Las grabaciones neuronales pioneras en pacientes con enfermedad de Parkinson por científicos de UC San Francisco sientan las bases para la estimulación cerebral personalizada para tratar el Parkinson y otros trastornos neurológicos.
En un estudio publicado el 3 de mayo en Biotecnología de la naturaleza , investigadores del UCSF Weill Institute for Neurosciences implantaron nuevos dispositivos de neuroestimulación que monitorean la actividad cerebral durante muchos meses, con y sin terapia de estimulación cerebral profunda DBS. Al combinar las grabaciones cerebrales con monitores de movimiento portátiles, identificaron patrones de actividad cerebral correspondientes aanomalías específicas del movimiento asociadas con el Parkinson. Su investigación proporciona la primera evidencia, durante las actividades normales de la vida diaria, para una hipótesis de larga data de que los síntomas del Parkinson están relacionados con patrones erráticos de ondas cerebrales y demuestran cómo la estimulación cerebral profunda restaura el orden en las ondas cerebrales del paciente.
"Podemos registrar cientos de horas de actividad de ondas cerebrales de forma inalámbrica a medida que los pacientes realizan sus actividades normales", dijo Philip Starr, MD, PhD, Dolores Cakebread Professor of Neurological Surgery en UCSF y autor principal del estudio. "Nos permite, realmente por primera vez, para comprender la actividad cerebral detrás de problemas neurológicos específicos a medida que ocurren en el mundo real ".
La enfermedad de Parkinson es un trastorno neurológico degenerativo que causa movimientos lentos bradicinesia, dificultad para caminar y temblores, así como síntomas no relacionados con el movimiento. Según la Fundación de Parkinson, a unos 60.000 estadounidenses se les diagnostica la enfermedad de Parkinson cada año.Se desconoce la causa del Parkinson, pero todos los pacientes muestran niveles reducidos de dopamina, un neurotransmisor que regula la motivación en el cerebro.
Se sospecha desde hace mucho tiempo que los patrones erráticos de las ondas cerebrales también desempeñan un papel en el desencadenamiento de los síntomas de la enfermedad de Parkinson. Las investigaciones anteriores sobre el seguimiento de la actividad de las ondas cerebrales de los pacientes de Parkinson se han limitado a períodos cortos en entornos clínicos. Esto limita en gran medida la cantidad de datos disponibles para el análisis- proporcionando una visión limitada de la actividad cerebral del paciente que se cicla y cambia a lo largo del día.
Starr y la autora principal del estudio, Ro'ee Gilron, PhD, becaria postdoctoral en el Departamento de Cirugía Neurológica, buscaron obtener una imagen más completa. Implantaron pequeños sensores que miden la actividad eléctrica en el subtálamo y las áreas cerebrales de la corteza motora de cincopacientes con enfermedad de Parkinson. Estos sensores estaban conectados a generadores de pulso que permitían detectar la actividad cerebral. Esto permitía un registro continuo de la actividad cerebral mientras los pacientes realizaban su rutina diaria.
Meses de grabaciones produjeron una gran cantidad de datos. Para clasificarlos todos, los investigadores desarrollaron un algoritmo para comparar la actividad de las ondas cerebrales con los datos registrados de los dispositivos de detección de movimiento que los pacientes llevaban en las muñecas. Descubrieron que los períodos de discinesia movimiento excesivo inducido por medicamentos y bradicinesia se correspondían con ondas cerebrales exageradas en bandas de frecuencia específicas, tanto en el subtálamo como en la corteza motora.
Después de meses de registro y análisis, los investigadores fueron más allá y midieron el efecto de la estimulación cerebral profunda en los pacientes. La estimulación cerebral profunda envía impulsos eléctricos al cerebro y se ha utilizado durante mucho tiempo para mejorar los síntomas de la enfermedad de Parkinson, aunque la razón por la que funcionaba no era antes.Este estudio demostró que la estimulación cerebral profunda parece mejorar los síntomas de la enfermedad de Parkinson al regular los patrones erráticos de ondas cerebrales de los pacientes, en parte al suprimir las ondas de frecuencia más baja que inhiben el movimiento y regular las ondas de frecuencia más alta que promueven el movimiento.
Los estudios anteriores que utilizaron sistemas de grabación implantados no pudieron registrar los efectos de la estimulación activa en la actividad de las ondas cerebrales porque las señales eléctricas creadas por la estimulación causaban interferencias en la grabación. En el nuevo estudio, Gilron y sus colegas desarrollaron una solución alternativa utilizando el mismo principio utilizado en la cancelación de ruidoAuriculares. Al compensar las ondas eléctricas creadas por la estimulación, los investigadores pudieron hacer que las señales se cancelen entre sí, lo que permite un registro preciso de las ondas cerebrales por parte del cable de grabación.
"Esta es la primera vez que hemos podido medir el efecto de la estimulación continua en las ondas cerebrales", dijo Gilron. "Hemos realizado estimulación cerebral profunda en cientos de miles de pacientes antes sin ninguna forma de monitorear elefecto. Era como tratar de tratar la presión arterial sin medirla ".
Estos hallazgos generales ayudan a aclarar algunos factores subyacentes en la enfermedad de Parkinson, pero es probable que cada paciente de Parkinson tenga sus propias fluctuaciones de ondas cerebrales únicas. Los investigadores dicen que esta es exactamente la razón por la que el registro neuronal continuo es tan crucial para un tratamiento exitoso.de las grabaciones de los pacientes ayuda a revelar los patrones de ondas cerebrales más diminutos que se correlacionan con los síntomas de Parkinson. Con un análisis adecuado, se podría anticipar la aparición de los síntomas de Parkinson y corregir los patrones de ondas cerebrales cuando se manifiesten los síntomas.
"Es como el telescopio espacial Hubble", dijo Gilron. Pudimos ver el cielo nocturno antes que él, pero el Hubble nos permitió ver mucho más detalle y volumen y nos llevó a descubrimientos únicos. Espero que esta técnica también. "
El siguiente paso para los investigadores es un ensayo clínico aleatorizado que incluye a 10 pacientes. Los investigadores creen que esto acelerará en gran medida los tratamientos individualizados para la enfermedad de Parkinson porque los nuevos algoritmos para identificar patrones de síntomas se pueden probar de inmediato, a diferencia de los años y, a veces, décadasinvolucrado en el desarrollo de nuevos medicamentos.
Los hallazgos también tienen potencial más allá de la enfermedad de Parkinson, dicen los investigadores. Numerosos trastornos neurológicos relacionados con la actividad errática de las ondas cerebrales, como la epilepsia, la depresión crónica y el dolor crónico, probablemente podrían tratarse de la misma manera, a través del monitoreo en tiempo real de la actividad cerebral.y neuromodulación personalizada.
"Estamos considerando a la población de Parkinson como una forma de desarrollar esta plataforma", dijo Starr. "Con suerte, esto se utilizará en trastornos en los que actualmente no tenemos ninguna terapia de estimulación eficaz".
Financiamiento: NIH / NINDS UH3 NS100544 Iniciativa BRAIN
Divulgaciones: los dispositivos de estudio implantados se proporcionaron sin cargo bajo un contrato con Medtronic, Inc.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de California - San Francisco . Original escrito por Alan Toth. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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