Warum nicht deep-brain-stimulation-Arbeit für alle?

Warum nicht deep-brain-stimulation-Arbeit für alle?

Menschen mit schweren Parkinson Krankheit oder anderen neurologischen Bedingungen, die Sie verursachen hartnäckigen Symptome wie unkontrollierbares zittern, Muskelkrämpfe, Krampfanfälle, obsessive Gedanken und zwanghaften Verhaltensweisen sind manchmal behandelt mit elektrischen Stimulatoren in das Gehirn. Solche Stimulatoren sind entworfen, um zu unterbrechen, aberrante Signaltransduktion, die Ursachen der beeinträchtigenden Symptome. Die Therapie, tiefen-Hirn-stimulation, kann die Befreiung für einige Menschen. Aber in anderen, kann es zu Nebenwirkungen wie Gedächtnislücken, Stimmungsschwankungen oder Verlust der Koordination, ohne viel Besserung der Symptome.

Nun, eine Studie von Forschern an der Washington University School of Medicine in St. Louis helfen zu erklären, warum die Effekte der tiefen-Hirn-stimulation kann so viel variieren – und weist den Weg in Richtung der Verbesserung der Behandlung. Die Stimulatoren sind in der Regel implantiert in Strukturen bekannt als der thalamus und der Basalganglien, die in der Nähe der Mitte des Gehirns. Diese Strukturen, die Forscher fanden, dienen als Knotenpunkte, wo die neurologische Netzwerke, die Kontrolle der Bewegung, vision und andere Funktionen des Gehirns kreuzen sich die Wege und Informationen auszutauschen. Jede person, die funktionale Netzwerke positioniert sind, ein bisschen anders, obwohl, so dass Elektroden in der gleichen anatomischen Stelle kann Einfluss auf verschiedene Netzwerke in verschiedenen Menschen – Linderung der Symptome in einem anderen jedoch nicht, sagte der Forscher.

Die Ergebnisse sind veröffentlicht. Dez. 10 in Neuron.

„Die Standorte, die wir Ziel für deep-brain-stimulation entdeckt wurden glücklicherweise“, sagte co-Autor Scott Norris, MD, assistant professor für Neurologie und der Radiologie, die behandelt Patientinnen und Patienten mit Bewegungsstörungen. “Hatte jemand einen Schlaganfall oder eine Verletzung in einem bestimmten Teil des Gehirns, und plötzlich wird Ihr zittern, zum Beispiel, noch besser, und so die Neurologen, die dem Schluss, dass targeting diesem Bereich könnte die Behandlung von tremor. Wir habe nie wirklich hatte eine Art, die Krebstherapie zu Personalisieren oder um herauszufinden, ob es gibt bessere Seiten, die wirksam wäre für mehr Leute und haben weniger Nebenwirkungen.“

Das, was Neurochirurgen fehlte waren die individualisierten Karten von Gehirn-Funktionen, die in den thalamus und den Basalganglien. Diese Strukturen verbinden entfernte Teile des Gehirns und im Zusammenhang mit neurologischen und psychiatrischen Erkrankungen wie Parkinson-Krankheit, Tourette-Syndrom und Zwangsstörungen. Aber Ihre Lage tief im inneren des Gehirns bedeutet, dass mapping ist technisch anspruchsvoll und erfordert enorme Mengen an Daten.

Nico Dosenbach, MD, PhD, assistant professor für Neurologie und der Studie leitende Autor, zusammen mit co-erstautoren Deanna Greene, PhD, assistant professor der Psychiatrie und der Radiologie, und Scott Marek, PhD, ein Postdoc-Forscher, und die anderen Kollegen – mit einzelnen Karten der funktionellen Netzwerke in den Basalganglien und im thalamus. Solche Karten, dachten Sie, könnte Hinweise darauf geben, warum Menschen mit neurologischen und psychiatrischen Erkrankungen zeigen wie eine Vielzahl von Symptomen, und warum Elektroden in jene Strukturen produzieren unterschiedliche Ergebnisse.

