Cartografierea circuitelor cerebrale dezvăluie potențiale ținte de tratament pentru tulburările cerebrale - 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="Simplificari specifice bolii Stimularea profundă a creierului a relevat fasciculele de fibre asociate cu îmbunătățirea simptomelor în boala Parkinson (verde), distonie (galben), sindromul Tourette (albastru) și tulburarea obsesiv-compulsivă (roșu). (Cu amabilitatea: Barbara Hollunder)”>

Circuitele frontale ale creierului joacă un rol vital în controlul funcțiilor motorii, cognitive și comportamentale. Perturbarea circuitelor fronto-subcorticale, care conectează cortexul frontal din creierul anterior cu ganglionii bazali localizați mai adânc în interior, poate duce la o serie de tulburări neurologice. Nu este clar, însă, ce conexiuni sunt asociate cu ce disfuncționalități. Pentru a face lumină asupra acestei probleme și pentru a ajuta la identificarea potențialelor ținte de tratament, o echipă internațională de cercetare a folosit stimularea cerebrală profundă (DBS) pentru a mapa circuitele asociate cu patru tulburări cerebrale diferite.

DBS este o terapie invazivă în care electrozii implantați chirurgical modulează rețelele cerebrale prin stimularea electrică a regiunilor țintă. O astfel de țintă – nucleul subtalamic – prezintă un interes deosebit, deoarece primește input de la întreg cortexul frontal către ganglionii bazali. Într-adevăr, s-a demonstrat că stimularea electrică a nucleului subtalamic ameliorează simptomele mai multor tulburări ale creierului.

Echipa de cercetare – condusă de Andreas Horn de la Centrul de terapie a circuitelor cerebrale la Harvard Medical School și Charité - Universitätsmedizin Berlin, și Ningfei Li de la Charité – au studiat un total de 534 de electrozi DBS implantați pentru a trata patru tulburări ale creierului: boala Parkinson (PD), distonia, tulburarea obsesiv-compulsivă (TOC) și sindromul Tourette (TS).

Primul autor Barbara Hollunder iar colegii au examinat mai întâi datele de la 197 de pacienți cărora li s-au implantat electrozi DBS bilateral în nucleul subtalamic pentru a trata aceste tulburări, inclusiv 70 cu distonie, 94 cu PD, 19 cu TOC și 14 cu TS.

Pentru fiecare tulburare, au cartografiat efectele stimulării la nivel subtalamic în întreaga cohortă pentru a identifica locurile asociate cu stimularea cea mai benefică. Aceste „puncte dulci” DBS diferă ca locație pe nucleul subtalamic pentru cele patru tulburări.

<a data-fancybox data-src="https://physicsworld.com/wp-content/uploads/2024/03/DBS-brain-map-OCD.jpg" data-caption="Cartografierea circuitelor cerebrale Pachetul de fibre asociat cu îmbunătățirea simptomelor după DBS în TOC. Un set exemplar de electrozi bilaterali implantați pentru tratamentul acestei tulburări la un singur pacient este reprezentat alături de tract. (Cu amabilitatea: Barbara Hollunder)” title=”Faceți clic pentru a deschide imaginea în pop-up” href=”https://physicsworld.com/wp-content/uploads/2024/03/DBS-brain-map-OCD.jpg”>

Apoi, cercetătorii au mapat efectele stimularii la circuitele fronto-subcorticale, permițându-le să identifice care circuite cerebrale au devenit disfuncționale (și ar putea fi vizate pentru tratament) în fiecare tulburare. Circuitele care au beneficiat cel mai mult de stimulare (denumite „sweet streamlines”) au inclus proiecții de la cortexul senzoriomotor pentru distonie, cortexul motor primar pentru TS, zona motorie suplimentară pentru PD și cortexele cingulare prefrontale și anterioare ventromediale pentru TOC.

