Resumen: Los investigadores han registrado con éxito las firmas cerebrales de los síntomas del movimiento y la estimulación cerebral profunda de los pacientes de Parkinson en tiempo real. Los hallazgos podrían sentar las bases para personalizar las terapias para quienes padecen la enfermedad neurodegenerativa.
Fuente: UCSF
Las grabaciones neuronales pioneras en pacientes con enfermedad de Parkinson por científicos de UC San Francisco sientan las bases para la estimulación cerebral personalizada para tratar el Parkinson y otros trastornos neurológicos.
En un estudio publicado el 3 de mayo en Nature Biotechnology , los investigadores del Instituto Weill de Neurociencias de la UCSF implantaron nuevos dispositivos de neuroestimulación que monitorean la actividad cerebral durante muchos meses, con y sin terapia de estimulación cerebral profunda (DBS).
Al combinar las grabaciones cerebrales con monitores de movimiento portátiles, identificaron patrones de actividad cerebral correspondientes a anomalías específicas del movimiento asociadas con el Parkinson.
Su investigación proporciona la primera evidencia, durante las actividades normales de la vida diaria, para una hipótesis de larga data de que los síntomas de Parkinson están relacionados con patrones erráticos de ondas cerebrales y demuestra cómo la estimulación cerebral profunda restaura el orden en las ondas cerebrales del paciente.
«Podemos registrar cientos de horas de actividad de ondas cerebrales de forma inalámbrica a medida que los pacientes realizan sus actividades normales», dijo Philip Starr, MD, PhD, profesor de Cirugía Neurológica Dolores Cakebread en UCSF y autor principal del estudio. «Nos permite, realmente por primera vez, comprender la actividad cerebral detrás de problemas neurológicos específicos a medida que ocurren en el mundo real».
La enfermedad de Parkinson es un trastorno neurológico degenerativo que causa movimientos lentos (bradicinesia), dificultad para caminar y temblores, así como síntomas no relacionados con el movimiento. Según la Fundación de Parkinson, a unos 60.000 estadounidenses se les diagnostica la enfermedad de Parkinson cada año. Se desconoce la causa exacta del Parkinson, pero todos los pacientes muestran niveles reducidos de dopamina, un neurotransmisor que regula la motivación en el cerebro.
Durante mucho tiempo se sospechó que los patrones erráticos de ondas cerebrales también desempeñan un papel en el desencadenamiento de los síntomas de Parkinson. La investigación anterior sobre la monitorización de la actividad de las ondas cerebrales de los pacientes de Parkinson se ha limitado a períodos cortos en entornos clínicos. Esto limita en gran medida la cantidad de datos disponibles para el análisis, lo que proporciona una visión limitada de la actividad cerebral del paciente que se cicla y cambia a lo largo del día.
Starr y la autora principal del estudio, Ro’ee Gilron, PhD, investigadora postdoctoral en el Departamento de Cirugía Neurológica, buscaron obtener una imagen más completa. Implantaron pequeños sensores que miden la actividad eléctrica en el subtálamo y las áreas del cerebro de la corteza motora de cinco pacientes con enfermedad de Parkinson. Estos sensores estaban conectados a generadores de pulsos habilitados para detectar la actividad cerebral. Esto permitió un registro continuo de la actividad cerebral mientras los pacientes realizaban su rutina diaria.
Meses de grabaciones produjeron una enorme cantidad de datos. Para analizarlo todo, los investigadores desarrollaron un algoritmo para comparar la actividad de las ondas cerebrales con los datos registrados por los dispositivos de detección de movimiento que los pacientes llevaban en las muñecas.
Descubrieron que los períodos de discinesia (movimiento excesivo inducido por medicamentos) y bradicinesia se correspondían con ondas cerebrales exageradas en bandas de frecuencia específicas, tanto en el subtálamo como en la corteza motora.
