Mapeamento de circuitos cerebrais revela possíveis alvos de tratamento para distúrbios cerebrais

<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="Simplificações específicas para doenças A estimulação cerebral profunda revelou os feixes de fibras associados à melhora dos sintomas da doença de Parkinson (verde), distonia (amarelo), síndrome de Tourette (azul) e transtorno obsessivo-compulsivo (vermelho). (Cortesia: Barbara Hollunder)”>

Os circuitos frontais do cérebro desempenham um papel vital no controle das funções motoras, cognitivas e comportamentais. A ruptura dos circuitos fronto-subcorticais, que conectam o córtex frontal no prosencéfalo com os gânglios da base localizados mais profundamente, pode resultar em uma série de distúrbios neurológicos. Não está claro, entretanto, quais conexões estão associadas a quais disfunções. Para esclarecer este problema e ajudar a identificar potenciais alvos de tratamento, uma equipa de investigação internacional utilizou a estimulação cerebral profunda (DBS) para mapear os circuitos associados a quatro distúrbios cerebrais diferentes.

DBS é uma terapia invasiva na qual eletrodos implantados cirurgicamente modulam redes cerebrais por estimulação elétrica de regiões-alvo. Um desses alvos – o núcleo subtalâmico – é de particular interesse, pois recebe informações de todo o córtex frontal para os gânglios da base. Na verdade, foi demonstrado que a estimulação elétrica do núcleo subtalâmico alivia os sintomas de vários distúrbios cerebrais.

A equipe de pesquisa – liderada por Andreas Horn do Centro de Terapêutica do Circuito Cerebral na Faculdade de Medicina de Harvard e Charité - Universitätsmedizin Berline Ningfei Li da Charité – estudaram um total de 534 eletrodos DBS implantados para tratar quatro distúrbios cerebrais: doença de Parkinson (DP), distonia, transtorno obsessivo-compulsivo (TOC) e síndrome de Tourette (ST).

Primeiro autor Bárbara Hollunder e colegas examinaram pela primeira vez dados de 197 pacientes que tiveram eletrodos DBS implantados bilateralmente no núcleo subtalâmico para tratar esses distúrbios, incluindo 70 com distonia, 94 com DP, 19 com TOC e 14 com ST.

Para cada distúrbio, eles mapearam os efeitos da estimulação no nível subtalâmico em toda a coorte para identificar os locais associados à estimulação mais benéfica. Esses “pontos ideais” de DBS diferiam em localização no núcleo subtalâmico para os quatro distúrbios.

<a data-fancybox data-src="https://physicsworld.com/wp-content/uploads/2024/03/DBS-brain-map-OCD.jpg" data-caption="Mapeando circuitos cerebrais Feixe de fibras associado à melhora dos sintomas após DBS no TOC. Um conjunto exemplar de eletrodos bilaterais implantados para tratamento deste distúrbio em um único paciente é representado ao lado do trato. (Cortesia: Barbara Hollunder)” title=”Clique para abrir a imagem no pop-up” href=”https://physicsworld.com/wp-content/uploads/2024/03/DBS-brain-map-OCD.jpg”>

Em seguida, os investigadores mapearam os efeitos da estimulação nos circuitos fronto-subcorticais, permitindo-lhes identificar quais os circuitos cerebrais que se tornaram disfuncionais (e poderiam ser alvo de tratamento) em cada doença. Os circuitos que mais se beneficiaram da estimulação (referidos como “linhas de corrente doces”) incluíram projeções dos córtices sensório-motores para distonia, o córtex motor primário para TS, a área motora suplementar para DP e os córtices pré-frontal ventromedial e cingulado anterior para TOC.

“Conseguimos usar a estimulação cerebral para identificar e direcionar com precisão circuitos para o tratamento ideal de quatro distúrbios diferentes”, disse Horn em comunicado à imprensa. “Em termos simplificados, quando os circuitos cerebrais se tornam disfuncionais, eles podem atuar como freios para as funções cerebrais específicas que o circuito normalmente realiza. Aplicar DBS pode liberar o freio e restaurar parcialmente a funcionalidade.”

Potencial clínico

Esses modelos simplificados específicos para doenças têm potencial para orientar futuros tratamentos clínicos. Para confirmar esta capacidade, os investigadores realizaram novas experiências utilizando dados independentes. Eles validaram os modelos simplificados de DP e TOC (selecionados devido à disponibilidade dos pacientes) em dois grupos retrospectivos adicionais de 32 e 35 pacientes, respectivamente.

Nestes pacientes adicionais, os investigadores utilizaram o nível de sobreposição entre os volumes de estimulação e o respetivo modelo de racionalização para estimar os resultados clínicos. Para ambos os transtornos, observaram uma boa correspondência entre as estimativas e melhorias nos sintomas.

Os pesquisadores também realizaram três experimentos prospectivos utilizando os circuitos identificados para melhorar os benefícios do tratamento. Para dois pacientes, eles reprogramaram seus implantes DBS para maximizar a sobreposição dos volumes de estimulação com o respectivo modelo simplificado. O primeiro paciente, um homem de 67 anos com DP, beneficiou-se de uma redução de 60% nos sintomas após tratamento clínico convencional com DBS. A estimulação otimizada baseada em parâmetros orientados pela simplificação melhorou ainda mais o benefício do tratamento, para uma redução de 71% nos sintomas.

No segundo caso, uma mulher de 21 anos com TOC grave resistente ao tratamento, um mês após a reprogramação DBS baseada em simplificação, ela experimentou uma redução de 37% nos sintomas obsessivo-compulsivos globais, em comparação com uma redução de 17% nos sintomas sob estimulação clínica parâmetros.

Finalmente, a equipe implantou um par de eletrodos subtalâmicos para tratar um homem de 32 anos que sofria de TOC resistente ao tratamento desde os 18 anos. Quatro semanas após a cirurgia, com DBS informado pelos modelos streamline, ele relatou um 77 % de redução nos sintomas obsessivo-compulsivos globais, com melhorias observadas um dia após ligar o DBS.

Os pesquisadores sugerem que suas validações bem-sucedidas dos alvos de otimização do TOC e da DP podem fornecer evidências iniciais para aplicações clínicas no contexto de estudos de validação prospectivos. Eles observam que – se confirmados – os circuitos identificados podem representar alvos terapêuticos que também poderiam ser usados ​​para direcionamento estereotáxico em neurocirurgia e estimulação magnética transcraniana potencialmente não invasiva.

Li conta Mundo da física que, no futuro, os investigadores “planeiam refinar o modelo, concentrando-se mais em circuitos cerebrais disfuncionais refinados, e validar as nossas descobertas através de ensaios clínicos prospectivos”.

Os pesquisadores descrevem suas descobertas em Nature Neuroscience.

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