Ajuahelate kaardistamine paljastab potentsiaalsed ajuhäirete ravi eesmärgid – füüsikamaailm

<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="Haigusspetsiifilised voolujooned Sügav ajustimulatsioon paljastas Parkinsoni tõve (roheline), düstoonia (kollane), Tourette'i sündroomi (sinine) ja obsessiiv-kompulsiivse häire (punane) sümptomite paranemisega seotud kiudainete kimbud. (Viisakalt: Barbara Hollunder)”>

Aju eesmised ahelad mängivad olulist rolli motoorsete, kognitiivsete ja käitumuslike funktsioonide kontrollimisel. Fronto-subkortikaalsete ahelate katkemine, mis ühendavad eesaju ajukooret sügavamal asuvate basaalganglionidega, võib põhjustada mitmesuguseid neuroloogilisi häireid. Siiski pole selge, millised ühendused on seotud milliste häiretega. Selle probleemi valgustamiseks ja võimalike ravieesmärkide tuvastamiseks on rahvusvaheline uurimisrühm kasutanud sügavat ajustimulatsiooni (DBS), et kaardistada nelja erineva ajuhaigusega seotud ahelad.

DBS on invasiivne ravi, mille käigus kirurgiliselt implanteeritud elektroodid moduleerivad ajuvõrke sihtpiirkondade elektrilise stimulatsiooni teel. Üks selline sihtmärk - subtalamuse tuum - pakub erilist huvi, kuna see saab sisendit kogu frontaalkoorest basaalganglionidesse. Tõepoolest, on näidatud, et subtalamuse tuuma elektriline stimulatsioon leevendab mitmete ajuhäirete sümptomeid.

Uurimisrühm – eesotsas Andreas Horn alates Ajuringe teraapia keskus Harvardi meditsiinikoolis ja Charité - Universitätsmedizin Berlinja Ningfei Li Charitést – uurisid kokku 534 DBS-elektroodi, mis implanteeriti nelja ajuhaiguse raviks: Parkinsoni tõbi (PD), düstoonia, obsessiiv-kompulsiivne häire (OCD) ja Tourette'i sündroom (TS).

Esimene autor Barbara Hollunder ja kolleegid uurisid esmalt andmeid 197 patsiendi kohta, kellele oli nende häirete raviks kahepoolselt subtalamuse tuuma implanteeritud DBS-elektroodid, sealhulgas 70 düstooniaga, 94 PD-ga, 19 OCD-ga ja 14 TS-ga patsiendil.

Iga häire puhul kaardistasid nad stimulatsiooniefektid subtalamuse tasemel kogu kohordis, et tuvastada kõige kasulikuma stimulatsiooniga seotud kohad. Need DBS-i "magusad laigud" erinesid nelja häire korral subtalamuse tuumas.

<a data-fancybox data-src="https://physicsworld.com/wp-content/uploads/2024/03/DBS-brain-map-OCD.jpg" data-caption="Ajuahelate kaardistamine Kiudude kimp, mis on seotud sümptomite paranemisega pärast DBS-i OCD korral. Trakti kõrval on kujutatud näidiskomplekt kahepoolseid elektroode, mis on implanteeritud selle häire raviks ühele patsiendile. (Visalus: Barbara Hollunder)” title=”Pildi avamiseks hüpikaknas klõpsake” href=”https://physicsworld.com/wp-content/uploads/2024/03/DBS-brain-map-OCD.jpg”>

Järgmiseks kaardistasid teadlased stimulatsiooniefektid fronto-subkortikaalsetele ahelatele, võimaldades neil tuvastada, millised ajuahelad olid iga häire korral muutunud düsfunktsionaalseks (ja neid võib ravida). Stimuleerimisest kõige rohkem kasu saanud ahelad (mida nimetatakse "magusateks voolujoonteks") hõlmasid düstoonia korral sensomotoorsete ajukoorte projektsioone, TS-i esmast motoorset ajukoort, PD täiendavat motoorset piirkonda ning OCD puhul ventromediaalset prefrontaalset ja eesmist singulaajukoort.

