Parkinsons: "Adaptivt" hjärnimplantat kan förbättra terapin
Parkinsons, ett neurodegenerativt tillstånd, kännetecknas av symtom som muskelstelhet och skakningar i armar och ben, samt nedsatt balans, som alla tenderar att förvärras över tiden. Har innovativ forskning funnit ett mer tillförlitligt verktyg som hjälper till att förbättra dessa symtom?
National Institutes of Health (NIH) rapporterar att cirka 50 000 individer i USA får en Parkinsons sjukdomsdiagnos varje år.
Tillgängliga behandlingar för detta tillstånd riktar sig till dess symtom och syftar till att förbättra patienternas livskvalitet.
Dessa behandlingar inkluderar olika typer av läkemedel som kan fokusera antingen på motor på icke-motoriska effekter av sjukdomen, liksom djup hjärnstimulering, som kan erbjudas som en alternativ terapi till människor som inte svarar bra på droger.
Vid djup hjärnstimulering implanteras elektroder kirurgiskt i hjärnan. Dessa är anslutna till en enhet som är fäst vid bröstet. Genom dessa implantat överförs elektriska stimuli till hjärnregionerna som reglerar rörelse.
Emellertid har djup hjärnstimulering - åtminstone hittills - kommit med vissa risker och nackdelar. Enheten fungerar kontinuerligt och måste programmeras så att stimuli den skickar bäst anpassas till bärarens behov.
Ofta måste enheter omprogrammeras av en specialist. Eftersom de körs på batterier är dessa implantats livslängd begränsad och så småningom måste de bytas ut.
Ett team vid University of California, San Francisco - vars arbete stöddes av National Institute of Neurological Disorders and Stroke (NINDS) - känner igen dessa nackdelar och satte sig ut för att testa mer anpassningsbara djupa hjärnstimuleringsimplantat.
Resultaten av deras ansträngningar - som ingick i initiativet för avancerad innovativ teknik (BRAIN) - har rapporterats i Journal of Neural Engineering.
En ny typ av hjärnstimuleringsimplantat
Forskarna testade en typ av implantat som reagerar och anpassar sig till signaler från hjärnan som är relaterade till symtomen som upplevs vid Parkinsons sjukdom. Inte bara registrerar den dessa ingångar utan också genom att anpassa den för att leverera lämplig stimulering efter behov.
"Det här är första gången", förklarar studieförfattaren Dr Philip Starr, att "en helt implanterad enhet har använts för sluten slinga [icke-konstant], adaptiv djup hjärnstimulering hos patienter med Parkinsons sjukdom."
Projektet var en kortsiktig genomförbarhetsstudie, där två personer med Parkinsons kom överens om att få detta finjusterade, anpassningsbara djupa hjärnstimuleringsimplantat.
I den här prövningen programmerades implantatet för att övervaka hjärnan för signaler relaterade till dyskinesi - eller ofrivilliga rörelser - som ibland uppträder som en bieffekt av djup hjärnstimulering.
Så när enheten plockade upp tecken på dyskinesi minskade den stimulansen till hjärnan. Å andra sidan ökade stimuleringen när ingen dyskinesi detekterades. Denna strategi beräknades för att minska biverkningarna relaterade till denna typ av terapi.
Studiens resultat indikerade att denna typ av implantat inte var mindre effektivt för att minska Parkinsons symptom än traditionell djup hjärnstimulering.
Eftersom den här enheten är anpassningsbar och inte skickar ut stimuli ständigt noterade forskarna att den sparar cirka 40 procent av batterinergin som normalt skulle konsumeras under traditionell hjärnstimulering med öppen slinga.
Eftersom dessa tester endast genomfördes under en kort tidsperiod var det inte möjligt för utredarna att fastställa exakt hur det innovativa implantatet fungerade, jämfört med mer traditionella hjärnstimuleringsanordningar, när det gäller fall av dyskinesi.
Men på grund av det nya implantatets anpassningsförmåga är forskarna hoppfulla att stimuleringsanordningen med sluten slinga skulle gå mycket bättre i detta avseende och möjligen leda till färre negativa effekter.
”Ett viktigt första steg”
Dr Starr förklarar också: "Andra anpassningsbara djupa hjärnstimuleringsdesigner registrerar hjärnaktivitet från ett område intill där stimuleringen uppträder, i basala ganglier, som är känsliga för störningar från stimuleringsströmmen."
"Istället," fortsätter han, "vår enhet får feedback från motorbarken, långt från stimuleringskällan, vilket ger en mer tillförlitlig signal."
Forskarna är glada över de möjligheter som denna förstudie öppnar när det gäller att förbättra Parkinsons terapi, och de planerar redan större försök för att testa enhetens långsiktiga effektivitet.
"Det nya tillvägagångssättet i denna småskaliga förstudie kan vara ett viktigt första steg för att utveckla ett mer förfinat eller personligt sätt för läkare att minska de problem som patienter med Parkinsons sjukdom möter varje dag."
Nick B. Langhals, programdirektör på NINDS
Du kan se Dr. Starrs förklaring om de innovativa hjärnstimuleringsanordningarna i videon nedan.
