Карта показва прекъсването на невронните връзки в мозъка

Акценти

 Международен екип от учени под ръководството на проф. Андреас Хорн и д-р Нингфей Ли от Медицинския университет Шарите в Берлин, Германия, и Бостънската женска болница локализира нарушени нервни пътища като използва дълбока мозъчна симулация. За да установят точните целеви региони в мозъка, учените разчитат данни на пациенти от цял свят, на които са имплантирани фини електроди за мозъчна стимулация.

Изследването

Изследването се фокусира върху тема от огромно значение и свързана с неврологичните заболявания. Науката полага непрекъснати усилия, за да се справи с тях, да търси отговор за причините, довели до възникването им, за връзките между тях, но и за начините, по които хората да бъдат предпазени и лекувани успешно.

Учени от десет специализирани център от седем държави предоставят данни и допринасят за резултатите от проучването.

За връзките в мозъка и дълбоката мозъчна стимулация

Картата на нарушените мозъчни мрежи е резултат от работата на изследователи от Германия, САЩ, Великобритания, Франция, Бразилия, Китай, Израел, Италия, Канада. Тя е насочена към определянето на точните терапевтични целеви области в мозъка. Това от своя страна е свързано с възможността да бъдат облекчавани симптомите на различни неврологични заболявания, което става, когато специфични области в мозъка биват стимулирани целенасочено. Учените припомнят, че когато определени връзки в мозъка функционират неправилно, възникват разстройства като болестта на Паркинсон, синдрома на Турет, дистонията или обсесивно-компулсивното разстройство.

Всъщност, казват изследователите, неврологичните и нервно-психичните заболявания се характеризират с широк спектър от различни признаци. Като се започне с нарушенията в настроението или в обработването на информацията и се стигне до двигателни дефицити. Въпреки очевидните различия между тях има и нещо общо. И то е, че всички те се дължат на неправилно функциониращи връзки между определени области в мозъка. Тоест, мозъчните вериги, които не работят правилно, могат да имат блокиращ ефект върху здравите мозъчни мрежи.

Дълбоката мозъчни стимулация бива насочвана точно към неизправните и може да бъде инструмент за облекчаване на симптомите в различните области. Характерно за метода е, че при него малки електроди се имплантират по неврохирургичен път в точно определени целеви области на мозъка. Те излъчват непрекъснато слаби електрически импулси към околната тъкан. Стимулиращите ефекти се предават по нервни пътища до по-отдалечените мозъчни области като по този начин развиват пълния си ефект. Стимулацията невинаги е успешна, тъй като и най-малките отклонения в разположението на електродите са в състояние да попречат на желаните ефекти.

Голямата цел на учените е да открият кои са онези специфични мозъчни вериги, които трябва да бъдат стимулирани, за да бъдат постигнати най-добрите резултати при лечението на множество симптоми.

>>>Превръщането на стволови клетки в аналози на допаминови неврони забавя развитието на болестта на Паркинсон

Или както казва специалистката по неврология д-р Нингфей Ли: „Целта ни беше да разберем къде в мозъка възможните блокажи могат да бъдат отпуснати чрез невромодулация така, че симптомите на болестта на Паркинсон, например, да се нормализират.“

Изследването на привиден парадокс

Екипът се занимава с привиден парадокс, известен отскоро. За какво става дума. За една специфична област в мозъка – субталамичното ядро. Смята се, че то е ефективна целева област за дълбока мозъчна стимулация за симптоматично лечение на синдрома на Паркинсон и на дистонията. И за двете заболявания са характерни двигателните нарушения.

Проучвания, проведени в последната година обаче показват, че субталамичното ядро е успешна целева област за лечението на обсесивно-компулсивното и на тикови разстройства.

>>>Дълбоката мозъчна стимулация може да подобри качеството на живот на пациенти с ОКР

Логичният въпрос е как толкова малко ядро (приблизително един сантиметър) може да бъде ефективно при лечението на различни мозъчни дисфункции.

За да намерят отговора, учените анализират данните на 534 имплантирани електрода за дълбока мозъчна стимулация, приложена на 261 души от цял свят, които страдат от четири заболявания:

• 127 са с болестта на Паркинсон
• 70 са с дистония
• 50 имат обсесивно-компулсивно разстройство
• 14 – синдром на Турет

С помощта на специално разработен софтуер екипът записва точната позиция на съответните електроди, а компютърните симулации помагат да се покажат нервните пътища, активирани при пациенти с оптимални или по-малко задоволителни резултати от лечението.

Резултатите

Учените идентифицират специфични мозъчни вериги, които при всяко от четирите разстройства функционират неправилно. Свързани са с областите от предната част на мозъка, които играят важна роля за двигателните функции, контрола на импулсите и обработката на информация.

„Веригите, които идентифицирахме, се припокриват частично. За нас това означава, че неизправностите, отразени в изследваните симптоми, не са напълно независими една от друга“, коментира постигнатите резултати Барбара Холъндър от Центъра по невронауки „Айнщайн“ на Университета Шарите, част от научния екип и водещ автор на статията, публикувана в Nature neuroscience.

Така екипът успява да локализира точните мрежи в предния и средния мозък, които имат решаващо значение за лечението на болестта на Паркинсон, синдрома на Турет, обсесивно-компулсивното разстройство и дистонията. Това е първата и съществена стъпка.

Когато този подход се прилага при разстройства с голямо разнообразие от признаци, постепенно се създава карта, която показва как специфичните мозъчни вериги са свързани с определени симптоми.

Картата на нарушените мозъчни мрежи

Въз основа на работата и резултатите от нея бива създадена карта, която тепърва ще се допълва. Учените й дават името дисфунктом.

„Съобразихме се с вече съществуващи наименования и така въз основа на термините конектом – описанието на съвкупността от всички нервни връзки в мозъка и геном като събирателен термин за цялата генетична информация, ние измислихме термина човешки дисфунктом. Надяваме се, че един ден дисфунктомът ще опише всички мозъчни вериги, които спират да функционират в резултат на нарушения на връзките“, разяснява Барбара Холандър.

Успех с лечението в хода на проучването

В процеса на работата става ясно, че усилията на екипа имат конкретни измерения. Техните констатации и изводи са от полза за пациенти. Оказва се, че фината настройка и прецизното поставяне на електродите успява да облекчи симптомите на тежко и резистентно на лечение обсесивно-компулсивно разстройство.

Наблюдавайки ефекта върху хората с този вид разстройство и анализирайки за пореден път резултатите от работата си, учените допускат, че няма само една мозъчна област, която е натоварена да има решаващо значение за подобряването на конкретен признак на заболяването. Предположенията им са, че самите нервни мрежи носят терапевтичните ефекти и могат да бъдат променяни от различни точки в мозъка.

Д-р Нингфей Ли споделя идеите за бъдещата работа на екипа: „Планираме да доразвием технологията и да изолираме дефектни мозъчни вериги за специфични белези с още по-голяма резолюция. Например, за обсесивно-компулсивното разстройство бихме могли да изолираме веригите за натрапчиви мисли и действия или за често появяващите се признаци като депресия или тревожни разстройства. Всичко това ще направи възможно да приспособим лечението към конкретния човек максимално добре.“

Проучването не само дава ценна информация за насочена неврохирургична терапия, но и предоставя нови подходи за неинвазивни методи. Например за транскраниална магнитна стимулация, при която магнитни импулси извън черепа стимулират области в мозъка и няма нужда от операция.