Шляхи перекладу Глибока стимуляція мозку

Майкл Р. Гіонфріддо

1 Вища школа Майо, Клінічний центр Майо, що займається трансляційною науковою діяльністю, Рочестер, штат Міннесота, США

Олександра Дж. Грінберг

1 Вища школа Майо, Клінічний центр Майо, Центр трансляційної наукової діяльності, Рочестер, штат Міннесота, США

Абхієет Л. Вахегаонкар

2 докторант, студент магістратури CTSA, клініка Мейо, Рочестер, штат Міннесота, США

Кендалл Х. Лі

3 доцент кафедри нейрохірургії та фізіології кафедри нейрохірургії Медичного коледжу клініки Мейо, Рочестер, штат Міннесота, США

Анотація

Електростимуляція мозку має 2000-річну історію. Глибока стимуляція мозку (ГДК), одна із форм нейростимуляції, є функціональним нейрохірургічним підходом, при якому високочастотний електричний струм стимулює цільові структури мозку з терапевтичною користю. Це ефективне лікування деяких невропатологічних рухових розладів і нова терапія психічних станів та епілепсії. Його поступальна подорож не йшла типовим шляхом від лавки до ліжка, а навпаки, змінила процес. Перехід від стародавнього та середньовічного фольклорного засобу до загальноприйнятої медичної практики розпочався з незалежних відкриттів про електрику протягом 19 століття, і йому сприяли технологічні досягнення 20-го. У цій статті ми розглядаємо цю подорож і обговорюємо, як прагнення розширити свої програми та покращити результати - це повернення DBS з ліжка до місця.

Що таке глибока стимуляція мозку?

Глибока стимуляція мозку (DBS), різновид нейромодуляції, є відновним функціональним нейрохірургічним підходом, який був створений як ефективна терапія при есенціальному треморі, 1 дистонії, 2 та рухових розладах, пов’язаних із хворобою Паркінсона (PD). 3 DBS також є новою терапією депресії, 4, 5, 6 нав'язливих станів (ОКР), 7, 8 та епілепсії. 9, 10, 11 Понад 80 000 12 людей були успішно імплантовані пристроями DBS у всьому світі; очікується, що ця кількість різко зросте.

Поточні системи DBS використовують безперервний високочастотний (100–250 Гц) імпульсний тренажер, застосований до хірургічно імплантованого стимулюючого електрода. 13 Процедура передбачає отримання стереотаксичних координат для цільової структури за допомогою програмного забезпечення, що об’єднує магнітно-резонансну томографію (МРТ) мозку пацієнта з атласом мозку. Під час хірургічного втручання мікроелектродний запис перевіряє траєкторію руху до цілі, використовуючи специфічну для регіону нервову активність як функціональні орієнтири. 14 Після перевірки мікроелектрод виймається, імплантується стимулюючий електрод, закріплюється на черепі та підшкірно підключається до імпульсного генератора, імплантованого в область грудної клітки (рис. (Рис. 1). 1). Після одужання ініціюється стимуляція та емпірично визначаються оптимальні параметри стимуляції (амплітуда, частота, тривалість імпульсу та активний контакт).

мозку

Ілюстрація електродів глибокої стимуляції мозку. Ілюстрація представлена ​​люб'язно Девідом Чейні.

DBS є лише однією з форм нейромодуляції. Інші включають транскраніальну магнітну стимуляцію, електросудомну терапію та стимуляцію рухової кори. Електрична стимуляція також використовувалася в ранніх експериментах, спрямованих на локалізацію функції мозку, і продовжує застосовуватися в нейрохірургічних процедурах, що вимагають картографування мозку. DBS відрізняється від них тим, що цільові структури знаходяться глибоко в мозку, такі як таламус і блідий глобус. DBS, як ми його знаємо сьогодні, виріс із стереотаксичної функціональної нейрохірургії, спрямованої на абляцію цільових ділянок, які, як вважають, сприяють патології дискінезії та тремору при PD. Тут ми розглядаємо трансляційну подорож DBS від анекдотичного засобу до прийнятого терапевтичного засобу та обговорюємо деякі перепони, що залишаються для його застосування.

Перетворення наукових відкриттів та технологічних інновацій у лікування

Електростимуляція нервової системи з терапевтичною метою має давню історію. У 46 році н. Е. Скрибоній Ларгус, римський лікар, рекомендував застосовувати електричну рибу до голови пацієнтів, щоб полегшити головний біль. 15, 16, 17 Ця практика щодо головного болю та інших хвороб, таких як геморой, подагра та епілепсія, тривала до 1700-х років. Однак лише наприкінці 1900-х років шлях до перекладу DBS від лавки до ліжка по-справжньому розпочався. Дивіться Малюнок Рисунок 2 2 для часової шкали, що висвітлює основні події на шляху перекладу DBS.

Графік висвітлення основних подій на шляху трансляції глибокої стимуляції мозку (DBS). PD, хвороба Паркінсона; КТ, комп’ютерна томографія.

Ранні дослідження функції мозку

Картування функції мозку та прив’язка електричної активності мозку до хвороби

Від моделей на тваринах до пацієнтів: питання етики

Втрачено в перекладі

У 1882 р. Еціо С'яманна експериментував на Фердінандо Рінальдуччі, пацієнта з черепно-мозковою травмою. 19, 20 Він електрично стимулював різні частини оголеної тканини мозку Рінальдуччі та викликав різні м'язові скорочення на основі місця та інтенсивності стимуляції. Пацієнт помер після чотирьох днів експериментів, однак, на відміну від експериментів Бартолова, міжнародна реакція була незначною, можливо тому, що звіт був опублікований італійською мовою в маловідомому журналі. 19 Наступного року Альберто Альберті почав проводити свої експерименти над епілептиком Северо Вело. 20 Ці експерименти триватимуть 8 місяців, протягом яких Альберті, як і раніше, стимулював мозок пацієнта електричним струмом та спостерігав м’язові скорочення.