La entrega de una corriente eléctrica a una parte del cerebro involucrada en el control del movimiento ha demostrado ser exitosa en el tratamiento de muchos pacientes con enfermedad de Parkinson. Este enfoque, conocido como estimulación cerebral profunda, requiere implantar electrodos en el cerebro, un procedimiento complejo que conlleva cierto riesgoal paciente
Ahora, los investigadores del MIT, en colaboración con los investigadores del Centro Médico de Diáconos Beth Israel BIDMC y la Fundación IT'IS, han encontrado una manera de estimular regiones profundas dentro del cerebro utilizando electrodos colocados en el cuero cabelludo. Este enfoque podría hacer queestimulación cerebral profunda no invasiva, menos riesgosa, menos costosa y más accesible para los pacientes.
"La estimulación cerebral profunda tradicional requiere abrir el cráneo e implantar un electrodo, lo que puede tener complicaciones. En segundo lugar, solo un pequeño número de personas puede hacer este tipo de neurocirugía", dice Ed Boyden, profesor asociado de ingeniería biológica y cerebro yciencias cognitivas en el MIT, y el autor principal del estudio, que aparece en la edición del 1 de junio de Celda .
Los médicos también usan la estimulación cerebral profunda para tratar a algunos pacientes con trastorno obsesivo compulsivo, epilepsia y depresión, y están explorando la posibilidad de usarlo para tratar otras afecciones como el autismo. El nuevo enfoque no invasivo podría facilitar la adaptación profundaestimulación cerebral para tratar trastornos adicionales, dicen los investigadores.
"Con la capacidad de estimular las estructuras cerebrales de manera no invasiva, esperamos poder ayudar a descubrir nuevos objetivos para tratar los trastornos cerebrales", dice el autor principal del artículo, Nir Grossman, un ex postdoc Wellcome Trust-MIT que trabaja en MIT y BIDMC, queahora es investigador en el Imperial College de Londres.
ubicaciones profundas
Los electrodos para tratar la enfermedad de Parkinson generalmente se colocan en el núcleo subtalámico, una estructura en forma de lente ubicada debajo del tálamo, en el interior del cerebro. Para muchos pacientes de Parkinson, la administración de impulsos eléctricos en esta región cerebral puede mejorar los síntomas, pero la cirugía puedeImplantar los electrodos conlleva riesgos, como hemorragia cerebral e infección.
Otros investigadores han tratado de estimular el cerebro de manera no invasiva utilizando técnicas como la estimulación magnética transcraneal TMS, que está aprobada por la FDA para tratar la depresión. Dado que el TMS no es invasivo, también se ha utilizado en sujetos humanos normales para estudiar la ciencia básica.de cognición, emoción, sensación y movimiento. Sin embargo, el uso de TMS para estimular estructuras cerebrales profundas también puede provocar que las regiones superficiales sean fuertemente estimuladas, lo que resulta en la modulación de múltiples redes cerebrales.
El equipo del MIT ideó una forma de administrar estimulación eléctrica en las profundidades del cerebro, a través de electrodos colocados en el cuero cabelludo, aprovechando un fenómeno conocido como interferencia temporal.
Esta estrategia requiere generar dos corrientes eléctricas de alta frecuencia utilizando electrodos colocados fuera del cerebro. Estos campos son demasiado rápidos para conducir las neuronas. Sin embargo, estas corrientes interfieren entre sí de tal manera que donde se cruzan, profundamente en el cerebro,Se genera una pequeña región de corriente de baja frecuencia dentro de las neuronas. Esta corriente de baja frecuencia se puede utilizar para impulsar la actividad eléctrica de las neuronas, mientras que la corriente de alta frecuencia pasa a través del tejido circundante sin ningún efecto.
Al ajustar la frecuencia de estas corrientes y cambiar el número y la ubicación de los electrodos, los investigadores pueden controlar el tamaño y la ubicación del tejido cerebral que recibe la estimulación de baja frecuencia. Pueden apuntar a ubicaciones profundas dentro del cerebro sin afectar ningúnde las estructuras cerebrales circundantes. También pueden dirigir la ubicación de la estimulación, sin mover los electrodos, alterando las corrientes. De esta manera, los objetivos profundos podrían ser estimulados, tanto para uso terapéutico como para investigaciones científicas básicas.
"Puede buscar objetivos profundos y ahorrar las neuronas suprayacentes, aunque la resolución espacial aún no es tan buena como la de la estimulación cerebral profunda", dice Boyden, miembro del Media Lab del MIT y del Instituto McGovern para la Investigación del Cerebro.
estimulación dirigida
Li-Huei Tsai, directora del Instituto Picower para el Aprendizaje y la Memoria del MIT, y los investigadores de su laboratorio probaron esta técnica en ratones y descubrieron que podían estimular pequeñas regiones profundas dentro del cerebro, incluido el hipocampo. También pudieron desplazarse.el sitio de estimulación, lo que les permite activar diferentes partes de la corteza motora y hacer que los ratones muevan sus extremidades, orejas o bigotes.
"Demostramos que podemos enfocar con mucha precisión una región del cerebro para provocar no solo la activación neuronal sino también las respuestas conductuales", dice Tsai, autor del artículo. "Creo que es muy emocionante porque la enfermedad de Parkinson y otros trastornos del movimiento parecenoriginarse en una región muy particular del cerebro, y si puedes apuntar a eso, tienes el potencial de revertirlo ".
Significativamente, en los experimentos de hipocampo, la técnica no activó las neuronas en la corteza, la región situada entre los electrodos en el cráneo y el objetivo en el interior del cerebro. Los investigadores tampoco encontraron efectos dañinos en ninguna parte del cerebro.
El año pasado, Tsai demostró que el uso de la luz para inducir visualmente ondas cerebrales de una frecuencia particular podría reducir sustancialmente las placas beta amiloides que se ven en la enfermedad de Alzheimer, en el cerebro de los ratones. Ahora planea explorar si este tipo de estimulación eléctrica podría ofrecerUna nueva forma de generar el mismo tipo de ondas cerebrales beneficiosas.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto de Tecnología de Massachusetts . Original escrito por Anne Trafton. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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