Aivopiirien kartoitus paljastaa mahdollisia aivosairauksien hoitokohteita – 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="Tautikohtaiset virtaviivat Aivojen syvästimulaatio paljasti kuitukimput, jotka liittyvät Parkinsonin taudin (vihreä), dystonian (keltainen), Touretten oireyhtymän (sininen) ja pakko-oireisen häiriön (punainen) oireiden paranemiseen. (Kohtelias: Barbara Hollunder)”>

Aivojen etupiireillä on tärkeä rooli motoristen, kognitiivisten ja käyttäytymistoimintojen ohjauksessa. Fronto-subkortikaalisten piirien häiriöt, jotka yhdistävät etuaivojen etukuoren syvemmällä sijaitseviin tyviganglioihin, voivat johtaa erilaisiin neurologisiin häiriöihin. Ei ole kuitenkaan selvää, mitkä yhteydet liittyvät mihinkin toimintahäiriöön. Tämän ongelman valaisemiseksi ja mahdollisten hoitokohteiden tunnistamiseksi kansainvälinen tutkimusryhmä on käyttänyt syvää aivostimulaatiota (DBS) kartoittamaan neljään eri aivosairauteen liittyvät piirit.

DBS on invasiivinen hoito, jossa kirurgisesti istutetut elektrodit moduloivat aivojen verkkoja kohdealueiden sähköstimulaatiolla. Yksi tällainen kohde - subtalaminen ydin - on erityisen kiinnostava, koska se vastaanottaa syötteen koko etukuoresta tyviganglioihin. Itse asiassa subtalamuksen ytimen sähköstimulaation on osoitettu lievittävän useiden aivosairauksien oireita.

Tutkimusryhmä – johdolla Andreas Horn mistä Aivokierron terapian keskus Harvard Medical Schoolissa ja Charité - Universitätsmedizin Berlinja Ningfei Li Charitésta – tutkivat yhteensä 534 DBS-elektrodia, jotka on istutettu hoitamaan neljää aivosairautta: Parkinsonin tautia (PD), dystoniaa, pakko-oireista häiriötä (OCD) ja Touretten oireyhtymää (TS).

Ensimmäinen kirjoittaja Barbara Hollunder ja kollegat tutkivat ensin tietoja 197 potilaasta, joille oli istutettu DBS-elektrodit kahdenvälisesti subtalamuksen tumaan näiden sairauksien hoitamiseksi, mukaan lukien 70 dystoniaa, 94 PD:tä, 19 OCD:tä ja 14 TS:ää.

Jokaisen häiriön osalta he kartoittivat stimulaatiovaikutukset subtalamisen tasolla koko kohortin kohdatakseen hyödyllisimpään stimulaatioon liittyvät kohdat. Nämä DBS:n "sweet spots" erosivat sijainniltaan subtalamuksen ytimessä neljän häiriön osalta.

<a data-fancybox data-src="https://physicsworld.com/wp-content/uploads/2024/03/DBS-brain-map-OCD.jpg" data-caption="Aivopiirien kartoitus Kuitukimppu liittyy oireiden paranemiseen DBS:n jälkeen OCD:ssä. Tämän häiriön hoitoon yhdelle potilaalle istutettu esimerkkisarja bilateraalisia elektrodeja on esitetty kanavan vieressä. (Luokas: Barbara Hollunder)” title=”Avaa kuva ponnahdusikkunassa napsauttamalla” href=”https://physicsworld.com/wp-content/uploads/2024/03/DBS-brain-map-OCD.jpg”>

Seuraavaksi tutkijat kartoittivat stimulaatiovaikutukset fronto-subkortikaalisiin piireihin, jotta he pystyivät tunnistamaan, mitkä aivopiirit olivat muuttuneet toimintahäiriöiksi (ja ne voitaisiin kohdentaa hoitoon) kussakin häiriössä. Stimulaatiosta eniten hyötyneet piirit (kutsutaan "suloiksi virtauslinjoiksi") sisälsivät sensomotoristen aivokuoren projektiot dystonialle, primaarisesta motorisesta aivokuoresta TS:lle, täydentävälle motoriselle alueelle PD:lle ja ventromediaalisista prefrontaalisista ja anteriorisista cingulaattikuorista OCD:lle.

