Un estudio multidisciplinario de neurociencia que utiliza registros cerebrales intraoperatorios raros sugiere que la estimulación de baja frecuencia de una región cerebral profunda puede mejorar la función cognitiva en pacientes con enfermedad de Parkinson EP. Los hallazgos del estudio, publicados el 28 de noviembre en línea en la revista cerebro , también insinúa el potencial más amplio de la estimulación cerebral para tratar otras enfermedades cognitivas.
El nuevo trabajo de neurólogos y neurocirujanos con el Instituto de Neurociencia de Iowa en la Universidad de Iowa proporciona la primera evidencia directa de una conexión en el cerebro humano entre la región pensante del cerebro la corteza frontal y una estructura más profunda llamada subtalámiconúcleo STN que participa en el control del movimiento. El estudio también muestra que la estimulación del STN a bajas frecuencias mejora el rendimiento de los pacientes con EP en una tarea cognitiva simple que generalmente se ve interrumpida por la PD.
"No es frecuente que identifique una nueva conexión en el cerebro humano", dice Nandakumar Narayanan, MD, PhD, profesor asistente de neurología de la UI en la Facultad de Medicina de Carver UI y autor principal del estudio ". La existencia de este hiperdirectoEl camino desde la corteza prefrontal hasta el STN se ha utilizado durante aproximadamente una década, pero esta es la primera vez que hemos demostrado experimentalmente que existe y funciona en las personas
"También pudimos demostrar que si estimulamos el STN, cambiamos la actividad cortical frontal y creemos que es por esta vía", agrega. "Y si estimulamos el STN y cambiamos la actividad cortical, en realidad podemos cambiarcomportamiento de una manera beneficiosa, mejorando el rendimiento cognitivo de los pacientes ".
La enfermedad de Parkinson es una afección neurodegenerativa progresiva que afecta a aproximadamente un millón de personas en los Estados Unidos. La estimulación cerebral profunda del STN a altas frecuencias ya está aprobada para tratar problemas de movimiento en algunos pacientes con EP. Además de causar problemas de movimiento, sin embargo, La EP también afecta el pensamiento. Los nuevos hallazgos aumentan la posibilidad de que la estimulación cerebral profunda STN a una frecuencia diferente baja también podría mejorar los síntomas cognitivos en la EP, y posiblemente incluso en otras enfermedades neurológicas y psiquiátricas.
Escuchando el cerebro
El equipo pudo mapear la conexión STN-corteza al "escuchar" la actividad cerebral durante las cirugías para implantar electrodos de estimulación cerebral profunda DBS en pacientes con EP.
El neurocirujano de la UI Jeremy Greenlee, MD, lleva a cabo más de 30 cirugías de este tipo cada año y su experiencia fue vital para el experimento de mapeo. Usando electrodos de registro especializados colocados dentro del cerebro de los pacientes, Greenlee escucha la actividad cerebral para colocar con precisión elDispositivo DBS. Estos electrodos también permiten el registro directo de la actividad cerebral con fines experimentales en pacientes que están despiertos durante el procedimiento sin agregar ningún riesgo. Este tipo de grabaciones intraoperatorias no es muy común, pero Greenlee y sus colegas de la UI tienen una larga historia de experienciaen la técnica
Durante la cirugía, los pacientes realizaron una tarea cognitiva simple como una forma de estimular una parte del cerebro mientras registraban la actividad eléctrica de otras partes que están conectadas. Escuchar la actividad neuronal durante la tarea permitió al equipo mapear la conexión.
"Pudimos evocar una respuesta para mostrar la conexión funcional", explica Greenlee. "La respuesta muy rápida sugiere una única conexión sináptica directa, eso es lo que significa hiperdirección".
La estimulación mejora el rendimiento cognitivo
Una vez establecida la existencia de la conexión hiperdirecta, los investigadores luego investigaron el efecto de la estimulación STN de baja frecuencia en las capacidades cognitivas. El equipo de Narayanan utiliza una tarea de pensamiento muy simple: estimar con precisión el paso de un corto intervalo de tiempo para estudiardeterioro cognitivo en pacientes con EP y modelos animales de EP.
Durante las visitas de seguimiento posteriores a la cirugía, los investigadores hicieron que los pacientes hicieran la tarea de temporización del intervalo con el estimulador DBS configurado en una de tres configuraciones: alta frecuencia normal para controlar el movimiento, sin estimulación o una configuración de baja frecuencia de 4Hz. Solo la estimulación de 4 Hz mejoró el rendimiento de los pacientes en la prueba de tiempo.
Investigaciones previas de los laboratorios de Narayanan han demostrado que a las personas con EP y modelos de roedores de la enfermedad les falta una onda cerebral específica conocida como onda delta en su corteza frontal mientras realizan la tarea de temporización. La onda delta realiza ciclos a una frecuencia deaproximadamente 4 Hz.
"Cuando estimulamos el STN a 4 Hz, la onda delta se restablece en la corteza frontal media", dice Narayanan. "Al estimular el STN podemos rescatar la actividad cortical que se interrumpe en la EP y podemos mejorar el comportamiento cognitivo"
Los investigadores piensan que las frecuencias son como canales de comunicación entre redes. Si dos redes trabajan juntas a la misma frecuencia, esa podría ser una forma única de interactuar y transmitir información.
"El hecho de que podamos probar muchas de nuestras ideas que provienen de los estudios de roedores sobre cómo funcionan las redes neuronales en humanos que se comportan despiertos, es algo que nunca soñé que podría hacer, peronos permite hacer preguntas que realmente podrían ayudar a mucha gente ", dice Narayanan.
"Es emocionante tener una forma potencial de mejorar la cognición que podría cambiar la vida de los pacientes", agrega Greenlee.
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Materiales proporcionados por Universidad de Iowa Health Care . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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