„Deep-brain-stimulation ist eine sehr invasive Behandlung, die nur für schwierig, schwere Fälle“, sagte Greene, der darauf spezialisiert ist, Tourette-Syndrom. „So ist es schwierig, sich mit der Tatsache, dass solch invasiven Behandlung kann nur helfen, die Hälfte der Menschen die Hälfte der Zeit.“

Mithilfe von Daten aus einer Gruppe von der Washington University Wissenschaftler, die die gescannten sich in der Nacht als Teil der so genannten Midnight-Scan-Club, die Forscher analysierten 10 Stunden von MRI Gehirn-scan-Daten auf jeweils 10 Personen. Aus diesen erstellten Sie 3D-Karten, Farb-codiert nach funktionalen Netzwerk für jeden einzelnen. Eine der funktionellen Netzwerken widmet sich der vision, zwei beziehen sich auf Bewegung, zwei betreffen Aufmerksamkeit, drei beziehen sich auf zielgerichtetes Verhalten, und das Letzte Netz ist das default-Netzwerk, das aktiv ist, wenn das Gehirn in Ruhe ist.

Die Forscher entdeckten, dass jedes funktionale Netzwerk verfolgt seinen eigenen Weg durch den tiefen Strukturen des Gehirns, die Vermischung mit anderen Netzwerke zu definierten meeting-spots. Einige dieser stellen – wie der motor der integration zone, wo eine Bewegung und ein Ziel-gerichtetes Netzwerk zusammen kommen – waren sich in viel der gleichen Stelle, alle 10 Personen. Die Standorte anderer Netzwerke und Ihre Schnittpunkte variiert mehr von person zu person.

„Ich zeigte ein Neurochirurg, wo wir uns gefunden hatte, der motor der integration zone, und er sagte, ‚Oh, das ist, wo setzen wir die Elektroden für den essentiellen tremor, und es funktioniert immer“, sagte Dosenbach, der auch ein Assistent professor für Ergotherapie, Pädiatrie und Radiologie. Menschen mit essentiellem tremor Erfahrung Unkontrollierbare schütteln. “Das ist interessant, weil es nicht viel Variabilität unter den Menschen in Bezug auf, wo der motor integration zone befindet. So dann schauten wir uns an einer Stelle, sondern gezielt zur Behandlung der Parkinson-Krankheit. Wir sahen, dass es eine große variation über den Menschen in Bezug auf das, was funktionale Netzwerke sind, die dort vertreten werden, und die tiefen-Hirn-stimulation ist nur bei etwa 40% bis 50% erfolgreich.“

Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Ergebnisse der deep-brain-stimulation kann reflektieren, wie erfolgreich ein Neurochirurg taps in den richtigen funktionalen Netzwerk – und vermeidet die Erschließung der falsche.

„Historisch gesehen, ist unser Verständnis der tiefen-Hirn-stimulation wurde über die Mittelung von Daten über viele Menschen,“ Norris sagte. “Was diese Studie legt nahe, dass eine bestimmten Patienten tun können, besser, wenn der Draht platziert in Bezug auf Ihre persönlichen funktionellen Gehirn-Karte statt im Rahmen des bevölkerungsdurchschnitts. Eine personalisierte funktionelle Karte – im Gegensatz zu einer anatomischen Karte, die ist, was wir heute verwenden – könnte uns helfen, einen Draht in der genauen Ort aus, den Patienten mit den am meisten profitieren.“

Die Forscher nun untersuchen die Beziehung zwischen den Standorten der einzelnen funktionalen Netzwerke und die Ergebnisse der deep-brain-stimulation zu identifizieren, die Netzwerke, die Erleichterung, wenn Sie angeregt werden, und diejenigen, die Nebenwirkungen verursachen. In Zukunft hoffen die Forscher zu Graben tiefer in die Netzwerke mit therapeutischen Wirkungen, auf der Suche nach anderen Flecken, die möglicherweise sogar bessere Ergebnisse als die traditionellen Standorte der Platzierung der Elektroden.

„Eine Menge von dem, was ich Tue, ist Grundlagenforschung – Verständnis, wie das Gehirn arbeitet,“ Dosenbach sagte. “Aber jetzt können wir eine Karte und geben Sie es an Neurochirurgen und potentiell zu einer Verbesserung der Behandlung für diese verheerende Bedingungen. Wir haben noch zu beweisen, dass die Hypothese, dass die tiefen-Hirn-stimulation Ergebnisse verbunden sind, um funktionelle Netzwerke, und die übersetzung wird einige Zeit dauern, aber das könnte wirklich einen Unterschied machen im Leben der Menschen.“