"Me suutsime kasutada aju stimulatsiooni, et täpselt tuvastada ja sihtida ahelaid nelja erineva häire optimaalseks raviks," ütleb Horn pressiteates. "Lihtsustatult võib öelda, et kui ajuahelad muutuvad ebafunktsionaalseks, võivad need toimida pidurina spetsiifiliste ajufunktsioonide jaoks, mida vooluahel tavaliselt täidab. DBS-i rakendamine võib piduri vabastada ja osaliselt taastada funktsionaalsuse.

Kliiniline potentsiaal

Need haigusspetsiifilised sujuvad mudelid omavad potentsiaali tulevaste kliiniliste ravimeetodite suunamiseks. Selle võime kinnitamiseks viisid teadlased sõltumatute andmete abil läbi täiendavaid katseid. Nad valideerisid PD ja OCD sujuva mudeli (valitud patsientide kättesaadavuse tõttu) kahes täiendavas retrospektiivses rühmas, milles oli vastavalt 32 ja 35 patsienti.

Nendel täiendavatel patsientidel kasutasid teadlased kliiniliste tulemuste hindamiseks stimulatsiooni mahtude ja vastava sujuva mudeli kattumise taset. Mõlema häire puhul täheldasid nad head vastavust hinnangute ja sümptomite paranemise vahel.

Uurijad viisid läbi ka kolm võimalikku katset, kasutades tuvastatud ahelaid, et parandada ravist saadavat kasu. Kahe patsiendi puhul programmeerisid nad ümber oma DBS-implantaadid, et maksimeerida stimulatsiooni mahtude kattumist vastava sujuva mudeliga. Esimesel patsiendil, 67-aastasel PD-ga mehel, olid sümptomid vähenenud 60% pärast tavapärast kliinilist ravi DBS-iga. Optimeeritud stimulatsioon, mis põhineb sujuvalt juhitud parameetritel, parandas seda ravist saadavat kasu veelgi, vähendades sümptomeid 71%.

Teisel juhul, 21-aastasel naisel, kellel oli raske ravile vastupidav OCD, vähenes üks kuu pärast sujuvalt põhinevat DBS-i ümberprogrammeerimist ülemaailmsed obsessiiv-kompulsiivsed sümptomid 37%, võrreldes kliinilise stimulatsiooni korral 17% sümptomite vähenemisega. parameetrid.

Lõpuks implanteeris meeskond paari subtalamuse elektroode, et ravida 32-aastast meest, kes oli kannatanud ravile resistentse OCD all alates 18. eluaastast. Neli nädalat pärast operatsiooni, kui DBS-i teavitasid voolujoonelised mudelid, teatas ta 77. Globaalsete obsessiiv-kompulsiivsete sümptomite vähenemine protsentides, paranemist on näha ühe päeva jooksul pärast DBS-i sisselülitamist.

Teadlased viitavad sellele, et nende edukas OCD ja PD tõhustamise sihtmärkide valideerimine võib anda esialgseid tõendeid kliiniliste rakenduste jaoks tulevaste valideerimisuuringute kontekstis. Nad märgivad, et täiendava kinnituse korral võivad tuvastatud ahelad kujutada endast terapeutilisi sihtmärke, mida saaks kasutada ka stereotaktiliseks sihtimiseks neurokirurgia ja potentsiaalselt mitteinvasiivse transkraniaalse magnetstimulatsiooni jaoks.

Li jutustab Füüsika maailm et tulevikus kavatsevad teadlased mudelit täpsustada, keskendudes rohkem peeneteralistele düsfunktsionaalsetele ajuahelatele, ja kinnitada meie tulemusi tulevaste kliiniliste uuringute kaudu.

Teadlased kirjeldavad oma tulemusi ajakirjas Nature Neuroscience.

• SEO-põhise sisu ja PR-levi. Võimenduge juba täna.
• PlatoData.Network Vertikaalne generatiivne Ai. Jõustage ennast. Juurdepääs siia.
• PlatoAiStream. Web3 luure. Täiustatud teadmised. Juurdepääs siia.
• PlatoESG. Süsinik, CleanTech, Energia, Keskkond päikeseenergia, Jäätmekäitluse. Juurdepääs siia.
• PlatoTervis. Biotehnoloogia ja kliiniliste uuringute luureandmed. Juurdepääs siia.
• Allikas: https://physicsworld.com/a/mapping-brain-circuits-reveals-potential-treatment-targets-for-brain-disorders/