Исследователи из клиники Мэйо нашли новый способ в реальном времени отслеживать химические изменения в мозге пациентов, подвергающихся глубокой стимуляции мозга (DBS). Это новаторское открытие поможет врачам более эффективно использовать DBS для лечения заболеваний головного мозга, таких как болезнь Паркинсона, депрессия и синдром Туретта. Результаты опубликованы в журнале Mayo Clinic Proceedings.
Журналисты: мультимедийные ресурсы, включая видео о пациенте с тремором, подвергающемся DBS, можно найти в сети новостей клиники Мэйо.
Исследователи надеются использовать это открытие для создания системы DBS, способной мгновенно реагировать на химические изменения в мозге. Болезнь Паркинсона, синдром Туретта и депрессия связаны с избытком или недостатком нейрохимических веществ в головном мозге. Идея состоит в том, чтобы контролировать эти нейрохимические вещества и доводить их до необходимого уровня.
"Мы можем узнать, какие нейрохимические вещества могут выделяться DBS, нейрохимической стимуляцией или другой стимуляцией. В основном мы можем узнать, как работает мозг," говорит автор Су-Юн Чанг, доктор философии.D., отделения нейрохирургии клиники Мэйо. Поскольку исследователи лучше понимают, как работает мозг, они могут прогнозировать изменения и реагировать до того, как эти изменения нарушат работу мозга.
Исследователи наблюдали в реальном времени изменения нейромедиатора аденозина в головном мозге пациентов с тремором, подвергшихся глубокой стимуляции головного мозга. Нейротрансмиттеры, такие как дофамин и серотонин, представляют собой химические вещества, которые передают сигналы от нейрона к целевой клетке через синапс.
Команда использовала циклическую вольтамперометрию с быстрым сканированием (FSCV) для количественной оценки концентрации аденозина, высвобождаемого у пациентов во время глубокой стимуляции мозга. Данные были записаны с помощью беспроводного мгновенного определения концентрации нейротрансмиттера, небольшого беспроводного нейрохимического датчика, имплантированного в мозг пациента. Датчик в сочетании с FSCV сканирует нейротрансмиттер и переводит эту информацию на ноутбук в операционной. Датчик ранее идентифицировал нейротрансмиттеры серотонин и дофамин в тестах в ткани мозга. Это был первый раз, когда исследователи использовали эту технику у пациентов.
Тремор – это визуальный сигнал о том, что методика работает; исследователи подозревают, что аденозин играет роль в уменьшении тремора.
Исследователи также надеются узнать больше об условиях без таких внешних проявлений.
"Мы не можем смотреть на боль, как тремор," говорит Кендалл Ли, M.D., Ph.D., нейрохирург клиники Мэйо. "Что интересно в этой электрохимической обратной связи, так это то, что мы можем контролировать мозг без внешней обратной связи. Итак, теперь мы можем отслеживать нейрохимические вещества в мозге и узнавать о мозговых процессах, таких как боль."
DBS успешно используется во всем мире для лечения пациентов с тремором. Однако врачи не до конца понимают, почему DBS работает у пациентов. Они знают, что когда электроды DBS вставляются перед электростимуляцией, происходит немедленное уменьшение тремора. Известный как эффект микроталамотомии, он наблюдается у 53 процентов пациентов и длится до года.
Исследователи надеются использовать результаты исследования для создания автономного "умный" Система DBS.
"С помощью стимулятора и обнаружения мы можем создавать алгоритмы, а затем повышать уровень нейротрансмиттеров до определенного уровня," говорит Кевин Беннет, инженер клиники Мэйо, который помогал создавать систему. "Мы можем поднять эти химические вещества до необходимого уровня, повышаясь и понижаясь с каждым человеком на протяжении всей его жизни. За миллисекунды мы можем измерить, рассчитать и ответить. С точки зрения пациента, это было бы мгновенно."