Denne hjerneprocedure anvendes ofte til behandling af Parkinsons sygdom
Det lyder som noget fra beslutningstagerne af Star Trek, men forskerne ser muligheder fremkomme med brugen af dyb hjerne stimulering for mennesker, der har mild Alzheimers sygdom . Og i en verden, hvor medicin er tilgængelige, men fordelene er begrænsede, er det afgørende at fortsætte med at udvikle alternative terapier til behandling og forebyggelse af Alzheimers.
Hvad er Deep Brain Stimulation?
Deep Brain Stimulation (DBS) er en procedure, hvor elektroder placeres inde i hjernen og programmeres til at afgive små elektriske impulser for at stimulere hjernens aktivitet.
DBS er blevet brugt i flere år til personer med Parkinsons sygdom med stor succes med at reducere tremor og muskelsammentrækninger samt forbedret kropsholdning. Det undersøges også for at behandle andre medicinske tilstande, såsom depression og tvangssyndrom .
Hvordan placeres elektroder i hjernen?
Det korte svar: hjernekirurgi. For at DBS skal være muligt, skal ledninger indsættes i hjernen. Ved hjælp af lokalbedøvelse udøver en neurosurge huller i patientens kranium og omhyggeligt tråde trænger ind i forskellige områder af hjernen. (Lokalbedøvelse, når en patient er vågen, men et område af kroppen er numbed, kan bruges, fordi selve hjernen ikke kan føle nogen smerte.)
En pacemaker-lignende maskine bliver så implanteret under generel anæstesi ind i brystet af personen, hvor den i sidste ende kan levere 130 miniature elektriske impulser pr. Sekund til ledningerne og følgelig hjernen. Når først implanteret, er stimulatoren slukket et par dage eller uger efter operationen er stimulatoren tændt og begynder at levere de elektriske impulser til hjernen.
Når de anvendes til behandling af Alzheimers sygdom, er disse ledninger typisk forbundet med fornixen i hjernen. Ifølge Johns Hopkins Medicine er fornixen en hjernevej, der medvirker til at bringe information til hippocampus , den del af hjernen, hvor læring begynder, og minder er lavet, og hvor de tidligste symptomer på Alzheimers synes at opstå. "
Hvordan virker Deep Brain Stimulation?
Der er flere teorier om hvorfor det virker, men der er endnu ikke noget afgørende svar. I Parkinson er det antaget at afbryde og forstyrre den defekte brænding af hjernen.
Faktisk er forskernes forståelse for DBS så begrænset, at muligheden for at udnytte den til Alzheimers blev opdaget ved et uheld, da DBS blev testet på en mand, der var morbid overvægt som en måde at forsøge at kontrollere sin appetit på. Da de prøvede ham med trådplacering og elektriske impulser, rapporterede han en levende hukommelse. Når de slukkede impulserne, gik hukommelsen væk, og da de slog stimulatoren tilbage, blev hukommelsen vendt tilbage. Dette førte til erkendelsen, at der måske er en måde at stimulere hjernen og minderne om.
Er det sikkert?
DBS ser ud til at være ret sikkert. Selvom tanken om hjernekirurgi lyder meget risikabelt, siger eksperter, at denne procedure faktisk ikke er så invasiv som det lyder.
Der er altid risici ved hjernekirurgi; Imidlertid har over 100.000 mennesker over hele verden med Parkinsons sygdom gennemgået DBS med minimal problemer. Risici omfatter infektion, udstyrsfejl, slagtilfælde, batterisvigt og bevægelse af ledningen.
Forskning om Deep Brain Stimulation og Alzheimers sygdom
Fase I Forskning
I 2010 offentliggjorde Annals of Neurology Journal forskning, der beskriver et fase I klinisk forsøg udført i Canada med seks personer diagnosticeret med tidlig Alzheimers sygdom. De hver havde en dyb hjerne stimulator kirurgisk implanteret i deres hjerne og oplevede 12 måneders kontinuerlig elektrisk stimulering.
Test af deres kognitive funktion på 6 og 12 måneder viste en forbedring eller et mindre end forventet fald i tre af de seks deltagere.
Derudover blev PET-scanninger brugt til at evaluere cerebral glukosemetabolismen, hvilket er hjernens evne til at nedbryde sukker til hjernens brændstof og kan også være en indikator for aktivitetsniveauet af neuroner i hjernen. Folk med Alzheimers viser typisk et fald i glukosemetabolismen over tid, men disse seks forskningsdeltagere viste en stigning, som blev opretholdt gennem hele undersøgelsen. Interessant nok har hjernens faldende evne til at nedbryde sukker i Alzheimers sygdom fået nogle forskere til at kalde Alzheimers " type 3-diabetes ".
Fase II Forskning
I et fase II studie gennem Johns Hopkins deltog 42 patienter i alderen 45 til 85 i DBS for at målrette deres Alzheimers sygdom. De gennemgik hver DBS-kirurgi til implantation mellem 2012 og 2014. Halvdelen af dem havde deres stimulatorer tændt efter 2 uger, og halvdelen af dem havde tændt efter 12 måneder. Dette var en dobbeltblind undersøgelse, da hverken lægerne eller patienterne vidste, hvornår stimulatorerne blev aktiveret.
Kognition blev vurderet i denne undersøgelse gennem flere tests, herunder ADAS-Cog 13. Cerebral glukosemetabolismen blev også målt i forskellige områder af hjernen.
