Memetakan sirkuit otak mengungkapkan target pengobatan potensial untuk gangguan otak – Dunia Fisika

<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="Garis arus khusus penyakit Stimulasi otak dalam mengungkapkan kumpulan serat yang terkait dengan perbaikan gejala penyakit Parkinson (hijau), distonia (kuning), sindrom Tourette (biru) dan gangguan obsesif-kompulsif (merah). (Sumber: Barbara Hollunder)”>

Sirkuit frontal otak memainkan peran penting dalam mengendalikan fungsi motorik, kognitif, dan perilaku. Gangguan pada sirkuit fronto-subkortikal, yang menghubungkan korteks frontal di otak depan dengan ganglia basalis yang terletak lebih dalam, dapat mengakibatkan berbagai kelainan neurologis. Namun, tidak jelas hubungan mana yang terkait dengan disfungsi apa. Untuk menjelaskan masalah ini dan membantu mengidentifikasi target pengobatan potensial, tim peneliti internasional telah menggunakan stimulasi otak dalam (DBS) untuk memetakan sirkuit yang terkait dengan empat kelainan otak yang berbeda.

DBS adalah terapi invasif di mana elektroda yang ditanamkan melalui pembedahan memodulasi jaringan otak dengan stimulasi listrik pada daerah target. Salah satu target tersebut – nukleus subtalamus – menjadi perhatian khusus karena menerima masukan dari seluruh korteks frontal ke ganglia basalis. Memang benar, stimulasi listrik pada inti subthalamic telah terbukti meringankan gejala beberapa gangguan otak.

Tim peneliti – dipimpin oleh Andreas Tanduk dari Pusat Terapi Sirkuit Otak di Sekolah Kedokteran Harvard dan Charité - Universitätsmedizin Berlin, dan Ningfei Li dari Charité – mempelajari total 534 elektroda DBS yang ditanamkan untuk mengobati empat kelainan otak: penyakit Parkinson (PD), distonia, gangguan obsesif-kompulsif (OCD) dan sindrom Tourette (TS).

Penulis pertama Barbara Holunder dan rekannya pertama kali memeriksa data dari 197 pasien yang memasang elektroda DBS secara bilateral di nukleus subthalamic untuk mengobati gangguan ini, termasuk 70 pasien dengan distonia, 94 pasien PD, 19 pasien OCD, dan 14 pasien TS.

Untuk setiap kelainan, mereka memetakan efek stimulasi pada tingkat subthalamic di seluruh kelompok untuk mengidentifikasi lokasi yang terkait dengan stimulasi yang paling bermanfaat. “titik manis” DBS ini berbeda lokasinya di nukleus subtalamus untuk keempat kelainan tersebut.

<a data-fancybox data-src="https://physicsworld.com/wp-content/uploads/2024/03/DBS-brain-map-OCD.jpg" data-caption="Memetakan sirkuit otak Bundel serat terkait dengan perbaikan gejala setelah DBS di OCD. Seperangkat elektroda bilateral yang ditanamkan untuk pengobatan gangguan ini pada satu pasien ditampilkan di samping saluran. (Atas izin: Barbara Hollunder)” title=”Klik untuk membuka gambar dalam popup” href=”https://physicsworld.com/wp-content/uploads/2024/03/DBS-brain-map-OCD.jpg”>

Selanjutnya, para peneliti memetakan efek stimulasi ke sirkuit fronto-subkortikal, sehingga memungkinkan mereka mengidentifikasi sirkuit otak mana yang menjadi tidak berfungsi (dan dapat ditargetkan untuk pengobatan) pada setiap gangguan. Sirkuit yang paling diuntungkan dari stimulasi (disebut sebagai “sweet streamlines”) mencakup proyeksi dari korteks sensorimotor untuk distonia, korteks motorik primer untuk TS, area motorik tambahan untuk PD, dan korteks cingulate ventromedial prefrontal dan anterior untuk OCD.

