La stimolazione cerebrale profonda (o DBS) è un metodo di trattamento che prevede l’incorporazione di elettrodi nel cervello per aiutare a modulare l’attività cerebrale coinvolta nel movimento.
Introdotta per la prima volta nel 1987, la stimolazione cerebrale profonda consiste di tre componenti: il generatore di impulsi, un filo di prolunga e i conduttori (a cui sono collegati gli elettrodi). Tutti questi componenti sono impiantati all’interno del corpo. Il sistema è acceso, programmato e spento da remoto.
Gli elettrodi che vengono impiantati in profondità nel cervello sono minuscoli e la punta stessa ha piccole piastre di metallo (ciascuna inferiore a un mm di larghezza) che forniscono gli impulsi che aiuteranno a mediare l’attività nel cervello.
L’elettrodo si estende fino alle derivazioni (o al filo di prolunga) che continuano attraverso la parte superiore del cranio, lungo il collo e fino al generatore di impulsi che si trova generalmente sul torace.
Esistono molte marche / tipi diversi di generatori di impulsi, ma tutti svolgono la stessa funzione di base. Sono pacchetti in titanio contenenti l’elettronica e l’alimentazione per i cavi e gli elettrodi. Sono impiantati in un punto sottocutaneo, solitamente situato sul petto, sotto la clavicola.
Il generatore di impulsi è programmabile (cosa che il medico esegue di solito diverse settimane dopo l’intervento chirurgico). Un piccolo dispositivo portatile viene utilizzato per accendere / spegnere il generatore, generalmente tenendo il dispositivo sopra di esso.
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Ecco un video – gentilmente fornito dal collega kiwi Andrew Johnson – che dimostra i vantaggi di DBS:
Quindi, come funziona realmente la stimolazione cerebrale profonda?
In precedenza ho discusso di come iniziamo il movimento (fai clic qui per leggere quel post) e riassumerò solo brevemente le basi qui.
Il movimento è ampiamente controllato dall’attività di un gruppo specifico di regioni cerebrali, collettivamente conosciute come “gangli della base”.
I gangli basali ricevono segnali dalla corteccia cerebrale sovrastante in merito a possibili movimenti da effettuare ed elaborano tali informazioni prima di inviare un segnale a un altro importante partecipante alla regolazione del movimento: il talamo.
Il talamo è una struttura profonda all’interno del cervello che agisce come l’unità di controllo centrale del cervello. Tutto ciò che entra nel cervello dal midollo spinale, passa attraverso il talamo. E tutto ciò che lascia il cervello, passa attraverso il talamo. È a conoscenza di quasi tutto ciò che sta accadendo e svolge un ruolo importante nella regolamentazione del movimento. È importante sottolineare che è di parte verso l’inibizione del movimento – un segnale dai gangli della base deve essere piuttosto forte, affinché il talamo dia il via libera e quindi possa essere fatto un movimento particolare.
In circostanze normali, i neuroni produttori di dopamina rilasciano dopamina nei gangli della base dove aiuta a mediare l’ambiente locale. Agisce come una sorta di lubrificante per il movimento, l’olio nella macchina, se lo desideri. Aiuta a ridurre il pregiudizio inibitorio dei gangli della base.
Pertanto, con la perdita dei neuroni della dopamina nel Parkinson, c’è una maggiore quantità di attività inibitoria. Di conseguenza, il talamo viene mantenuto in uno stato eccessivamente inibito. Proprio questo è il motivo per cui le persone con Parkinson hanno difficoltà ad iniziare il movimento.
il globus pallidus è uno dei principali canali di informazione nel talamo. Data questa posizione fondamentale nella regolazione del movimento, il globus pallidus è stato per lungo tempo una delle aree di maggiore interesse della ricerca.
È anche uno dei siti coinvolti nella terapia di stimolazione cerebrale profonda per il Parkinson. Un altro obiettivo della terapia di stimolazione cerebrale profonda è il nucleo subtalamico che aiuta a regolare l’attività del globus pallidus. Posizionando gli elettrodi in una di queste due regioni cerebrali (vedi immagine sotto), i medici possono regolare il segnale trasmesso dai gangli della base al talamo e quindi fornire alle persone il sollievo del Parkinson dai sintomi associati al motore.
Ma cosa fanno gli elettrodi?
Quindi, come menzionato sopra, ci sono due popolazioni target di DBS per il Parkinson: il nucleo subtalamico e il globus pallidus.