Resultaterne af denne undersøgelse var interessante, og ikke nødvendigvis, hvad der var forventet. Ved 6 måneder efter implantering af stimulatoren var cerebral glukosemetabolismen steget markant, men disse gevinster blev ikke opretholdt efter 12 måneder. Derudover blev en aldersrelateret forskel i respons noteret. De deltagere, der var over 65 år, viste forbedringer i kognitiv funktion og i cerebral glukosemetabolismen. De, der var under 65 år, viste ikke betydelige forbedringer i begge områder. Forskerne teoretiserede, at denne effekt kan have været relateret til den til tider større hjernestrukturforringelse hos yngre mennesker med Alzheimers ( tidlig opstået Alzheimers ), sammenlignet med dem med forsinket Alzheimers.
Resumé af DBS-effekter på hjernen
Virkningerne af DBS på Alzheimers er blevet undersøgt gennem disse fase I og fase II kliniske forsøg, men oplysninger om hvordan det påvirker hjernen er også blevet indsamlet fra dets anvendelse i andre indstillinger, herunder andre undersøgelser og behandling af Parkinsons sygdom. Følgende effekter er fundet:
Forbedret overordnet kognition: Forskning på DBS hos mennesker med Alzheimers resulterede i bedre kognition for nogle af deltagerne, målt ved flere neuropsykologiske test . Disse tests måler flere aspekter af hjernens funktion, herunder hukommelse, orientering , ordgenkendelse og meget mere.
Øget hippocampusvolumen: Mens hippocampus (en del af hjernen er forbundet med hukommelsen) atrophiserer med tilstedeværelsen af aldring og mere signifikant i Alzheimers sygdom, har DBS vist sig at forøge hippocampusens volumen hos personer med Alzheimers. Hippocampal-volumen er blevet korreleret med hukommelsesfunktionen.
Øget cerebral glukosemetabolismen: Som fremhævet ovenfor viste nogle personer, der modtog DBS, forbedret glukosemetabolismen i flere områder af hjernen.
Øget volumen fornix og mammillary bodies: Fornix og brystkropperne i hjernen (som begge er relateret til hukommelsesfunktion) har vist øget volumen efter DBS hos dem med Alzheimers.
Højere acetylcholin niveauer: DBS er også blevet vist i forskning for at udløse frigivelsen af acetylcholin. Acetylcholin hjælper med at overføre meddelelser fra en nervecelle til den næste i vores hjerner.
Øget rumlig hukommelse: Efter dyb hjerne stimulering til rotten for rotter viste de forbedret rumlig hukommelse i deres evne til at navigere i en labyrint. Mens dyreforsøg ikke altid overføres til mennesker, giver de os ofte indsigt i sikkerheden og effektiviteten af eksperimentelle procedurer.
Reduceret verbal flyt: Deep brain stimulation er blevet brugt i årevis hos mennesker med Parkinsons med signifikant positive resultater. Imidlertid har nogle undersøgelser fundet, at verbal fluency er faldet i nogle af disse individer. Mens mange med Parkinsons føler, at denne risiko er den fordel, at dyb hjerne stimulering giver dem. det kan ikke så let betragtes som en værdig risiko for dem med Alzheimers sygdom.
Etiske overvejelser
Mens der har været flere undersøgelser udført hos mennesker, opfordrer nogle forskere til yderligere og udvidede undersøgelser ved hjælp af DBS hos dyr, inden der fortsættes flere undersøgelser med mennesker. De påpeger, at selv om der har været DBS-forskere, der har oplevet en vis kognitiv forbedring, har der også været et par andre, der faldt i nogle kognitive områder efter dyb hjernestimulering.
Disse forskere fremhæver også det faktum, at der mangler forståelse for, hvor dybt hjernestimulering virker; Derfor anbefaler de, at der hentes flere oplysninger, inden de udvider kliniske forsøg med mennesker.
Et ord fra
Deep brain stimulation har været veletableret som en passende behandling for Parkinsons sygdom; Men der kræves mere forskning for at skelne fordelene ved Alzheimers sygdom. DBS potentiale til kognitiv forbedring er spændende, især da vi fortsætter med at kæmpe for at finde en effektiv behandling af Alzheimers.
> Kilder:
> Fagundes, VDC, Rieder, CRM, Nunes da Cruz, A, et al. Deep Brain Stimulation Frekvens af Subthalamic Nucleus påvirker Phonemic og Action Fluency i Parkinsons sygdom. Parkinsons sygdom . 2016.
> Hescham S, Temel Y, Schipper S. et al., Fornix deep brain stimulation inducerede langsigtet rumlig hukommelse uafhængig af hippocampal neurogenese. Hjernestruktur og funktion. 2017 Mar; 222 (2): 1069-1075.
> Johns Hopkins Medicine. Johns Hopkins Surgeons Implant First Brain Pacemaker 'for Alzheimers sygdom i USA som del af en klinisk undersøgelse designet til langsomt hukommelsestab. December 2012.
> Laxton AW, Tang-Wai DF, McAndrews MP, et al. Annaler om neurologi. 2010 okt; 68 (4): 521-34. Et fase I forsøg med dyb hjerne stimulering af hukommelseskredsløb i Alzheimers sygdom. Annaler om neurologi. 2010 okt; 68 (4): 521-34.
> Lozano AM, Fosdick L, Chakravarty MM, et al., En fase II undersøgelse af Fornix Deep Brain Stimulation i mild Alzheimers sygdom. Journal of Alzheimers sygdom. 2016, Sep 6; 54 (2): 777-87.
> Ovadia D, Bottini G .. Neuroetiske konsekvenser af dyb hjerne stimulering i degenerative lidelser. Nuværende udtalelse i neurologi. 2015 Dec; 28 (6): 598-603
> Viana JNM, Vickers JC, Cook MJ, Gilbert F, Strømme af hukommelse: Nylige fremskridt, translationelle udfordringer og etiske overvejelser i fornix dybe hjernestimuleringsforsøg for Alzheimers sygdom. Neurobiologi af aldring. 2017 aug; 56: 202-210.