La estimulación eléctrica intermitente de un área profunda dentro del cerebro que se degenera en la enfermedad de Alzheimer parece mejorar la memoria de trabajo, informan los científicos.
Por el contrario, la estimulación cerebral profunda continua, como el tipo utilizado para el Parkinson y actualmente en estudio en humanos con Alzheimer, deteriora la memoria, según los resultados del estudio en primates no humanos adultos informados en la revista Biología actual .
Con la estimulación intermitente, que actualmente no se usa en ninguna aplicación en el cerebro de los pacientes, los monos pudieron recordar cosas hasta cinco veces más en una prueba estándar de memoria de trabajo.
"Eso lleva a un mono de ser una persona de clase media a la cima de la clase", dice el Dr. David T. Blake, neurocientífico del Departamento de Neurología del Medical College of Georgia en AugustaUniversidad: "Un mono que tiene un rendimiento pobre se convierte en un rendimiento medio de la manada después de dos o tres meses de esta estimulación".
En los nuevos estudios, los científicos utilizaron la técnica de colocar electrodos delgados en el cerebro para suministrar electricidad y aumentar la actividad del núcleo basal de Meynert, un área pequeña en el cerebro anterior que se degenera inexplicablemente tanto en el Parkinson como en el Alzheimer.
"La respuesta natural de muchos sistemas cerebrales a la entrada continua es comenzar a ignorar la entrada", dice Blake. De hecho, la estimulación constante en otras áreas como el globo pálido produce un beneficio clínico deseado como la reducción del temblor en la enfermedad de Parkinson.
"En el caso del Parkinson, la estimulación cerebral profunda está regulando negativamente esa parte del cerebro", dice Blake, el autor correspondiente del estudio. "Lo que queríamos hacer en su lugar era regular en exceso un área".
Sus objetivos incluyeron la disponibilidad de más acetilcolina mensajera química en la región. El núcleo basal tiene una gran concentración de neuronas que están conectadas a áreas del cerebro críticas para la memoria y la cognición, y en condiciones saludables tienen un suministro de acetilcolina listo que permitela importante comunicación entre ellos
A medida que envejecemos, los niveles de acetilcolina en el cerebro disminuyen naturalmente, pero el Alzheimer causa un efecto multiplicador dramático que nos lleva de ser olvidadizos a un nivel diferente, dice el Dr. Alvin V. Terry, presidente del Departamento de Farmacología y Toxicología de MCG yun coautor del estudio
Comenzaron con la estimulación continua, como los enfoques clínicos, y vieron una disminución inesperada en el rendimiento. Igualmente sorprendente, encontraron que la estimulación intermitente resultó en más acetilcolina disponible en la región y un mejor rendimiento.
De hecho, el uso del inhibidor de la colinesterasa donepezilo restauró el rendimiento de la memoria en animales que recibieron estimulación constante pero que no tuvieron impacto en aquellos cuya memoria ya estaba mejorada por la estimulación intermitente.
"Normalmente las neuronas no se disparan sin parar", señala Terry. "Están pulsando si lo desea"
Sesenta pulsos por segundo durante 20 segundos seguidos de un intervalo de 40 segundos sin estimulación proporcionaron un beneficio óptimo en el estudio.
Los científicos sospechan que el beneficio se debe al impacto del aumento de los niveles de acetilcolina directamente en las neuronas y sus células de soporte en esa región. Sin embargo, también puede ser el resultado de un ligero aumento en el flujo sanguíneo a la región del cerebro, escriben. Los inhibidores de la colinesterasa,Se sabe que los medicamentos utilizados para tratar la enfermedad de Alzheimer aumentan el flujo sanguíneo al cerebro entre un 10 y un 15 por ciento en los humanos.
El equipo de MCG ha presentado una propuesta de subvención para comenzar un ensayo clínico en el Alzheimer temprano utilizando su nueva evidencia de los beneficios de los pulsos intermitentes. Señalan que una variedad de regiones cerebrales y patrones de estimulación están actualmente en estudio en ensayos clínicos en los Estados UnidosEstados y Europa.
