Wetenschappers ontwikkelen noninvasieve aanpak van elektrische diepe hersenstimulatie


Wetenschappers ontwikkelen noninvasieve aanpak van elektrische diepe hersenstimulatie

De resultaten van een recente studie hebben gevonden dat DBS niet-invasieve kan worden uitgevoerd met behulp van TI-stimulatie.

Huidige behandelingen die gebruik maken van elektrische diepe hersenstimulatie hebben een chirurg nodig om de schedel- en implantaatelektroden in de hersenen te openen. Nu, in een nieuwe studie met muizen, demonstreren wetenschappers een niet-invasieve aanpak, die temporele interfererende stimulatie noemt, die elektroden op de hoofdhuid gebruikt om gebieden diep in de hersenen te stimuleren. De experimentele techniek vereist geen chirurgische implantaten en verstoort het hersenweefsel van het oppervlak niet.

In een krant gepubliceerd in het tijdschrift Cel , De onderzoekers - waaronder een team van Massachusetts Institute of Technology (MIT) in Cambridge - rapporteren hoe ze de nieuwe temporele interfererende (TI) stimuleringsmethode op de hersenen van muizen testen.

Diepe hersenstimulatie (DBS) werd oorspronkelijk ontwikkeld als een behandeling om de symptomen van de ziekte van Parkinson te verminderen, die meestal oncontroleerbare bewegingen, stijfheid, tremor en problemen met het lopen omvatten.

In de huidige aanpak van DBS wordt elektrische stimulatie afgeleverd door twee elektroden die in de hersenen geïmplanteerd moeten worden.

Door hun invasieve aard dragen dergelijke aanpakken bij DBS echter het risico op infectie, beroerte en bloeding in de hersenen.

Noninvasieve hersenstimulatietechnieken - zoals de transcraniale magnetische stimulatie die goedgekeurd zijn voor de behandeling van depressie - zijn vrij effectief bij het stimuleren van weefsel in de buurt van het oppervlak van de hersenen.

Helaas zijn ze minder effectief bij het stimuleren van dieper gebieden in de hersenen, vooral zonder storende oppervlakgebieden.

TI-stimulatie richt zich selectief op diepe hersenregio's

TI stimulatie berust op het feit dat het plaatsen van hoogfrequentelektroden op de hoofdhuid resulteert in de frequentie van elke elektrode die te hoog is om de huidige neuronen op zichzelf te stimuleren; De biofysische eigenschappen van de cellen laten ze alleen door de lage frequentiestromen opgewonden worden.

Het instellen van de hoogfrequente stromen, zodat hun frequenties een beetje verschillend zijn, waar ze elkaar kruisen, maken het mogelijk om een ​​klein gebied van laagfrequente stroom te genereren die neuronen kan stimuleren.

Bijvoorbeeld, het is mogelijk om een ​​elektrode te versturen die een 4000 hertz-signaal verzendt aan de ene kant van het hoofd, en een ander stuur een 4,001 hertz signaal aan de andere kant.

Dit is precies wat de onderzoekers deed: ze zetten de hoogfrequente stromen in de hoofdhuidelektroden op, zodat ze in een bepaalde regio diep in de hersenen van levende muizen ontmoetten.

Zij testten de methode eerst in fysieke mockups met behulp van computermodellen, en vervolgens, op basis van die resultaten, testen ze in de muizen.

Met behulp van een techniek genaamd c-Fos neuron etikettering, bevestigden zij dat TI elektrische signalen alleen opgewonden zijn met hersencellen in het doelgebied en de neuronen niet verstoren in het oppervlakweefsel dat de hoogfrequente stromen doorgingen.

In hun studie document beschrijven de auteurs hoe ze TI stimulatie gebruiken om de hippocampus en andere kleine regio's diep in de hersenen van de muizen te richten.

Ze laten zien hoe ze de grootte en de locatie van het doelgebied diep in de hersenen kunnen regelen door de frequenties van de elektrische signalen te veranderen en het aantal en de positie van de externe elektroden te veranderen.

Het was zelfs mogelijk om delen van de motorcortex selectief te stimuleren en de muizen te krijgen om hun snorren, oren, linker poten en rechter poten te verplaatsen, merken ze op.

De techniek kan nieuwe manieren bieden om de hersenen te behandelen en te bestuderen

In 2016 gebruikte prof. Li-Huei Tsai, een van de onderzoekers en een professor in neurowetenschappen bij MIT, muizen om aan te tonen dat een soort lichttherapie een niet-invasieve behandeling voor de ziekte van Alzheimer kan bieden.

Die techniek schijnt flikkerend licht in de ogen om oscillaties van een bepaalde frequentie in de hersenen op te zetten, wat resulteert in verminderde neuronwaarden van amyloïde plaques - een bekend kenmerk van de ziekte van Alzheimer.

Prof. Tsai zegt dat ze nu wil weten of TI stimulatie een soortgelijk effect kan hebben.

De onderzoekers zijn ook van plan de effecten van TI stimulatie bij mensen te bestuderen. Ze zien het potentieel om het te gebruiken, niet alleen om hersenziekten te behandelen, maar ook om ze te bestuderen.

Zij merken op dat TI stimulatie mogelijk niet zo nauwkeurig als DBS kan richten op hersengebieden, zodat de invasieve techniek nog steeds de behandeling kan zijn van de keuze voor de ziekte van Parkinson.

Zij suggereren echter dat de noninvasive techniek nog steeds patiënten kan genieten bij andere aandoeningen - zoals beroerte, geheugenverlies en traumatische hersenletsel - die de precieze resolutie van DBS niet vereisen.

Met de mogelijkheid om hersenstructuren niet-invasieve te stimuleren, hopen we dat we nieuwe doelstellingen kunnen vinden om hersenstoornissen te behandelen."

Eerste auteur Dr. Nir Grossman, Imperial College Londen, Verenigd Koninkrijk

Leer hoe diep hersenstimulatie een effectieve behandeling voor anorexia kan zijn.

Thorium: An energy solution - THORIUM REMIX 2011 (Video Medische En Professionele 2019).

Sectie Kwesties Op De Geneeskunde: Medische praktijk