Il nucleo subtalamico è una regione molto piccola del cervello (140 mm cubici), costituita da circa 300.000 neuroni, che costituiscono circa lo 0,02% del volume totale del cervello.
Nel Parkinson, il nucleo subtalamico diventa molto eccitato e le cellule della regione iniziano a sparare a un ritmo maggiore. Questa sovraattivazione della regione provoca disfunzione in altre parti dei gangli della base – interrompendo in definitiva il normale movimento.
Gli elettrodi che vengono posizionati nel nucleo subtalamico durante la stimolazione cerebrale profonda saranno programmati per rilasciare piccoli impulsi elettrici che aiuteranno a regolare il fuoco delle cellule circostanti. Modulando il fuoco di quelle cellule, la stimolazione cerebrale profonda riduce l’inibizione nel circuito dei gangli della base in generale, che consente agli individui con Parkinson di muoversi più liberamente.
Quanto ha successo questa procedura?
A volte la DBS è stata definita “la seconda luna di miele” nel trattamento del Parkinson (con il trattamento con L-dopa il primo), ma è importante capire che mentre la procedura migliora la qualità della vita delle persone con Parkinson, non rallentare la progressione della condizione. Può, tuttavia, migliorare significativamente la qualità della vita delle persone colpite da tremore o discinesia quando ha successo.
Cosa intendi con “quando ha successo”?
Circa il 15% dei casi è associato a una risposta limitata al trattamento DBS (fare clic qui per ulteriori informazioni al riguardo).
Cosa potrebbe causare una risposta limitata?
Si ritiene che i problemi con il posizionamento degli elettrodi siano uno dei motivi principali della mancata risposta. Piccole variazioni nelle reti del cervello tra individui potrebbero fare una grande differenza nel fatto che un elettrodo impiantato in un punto specifico avrà effetti benefici.
C’è un modo per migliorare questa situazione?
Speriamo di si.
Questo video aiuta a spiegare la scienza alla base della risonanza magnetica:
La risonanza magnetica (o MRI) è un metodo di scansione dei tessuti che utilizza potenti campi magnetici e onde radio per produrre immagini molto dettagliate dell’interno del campione da acquisire.
Può essere utilizzato per identificare strutture nel cervello che possono essere mirate per la stimolazione cerebrale profonda.
Sorprendentemente, le zone di integrazione motoria corrispondevano a siti di successo della stimolazione cerebrale profonda, come le sottoregioni del talamo che sono associate a riduzioni del tremore fino all’80% negli individui con tremore essenziale (una condizione non progressiva caratterizzata da tremore).
I ricercatori hanno anche osservato che le zone di integrazione variabili individualmente corrispondevano a siti associati a un trattamento di stimolazione cerebrale profonda meno efficace, come il globus pallidus nel trattamento della distonia (solo il 30% -50% di miglioramento dei sintomi nella maggior parte dei pazienti).
I ricercatori hanno concluso che i loro dati evidenziano la necessità di una “mappatura funzionale di precisione” prima di avviare qualsiasi procedura di stimolazione cerebrale profonda, nella speranza che l’individuazione di zone di integrazione individualizzate porti a risultati migliori per il trattamento DBS.
I ricercatori hanno anche osservato che la zona di integrazione è individualmente corrispondente ai siti associati a un trattamento di stimolazione cerebrale profonda meno efficace, come il pallido pallido nel trattamento della distonia (solo il 30% -50% di miglioramento dei sintomi nella maggior parte dei Pazienti).
I principi hanno concluso che i loro dati evidenziano la necessità di una “mappatura funzionale di precisione” prima di qualsiasi procedura di stimolazione cerebrale profonda, nella speranza che l’individuazione della zona di integrazione sia personalizzata nei risultati migliori per il trattamento DBS.
Quindi cosa significa tutto questo?
La stimolazione cerebrale profonda (o DBS) è diventata un approccio terapeutico standardizzato per le persone con Parkinson che non rispondono più alle terapie dopaminergiche (come Levodopa). Più di 150.000 persone in tutto il mondo hanno subito la procedura. I ricercatori del Parkinson sono in continua ricerca per migliorare i risultati della terapia di stimolazione cerebrale profonda.
La DBS deve essere adattata alle esigenze individuali di ogni paziente con una programmazione personalizzata. Si sta cercando di trovare un metodo che sia universale, ma per saperlo ci vorrà tempo.
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