El mapeo de circuitos cerebrales revela posibles objetivos de tratamiento para trastornos cerebrales – Physics World

<a href="https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/03/mapping-brain-circuits-reveals-potential-treatment-targets-for-brain-disorders-physics-world-3.jpg" data-fancybox data-src="https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/03/mapping-brain-circuits-reveals-potential-treatment-targets-for-brain-disorders-physics-world-3.jpg" data-caption="Optimizaciones específicas de enfermedades La estimulación cerebral profunda reveló los haces de fibras asociados con la mejora de los síntomas en la enfermedad de Parkinson (verde), la distonía (amarillo), el síndrome de Tourette (azul) y el trastorno obsesivo-compulsivo (rojo). (Cortesía: Barbara Hollunder)”>

Los circuitos frontales del cerebro desempeñan un papel vital en el control de las funciones motoras, cognitivas y conductuales. La alteración de los circuitos frontosubcorticales, que conectan la corteza frontal en el prosencéfalo con los ganglios basales ubicados más profundamente en su interior, puede provocar una variedad de trastornos neurológicos. Sin embargo, no está claro qué conexiones están asociadas con qué disfunciones. Para arrojar luz sobre este problema y ayudar a identificar posibles objetivos de tratamiento, un equipo de investigación internacional ha utilizado la estimulación cerebral profunda (DBS) para mapear los circuitos asociados con cuatro trastornos cerebrales diferentes.

La DBS es una terapia invasiva en la que electrodos implantados quirúrgicamente modulan las redes cerebrales mediante estimulación eléctrica de las regiones objetivo. Uno de esos objetivos, el núcleo subtalámico, es de particular interés ya que recibe información de toda la corteza frontal hacia los ganglios basales. De hecho, se ha demostrado que la estimulación eléctrica del núcleo subtalámico alivia los síntomas de varios trastornos cerebrales.

El equipo de investigación –dirigido por andreas cuerno del desplegable Centro de terapéutica del circuito cerebral en la Facultad de Medicina de Harvard y Charité - Universitätsmedizin Berliny Ningfei Li de Charité – estudiaron un total de 534 electrodos DBS implantados para tratar cuatro trastornos cerebrales: la enfermedad de Parkinson (EP), la distonía, el trastorno obsesivo-compulsivo (TOC) y el síndrome de Tourette (ST).

Primer autor Barbara Hollunder y sus colegas examinaron por primera vez los datos de 197 pacientes a los que se les implantaron electrodos DBS bilateralmente en el núcleo subtalámico para tratar estos trastornos, incluidos 70 con distonía, 94 con EP, 19 con TOC y 14 con ST.

Para cada trastorno, mapearon los efectos de la estimulación a nivel subtalámico en toda la cohorte para identificar los sitios asociados con la estimulación más beneficiosa. Estos “puntos óptimos” de DBS diferían en su ubicación en el núcleo subtalámico para los cuatro trastornos.

<a data-fancybox data-src="https://physicsworld.com/wp-content/uploads/2024/03/DBS-brain-map-OCD.jpg" data-caption="Mapeo de circuitos cerebrales Haz de fibras asociado con la mejora de los síntomas después de la estimulación cerebral profunda en el TOC. Junto al tracto se representa un conjunto ejemplar de electrodos bilaterales implantados para el tratamiento de este trastorno en un solo paciente. (Cortesía: Barbara Hollunder)” title=”Haga clic para abrir la imagen en la ventana emergente” href=”https://physicsworld.com/wp-content/uploads/2024/03/DBS-brain-map-OCD.jpg”>

A continuación, los investigadores asignaron los efectos de la estimulación a los circuitos frontosubcorticales, lo que les permitió identificar qué circuitos cerebrales se habían vuelto disfuncionales (y podrían ser objeto de tratamiento) en cada trastorno. Los circuitos que más se beneficiaron de la estimulación (denominados “líneas dulces”) incluyeron proyecciones de las cortezas sensoriomotoras para la distonía, la corteza motora primaria para el ST, el área motora suplementaria para la EP y las cortezas cingulada anterior y prefrontal ventromedial para el TOC.

"Pudimos utilizar la estimulación cerebral para identificar y orientar con precisión circuitos para el tratamiento óptimo de cuatro trastornos diferentes", dice Horn en un comunicado de prensa. “En términos simplificados, cuando los circuitos cerebrales se vuelven disfuncionales, pueden actuar como frenos para las funciones cerebrales específicas que normalmente lleva a cabo el circuito. La aplicación de DBS puede liberar el freno y restaurar parcialmente la funcionalidad”.

Potencial clínico

Estos modelos simplificados específicos de enfermedades tienen potencial para guiar futuros tratamientos clínicos. Para confirmar esta capacidad, los investigadores realizaron más experimentos utilizando datos independientes. Validaron los modelos optimizados de EP y TOC (seleccionados debido a la disponibilidad de los pacientes) en dos grupos retrospectivos adicionales de 32 y 35 pacientes, respectivamente.

En estos pacientes adicionales, los investigadores utilizaron el nivel de superposición entre los volúmenes de estimulación y el modelo optimizado respectivo para estimar los resultados clínicos. Para ambos trastornos, observaron una buena coincidencia entre las estimaciones y las mejoras en los síntomas.

Los investigadores también realizaron tres experimentos prospectivos utilizando los circuitos identificados para mejorar los beneficios del tratamiento. Para dos pacientes, reprogramaron sus implantes DBS para maximizar la superposición de los volúmenes de estimulación con el modelo aerodinámico respectivo. El primer paciente, un hombre de 67 años con EP, se había beneficiado de una reducción del 60 % de los síntomas tras el tratamiento clínico convencional con ECP. La estimulación optimizada basada en parámetros guiados por optimización mejoró el beneficio de este tratamiento hasta una reducción del 71 % de los síntomas.

En el segundo caso, una mujer de 21 años con TOC grave resistente al tratamiento, un mes después de la reprogramación de DBS basada en DBS experimentó una reducción del 37 % en los síntomas obsesivo-compulsivos globales, en comparación con una reducción de los síntomas del 17 % bajo estimulación clínica. parámetros.

Finalmente, el equipo implantó un par de electrodos subtalámicos para tratar a un hombre de 32 años que padecía TOC resistente al tratamiento desde los 18 años. Cuatro semanas después de la cirugía, con DBS informada por los modelos aerodinámicos, informó un 77 % de reducción de los síntomas obsesivo-compulsivos globales, con mejoras observadas al día siguiente de activar la ECP.

Los investigadores sugieren que sus validaciones exitosas de los objetivos de optimización del TOC y la EP pueden proporcionar evidencia inicial para aplicaciones clínicas en el contexto de estudios de validación prospectivos. Señalan que, si se confirma, los circuitos identificados pueden representar objetivos terapéuticos que también podrían usarse para la orientación estereotáxica en neurocirugía y estimulación magnética transcraneal potencialmente no invasiva.

Li dice Mundo de la física que en el futuro, los investigadores “planean perfeccionar el modelo, centrándose más en circuitos cerebrales disfuncionales detallados y validar nuestros hallazgos mediante ensayos clínicos prospectivos”.

Los investigadores describen sus hallazgos en Nature Neuroscience.

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• Fuente: https://physicsworld.com/a/mapping-brain-circuits-reveals-potential-treatment-targets-for-brain-disorders/