Los monos adultos pero no envejecidos en el estudio actual ya formaban parte de una investigación para determinar si la estimulación podía mejorar el sentido del tacto, que también disminuye con la edad. Los científicos se dieron cuenta de que con la estimulación los monos podían detectar los golpes de los dedos esencialmente100 por ciento del tiempo versus aproximadamente 60 por ciento del tiempo sin él.
Así que también usaron una tarea clásica de memoria de trabajo en la que aparece una señal cuadrada de color, luego desaparece, seguida de un retraso y luego una elección entre un cuadrado de color de señal y un cuadrado distractor. Los monos obtienen una recompensa de comida por hacerel partido de referencia.
"Había muchas razones para pensar que encontraríamos lo que encontramos si realmente pudiéramos aumentar la acetilcolina, y cambiar de estimulación continua a intermitente fue el paso necesario para hacerlo", dice Blake.
De hecho, después de meses de estimulación intermitente, los monos se volvieron más expertos en la prueba de memoria incluso sin la estimulación.
Si bien eso parece ser una buena noticia, la razón del efecto duradero no está 100 por ciento clara: podría ser que las células cerebrales hagan más conexiones, podría ser que se libere más acetilcolina, podrían ser ambas cosas, señalan los científicos.
"Hay dos clases principales de efectos que la acetilcolina tiene en el sistema nervioso central", dice Blake. "Cambia la forma en que las neuronas se comunican entre sí. Hace que algunas neuronas se vuelvan más activas, algunas se vuelven menos activas.La segunda clase de efectos es que mejora el flujo sanguíneo ", dice. Más sangre significa que más de la fuente de energía glucosa y oxígeno vital llegan al cerebro, por lo que no es sorprendente que el cerebro se vuelva más saludable con el tiempo con estos mayores activos", dice Blake."La idea es que tendrá un efecto a más largo plazo", agrega Terry.
La estimulación cerebral profunda, que es comparable a un marcapasos para el corazón, también es más selectiva que las drogas, y parece que solo estimula la acetilcolina en el sitio del cerebro objetivo. Tenemos receptores de acetilcolina en todo el cuerpo y los inhibidores de la colinesterasa producen más químicosdisponible en todo el cuerpo, lo que aumenta el riesgo de efectos secundarios como náuseas, pérdida de apetito, dolor en las articulaciones y calambres musculares.
De hecho, las respuestas a la estimulación intermitente en el estudio fueron tan fuertes como las experimentadas por los pacientes que toman altas dosis de inhibidores de la colinesterasa, informan los científicos.
"Los medicamentos principales que se usan para tratar el Alzheimer mejoran esta función colinérgica pero no son específicos, por lo que causan todos estos efectos secundarios periféricos", dice Terry. "Esta es una forma mucho más selectiva de mejorar esa región".
La estimulación cerebral profunda básicamente complementa los procesos cerebrales normales que permiten la liberación de acetilcolina, dice Blake. El cerebro opera en un sistema bioquímico y eléctrico combinado que tiene picos eléctricos que se extienden a lo largo de un axón, brazos largos que llegan desde una neuronaa otra neurona u otro tipo de célula. Cuando dos células se conectan se llama sinapsis y el pico eléctrico produce la liberación de acetilcolina en la sinapsis, lo que impacta la célula que toca, posiblemente activándola eléctricamente o cambiando su funcionamiento de otra manera.la activación de una sola neurona en realidad también activa otras neuronas en las proximidades.
El éxito de los desfibriladores / marcapasos implantados y la estimulación cerebral profunda para el Parkinson ha llevado a explorar su potencial para problemas como el Alzheimer. La Administración de Drogas y Alimentos aprobó la estimulación cerebral profunda para el Parkinson y el temblor esencial en 1997.
Los baby boomers que envejecen, que comenzaron a cumplir 65 años en 2011, son los impulsores del aumento dramático de las personas en riesgo de Alzheimer y otras demencias relacionadas con la edad. Para 2050, se proyecta que la población de 65 años o más alcance los 83.7 millones, casi el doble delpoblación estimada de 43.1 millones en 2012, según la Oficina del Censo de EE. UU.
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Materiales proporcionados por Facultad de Medicina de Georgia en la Universidad de Augusta . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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