"Pystyimme käyttämään aivostimulaatiota tunnistamaan ja kohdistamaan tarkasti piirit neljän eri sairauden optimaaliseen hoitoon", Horn sanoo tiedotteessa. "Yksinkertaistettuna, kun aivopiirit muuttuvat toimintahäiriöiksi, ne voivat toimia jarruina tietyille aivotoiminnoille, joita piiri yleensä suorittaa. DBS:n käyttö voi vapauttaa jarrun ja saattaa osittain palauttaa toiminnan."

Kliininen potentiaali

Näillä tautikohtaisilla virtaviivaisilla malleilla on potentiaalia ohjata tulevia kliinisiä hoitoja. Tämän kyvyn vahvistamiseksi tutkijat suorittivat lisäkokeita käyttämällä riippumattomia tietoja. He validoivat PD- ja OCD-virtaviivamallit (valittu potilaiden saatavuuden vuoksi) kahdessa retrospektiivisessä lisäryhmässä, joissa oli 32 ja 35 potilasta.

Näissä ylimääräisissä potilaissa tutkijat käyttivät stimulaatiomäärien päällekkäisyyttä ja vastaavaa virtaviivaista mallia kliinisten tulosten arvioimiseksi. Molemmissa häiriöissä he havaitsivat hyvän vastaavuuden arvioiden ja oireiden parantumisen välillä.

Tutkijat suorittivat myös kolme tulevaa koetta käyttämällä tunnistettuja piirejä parantaakseen hoidon hyötyä. Kahdella potilaalla he ohjelmoivat uudelleen DBS-implanttinsa maksimoidakseen stimulaatiomäärien päällekkäisyyden vastaavan virtaviivaisen mallin kanssa. Ensimmäinen potilas, 67-vuotias mies, jolla oli PD, oli hyötynyt 60 %:n oireiden vähenemisestä tavanomaisella kliinisellä DBS-hoidolla. Optimoitu stimulaatio, joka perustuu virtaviivaisesti ohjattuihin parametreihin, paransi tätä hoitoetua entisestään 71 %:lla oireiden vähentymiseen.

Toisessa tapauksessa 21-vuotias nainen, jolla oli vaikea hoitoresistentti OCD, kuukausi sen jälkeen, kun virtaviivaiseen DBS-uudelleenohjelmointi oli suoritettu, maailmanlaajuiset pakko-oireiset oireet vähenivät 37 % verrattuna kliinisen stimulaation alaisen oireiden vähenemiseen 17 %. parametrit.

Lopuksi ryhmä istutti parin subtalamista elektrodeja hoitamaan 32-vuotiasta miestä, joka oli kärsinyt hoidolle vastustuskykyisestä OCD:stä 18-vuotiaasta lähtien. Neljä viikkoa leikkauksen jälkeen, kun DBS ilmoitti virtaviivaisten mallien avulla, hän raportoi 77 Maailmanlaajuisten pakko-oireisten oireiden prosentuaalinen väheneminen, ja parannuksia havaitaan yhden päivän sisällä DBS:n käynnistämisestä.

Tutkijat ehdottavat, että heidän onnistuneesti OCD- ja PD-virtaviivatavoitteiden validoinnit voivat tarjota alustavan näytön kliinisille sovelluksille tulevien validointitutkimusten yhteydessä. He huomauttavat, että – jos edelleen vahvistetaan – tunnistetut piirit voivat edustaa terapeuttisia kohteita, joita voitaisiin käyttää myös stereotaktiseen kohdistukseen neurokirurgiassa ja mahdollisesti ei-invasiiviseen transkraniaaliseen magneettistimulaatioon.

Li kertoo Fysiikan maailma että tulevaisuudessa tutkijat aikovat hioa mallia keskittyen enemmän hienojakoisiin toimintahäiriöisiin aivopiireihin ja validoida havainnot tulevien kliinisten kokeiden avulla.

Tutkijat kuvaavat havaintojaan Luonto Neuroscience.

• SEO-pohjainen sisällön ja PR-jakelu. Vahvista jo tänään.
• PlatoData.Network Vertical Generatiivinen Ai. Vahvista itseäsi. Pääsy tästä.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Tietoa laajennettu. Pääsy tästä.
• PlatoESG. hiili, CleanTech, energia, ympäristö, Aurinko, Jätehuolto. Pääsy tästä.
• PlatonHealth. Biotekniikan ja kliinisten kokeiden älykkyys. Pääsy tästä.
• Lähde: https://physicsworld.com/a/mapping-brain-circuits-reveals-potential-treatment-targets-for-brain-disorders/