal neurogenese. Hjernestruktur og funksjon. 2017 Mar, 222 (2): 1069-1075.
> Johns Hopkins medisin. Johns Hopkins Surgeons Implant First Brain Pacemaker "for Alzheimers sykdom i USA som en del av en klinisk prøve designet for langsomt tap av hukommelsen. Desember 2012.
> Laxton AW, Tang-Wai DF, McAndrews MP, et al. Annaler av Neurology. 2010 okt; 68 (4): 521-34. En fase I studie av dyp hjerne stimulering av minnekretser i Alzheimers sykdom. Annaler av Neurology. 2010 okt; 68 (4): 521-34.
> Lozano AM, Fosdick L, Chakravarty MM, et al., En fase II studie av Fornix Deep Brain Stimulation i mild Alzheimers sykdom. Journal of Alzheimer's Disease. 2016 6 september; 54 (2): 777-87.
> Ovadia D, Bottini G .. Neuroetiske implikasjoner av dyp hjerne stimulering i degenerative lidelser. Nåværende mening i Neurology. 2015 desember; 28 (6): 598-603
> Viana JNM, Vickers JC, Cook MJ, Gilbert F, Strømmer av minne: Nylige fremskritt, oversettelsesutfordringer og etiske overveier i fornix dyp hjernestimuleringsforsøk for Alzheimers sykdom. Neurobiologi av aldring. 2017 aug; 56: 202-210.