Stimulace mozku může pomoci poznání v Parkinsonově chorobě

Nový výzkum naznačuje, že nízkofrekvenční stimulace hluboké oblasti mozku může zlepšit kognitivní funkce u pacientů s Parkinsonovou chorobou (PD). Pokud jsou pravdivé, zjištění připravují půdu pro potenciál stimulace mozku při léčbě dalších kognitivních onemocnění.

Nová práce neurologů a neurochirurgů na univerzitě v Iowě poskytuje první přímý důkaz spojení v lidském mozku mezi myslící oblastí mozku a oblastmi spojenými s ovládáním pohybu.

Výzkumníci použili vzácné intraoperační mozkové záznamy k nalezení potenciálních vazeb mezi frontální kůrou mozku a hlubší strukturou zvanou subthalamické jádro (STN).

Studie byla nalezena online v časopise Mozek, ukazuje, že stimulace STN při nízkých frekvencích zlepšuje výkon pacientů s PD při jednoduchém kognitivním úkolu, který je obvykle narušen PD.

"Nestává se příliš často, že byste identifikovali nové spojení v lidském mozku," řekl Nandakumar Narayanan, MD, Ph.D., odborný asistent neurologie UI a hlavní autor studie.

"Existence této hyperdirectové dráhy z prefrontální kůry do STN byla obepínána asi deset let, ale je to poprvé, co jsme experimentálně prokázali, že existuje a funguje u lidí."

"Byli jsme také schopni ukázat, že pokud stimulujeme STN, změníme frontální kortikální aktivitu a myslíme si, že je to touto cestou," řekl. "A pokud stimulujeme STN a změníme kortikální aktivitu, můžeme skutečně změnit chování prospěšným způsobem a zlepšit kognitivní výkon pacientů."

Parkinsonova choroba je progresivní neurodegenerativní stav, který postihuje přibližně jeden milion lidí ve Spojených státech. Hluboká mozková stimulace STN při vysokých frekvencích je již schválena k léčbě pohybových problémů u některých pacientů s PD.

Kromě způsobení pohybových problémů však PD ovlivňuje také myšlení nebo poznání. Nové poznatky zvyšují možnost, že hluboká mozková stimulace STN při jiné (nízké) frekvenci může také zlepšit kognitivní příznaky u PD a možná iu jiných neurologických a psychiatrických onemocnění.

Ve výzkumu byl tým schopen zmapovat spojení STN-mozková kůra „nasloucháním“ na mozkové aktivitě během chirurgických zákroků k implantaci elektrod hluboké mozkové stimulace (DBS) u pacientů s PD.

Neurochirurg UI Jeremy Greenlee, MD, provádí každý rok více než 30 takových operací a jeho odbornost byla pro mapovací experiment zásadní. Pomocí specializovaných záznamových elektrod umístěných uvnitř mozků pacientů Greenlee naslouchá mozkové aktivitě, aby přesně umístil zařízení DBS.

Tyto elektrody také umožňují přímé zaznamenávání mozkové aktivity pro experimentální účely u pacientů, kteří jsou během procedury vzhůru, aniž by zvyšovali riziko. Tento druh intraoperačních záznamů není příliš běžný, ale Greenlee a jeho kolegové z uživatelského rozhraní mají dlouhou historii této techniky.

Během operace pacienti provedli jednoduchý kognitivní úkol jako způsob stimulace jedné části mozku při záznamu elektrické aktivity z ostatních připojených částí. Poslech nervové aktivity během úkolu umožnil týmu mapovat spojení.

"Byli jsme schopni vyvolat reakci, abychom ukázali funkční spojení," vysvětluje Greenlee. "Velmi rychlá reakce naznačuje jediné přímé synaptické spojení - to znamená hyperdirect."

Poté, co zjistili existenci hyperdirect spojení, vědci dále zkoumali účinek nízkofrekvenční stimulace STN na kognitivní schopnosti. Narayananův tým používá ke studiu kognitivních poruch u pacientů s PD a zvířecích modelů PD velmi jednoduchou myšlenkovou úlohu - přesný odhad plynutí krátkého časového intervalu.

Zjistili, že stimulace zlepšuje kognitivní výkon.

Během následných návštěv po chirurgickém zákroku vědci nechali pacienty provést úlohu časování intervalu se stimulátorem DBS nastaveným na jedno ze tří nastavení: vysoká frekvence (normální pro řízení pohybu), žádná stimulace nebo nastavení nízké frekvence 4 Hz. Pouze stimulace 4 Hz zlepšila výkon pacientů v časovacím testu.

Vědci si myslí, že frekvence jsou jako komunikační kanály mezi sítěmi. Pokud dvě sítě spolupracují na stejné frekvenci, může to být jedinečný způsob, jakým sítě interagují a přenášejí se informace.

Zdroj: University of Iowa / EurekAlert