Después de meses de registro y análisis, los investigadores fueron más allá y midieron el efecto de la estimulación cerebral profunda en los pacientes. DBS envía impulsos eléctricos al cerebro y se ha utilizado durante mucho tiempo para mejorar los síntomas de la enfermedad de Parkinson, aunque antes no se entendía por qué funcionaba.
Este estudio demostró que la estimulación cerebral profunda parece mejorar los síntomas de Parkinson al regular los patrones erráticos de ondas cerebrales de los pacientes, en parte suprimiendo las ondas de baja frecuencia que inhiben el movimiento y regulando las ondas de frecuencia más alta que promueven el movimiento.
Los estudios anteriores que utilizaron sistemas de grabación implantados no pudieron registrar los efectos de la estimulación activa sobre la actividad de las ondas cerebrales porque las señales eléctricas creadas por la estimulación causaban interferencias en la grabación.
En el nuevo estudio, Gilron y sus colegas desarrollaron una solución alternativa utilizando el mismo principio utilizado en los auriculares con cancelación de ruido. Al compensar las ondas eléctricas creadas por la estimulación, los investigadores pudieron hacer que las señales se cancelen entre sí, lo que permite un registro preciso de las ondas cerebrales por parte del cable de registro.
«Esta es la primera vez que hemos podido medir el efecto de la estimulación continua en las ondas cerebrales», dijo Gilron.
“Hemos realizado estimulación cerebral profunda en cientos de miles de pacientes antes sin ninguna forma de monitorear el efecto inmediato. Era como tratar de tratar la presión arterial sin medirla «.
Estos hallazgos generales ayudan a aclarar algunos factores subyacentes en la enfermedad de Parkinson, pero es probable que cada paciente de Parkinson tenga sus propias fluctuaciones de ondas cerebrales únicas. Los investigadores dicen que esta es exactamente la razón por la que la grabación neuronal continua es tan crucial para el éxito del tratamiento.
El enorme conjunto de datos acumulado de las grabaciones de los pacientes ayuda a revelar los patrones de ondas cerebrales más diminutos que se correlacionan con los síntomas de la enfermedad de Parkinson. Con un análisis adecuado, se puede anticipar la aparición de los síntomas de la enfermedad de Parkinson y corregir los patrones de ondas cerebrales cuando se manifiestan los síntomas.
“Es como el telescopio espacial Hubble”, dijo Gilron. “Pudimos ver el cielo nocturno antes que él, pero el Hubble nos permitió ver mucho más detalle y volumen y condujo a descubrimientos únicos. Espero que esta técnica también funcione «.
El siguiente paso para los investigadores es un ensayo clínico aleatorizado que incluye a 10 pacientes. Los investigadores creen que esto acelerará en gran medida los tratamientos individualizados para la enfermedad de Parkinson porque los nuevos algoritmos para identificar patrones de síntomas se pueden probar de inmediato, a diferencia de los años y, a veces, décadas involucradas en el desarrollo de nuevos medicamentos.
Los hallazgos también tienen potencial más allá de la enfermedad de Parkinson, dicen los investigadores. Numerosos trastornos neurológicos relacionados con la actividad errática de las ondas cerebrales, como la epilepsia, la depresión crónica y el dolor crónico, probablemente podrían tratarse de la misma manera: mediante el monitoreo en tiempo real de la actividad cerebral y la neuromodulación personalizada.
«Estamos considerando la población de Parkinson como una forma de desarrollar esta plataforma», dijo Starr. «Con suerte, esto se utilizará en trastornos en los que actualmente no tenemos ninguna terapia de estimulación efectiva».
Autores: Philip A. Starr fue el autor principal del estudio. Ro’ee Gilron fue el autor principal del estudio. Para obtener una lista completa de autores, consulte el estudio en línea.
Financiamiento: NIH / NINDS UH3 NS100544 (Iniciativa BRAIN)
Divulgaciones: Los dispositivos de estudio implantados se proporcionaron sin cargo bajo un contrato con Medtronic, Inc.
FUENTE: neurosciencenews.com
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