„Am fost capabili să folosim stimularea creierului pentru a identifica precis și a viza circuitele pentru tratamentul optim a patru tulburări diferite”, spune Horn într-o declarație de presă. „În termeni simplificați, atunci când circuitele creierului devin disfuncționale, ele pot acționa ca frâne pentru funcțiile specifice ale creierului pe care circuitul le realizează de obicei. Aplicarea DBS poate elibera frâna și poate restabili parțial funcționalitatea.”

Potenţial clinic

Aceste modele de eficientizare specifice bolii au potențialul de a ghida viitoarele tratamente clinice. Pentru a confirma această capacitate, cercetătorii au efectuat experimente suplimentare folosind date independente. Ei au validat modelele de eficientizare PD și TOC (selectate din cauza disponibilității pacienților) în două grupuri retrospective suplimentare de 32 și, respectiv, 35 de pacienți.

La acești pacienți suplimentari, cercetătorii au folosit nivelul de suprapunere între volumele de stimulare și modelul de eficientizare respectiv pentru a estima rezultatele clinice. Pentru ambele tulburări, ei au observat o potrivire bună între estimări și îmbunătățiri ale simptomelor.

Cercetătorii au efectuat, de asemenea, trei experimente prospective folosind circuitele identificate pentru a îmbunătăți beneficiul tratamentului. Pentru doi pacienți, ei și-au reprogramat implanturile DBS pentru a maximiza suprapunerea volumelor de stimulare cu modelul de raționalizare respectiv. Primul pacient, un bărbat de 67 de ani cu PD, a beneficiat de o reducere cu 60% a simptomelor după tratamentul clinic convențional cu DBS. Stimularea optimizată bazată pe parametrii ghidați de eficientizare a îmbunătățit acest beneficiu de tratament și mai mult la o reducere cu 71% a simptomelor.

În al doilea caz, o femeie de 21 de ani cu TOC sever rezistent la tratament, la o lună după reprogramarea DBS bazată pe raționalizare, a experimentat o reducere cu 37% a simptomelor obsesiv-compulsive globale, comparativ cu o reducere cu 17% a simptomelor sub stimulare clinică. parametrii.

În cele din urmă, echipa a implantat o pereche de electrozi subtalamici pentru a trata un bărbat de 32 de ani care suferea de TOC rezistent la tratament încă de la vârsta de 18 ani. La patru săptămâni după operație, cu DBS informat de modelele streamline, el a raportat un 77. Reducere procentuală a simptomelor obsesiv-compulsive globale, cu îmbunătățiri observate în decurs de o zi de la pornirea DBS.

Cercetătorii sugerează că validările lor de succes ale obiectivelor de eficientizare a TOC și PD pot oferi dovezi inițiale pentru aplicații clinice în contextul studiilor prospective de validare. Ei notează că, dacă sunt confirmate în continuare, circuitele identificate pot reprezenta ținte terapeutice care ar putea fi utilizate și pentru țintirea stereotactică în neurochirurgie și stimularea magnetică transcraniană potențial non-invazivă.

spune Li Lumea fizicii că, în viitor, cercetătorii „planifică să perfecționeze modelul, concentrându-se mai mult pe circuitele cerebrale disfuncționale cu granulație fină și să valideze constatările noastre prin studii clinice prospective”.

Cercetătorii își descriu descoperirile în Nature Neuroscience.

• Distribuție de conținut bazat pe SEO și PR. Amplifică-te astăzi.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Împuterniciți-vă. Accesați Aici.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Cunoștințe amplificate. Accesați Aici.
• PlatoESG. carbon, CleanTech, Energie, Mediu inconjurator, Solar, Managementul deșeurilor. Accesați Aici.
• PlatoHealth. Biotehnologie și Inteligență pentru studii clinice. Accesați Aici.
• Sursa: https://physicsworld.com/a/mapping-brain-circuits-reveals-potential-treatment-targets-for-brain-disorders/