“Kami dapat menggunakan stimulasi otak untuk mengidentifikasi dan menargetkan sirkuit secara tepat untuk pengobatan optimal empat gangguan berbeda,” kata Horn dalam pernyataan pers. “Dalam istilah sederhana, ketika sirkuit otak menjadi tidak berfungsi, sirkuit tersebut mungkin bertindak sebagai rem untuk fungsi otak tertentu yang biasanya dijalankan oleh sirkuit tersebut. Menerapkan DBS dapat melepaskan rem dan memulihkan sebagian fungsinya.”

Potensi klinis

Model perampingan khusus penyakit ini memiliki potensi untuk memandu pengobatan klinis di masa depan. Untuk mengonfirmasi kemampuan tersebut, para peneliti melakukan eksperimen lebih lanjut dengan menggunakan data independen. Mereka memvalidasi model arus PD dan OCD (dipilih karena ketersediaan pasien) dalam dua kelompok retrospektif tambahan yang masing-masing terdiri dari 32 dan 35 pasien.

Pada pasien tambahan ini, para peneliti menggunakan tingkat tumpang tindih antara volume stimulasi dan model arus masing-masing untuk memperkirakan hasil klinis. Untuk kedua gangguan tersebut, mereka mengamati kecocokan yang baik antara perkiraan dan perbaikan gejala.

Para peneliti juga melakukan tiga percobaan prospektif menggunakan sirkuit yang diidentifikasi untuk meningkatkan manfaat pengobatan. Untuk dua pasien, mereka memprogram ulang implan DBS mereka untuk memaksimalkan volume stimulasi yang tumpang tindih dengan model streamline masing-masing. Pasien pertama, seorang pria berusia 67 tahun dengan PD, mendapat manfaat dari pengurangan gejala sebesar 60% setelah pengobatan klinis konvensional dengan DBS. Stimulasi yang dioptimalkan berdasarkan parameter yang dipandu oleh streamline meningkatkan manfaat pengobatan ini hingga pengurangan gejala sebesar 71%.

Dalam kasus kedua, seorang wanita berusia 21 tahun dengan OCD yang resistan terhadap pengobatan parah, satu bulan setelah pemrograman ulang DBS berbasis streamline, ia mengalami penurunan gejala obsesif-kompulsif global sebesar 37%, dibandingkan dengan pengurangan gejala sebesar 17% dalam stimulasi klinis. parameter.

Terakhir, tim tersebut menanamkan sepasang elektroda subthalamic untuk mengobati seorang pria berusia 32 tahun yang menderita OCD yang resistan terhadap pengobatan sejak usia 18 tahun. Empat minggu setelah operasi, dengan DBS diinformasikan oleh model streamline, dia melaporkan 77 % pengurangan gejala obsesif-kompulsif global, dengan perbaikan terlihat dalam satu hari setelah beralih ke DBS.

Para peneliti berpendapat bahwa keberhasilan validasi target aliran OCD dan PD dapat memberikan bukti awal untuk aplikasi klinis dalam konteks studi validasi prospektif. Mereka mencatat bahwa – jika dikonfirmasi lebih lanjut – sirkuit yang teridentifikasi mungkin mewakili target terapeutik yang juga dapat digunakan untuk penargetan stereotaktik dalam bedah saraf dan potensi stimulasi magnetik transkranial non-invasif.

Li memberitahu Dunia Fisika bahwa di masa depan, para peneliti “berencana untuk menyempurnakan model tersebut, lebih fokus pada sirkuit otak yang disfungsional, dan memvalidasi temuan kami melalui uji klinis prospektif”.

Para peneliti menggambarkan temuan mereka di Nature Neuroscience.

• Konten Bertenaga SEO & Distribusi PR. Dapatkan Amplifikasi Hari Ini.
• PlatoData.Jaringan Vertikal Generatif Ai. Berdayakan Diri Anda. Akses Di Sini.
• PlatoAiStream. Intelijen Web3. Pengetahuan Diperkuat. Akses Di Sini.
• PlatoESG. Karbon, teknologi bersih, energi, Lingkungan Hidup, Tenaga surya, Penanganan limbah. Akses Di Sini.
• PlatoHealth. Kecerdasan Uji Coba Biotek dan Klinis. Akses Di Sini.
• Sumber: https://physicsworld.com/a/mapping-brain-circuits-reveals-potential-treatment-targets-for-brain-disorders/