Un estudio de la UCSF muestra que la neuromodulación personalizada y autoajustable tiene el potencial de mejorar el movimiento y el sueño.
Dos nuevos estudios de la Universidad de California en San Francisco apuntan al cuidado personal las 24 horas del día para las personas con enfermedad de Parkinson con un dispositivo que puede tratar los problemas de movilidad durante el día y el insomnio durante la noche.
El enfoque, llamado estimulación cerebral profunda adaptativa, o ADBS, utiliza métodos derivados de la IA para monitorear la actividad cerebral de un paciente en busca de cambios en los síntomas.
Cuando los detecta, interfiere con pulsos de electricidad calibrados con precisión. Esta terapia complementa los medicamentos que toman los pacientes de Parkinson para controlar sus síntomas, proporcionando menos estimulación cuando el medicamento está activo, para prevenir el exceso de movimiento, y más estimulación cuando el efecto del medicamento desaparece, para prevenir la dureza.
Esta es la primera vez que se ha demostrado que la tecnología de implante cerebral denominada “circuito cerrado” funciona en pacientes de Parkinson durante su vida diaria. El dispositivo capta señales cerebrales para crear un mecanismo de retroalimentación continua que puede reducir los síntomas a medida que ocurren. Los usuarios pueden salir del modo adaptativo o desactivar el tratamiento por completo con el dispositivo portátil.
Para el primer estudio, los investigadores realizaron un ensayo clínico con cuatro personas para probar qué tan bien funcionaba el método durante el día, en comparación con una tecnología DBS de implante cerebral anterior llamada permanente o cDBS.
Para garantizar que el tratamiento proporcionara el máximo alivio a cada participante, los investigadores les pidieron que identificaran su síntoma más angustiante. La nueva tecnología redujo estos síntomas en un 50 por ciento. Los resultados se anunciarán el 19 de agosto. Medicina de la naturaleza.
“Este es el futuro de la estimulación cerebral profunda para la enfermedad de Parkinson”, dijo Philip Starr, MD, PhD, profesor de Cirugía Neurológica Dolores Keckbread, codirector de la Clínica de Neuromodulación y Trastornos del Movimiento de la UCSF y uno de los autores principales del estudio. . .
Star ha sido pionera en esta tecnología durante más de una década. En 2013, desarrolló un método para detectar y luego registrar los ritmos cerebrales anormales asociados con el Parkinson. En 2021, su equipo identificó patrones específicos en los ritmos cerebrales que correspondían a síntomas motores.
“Ha habido mucho interés en mejorar la terapia DBS mediante la adopción y el autocontrol, pero sólo recientemente se han desarrollado las herramientas y métodos adecuados para permitir que las personas la utilicen a largo plazo en sus propios hogares. ” dicho. Starr, quien fue reclutado por UCSF en 1998 para iniciar su programa DBS.
A principios de este año, investigadores de la UCSF dirigidos por Simon Little, MBBS, Ph.D. Comunicaciones de la naturaleza que la estimulación cerebral profunda adaptativa tiene el potencial de aliviar el insomnio que afecta a muchos pacientes de Parkinson.
“El gran cambio que hemos realizado con la estimulación cerebral profunda adaptativa es que podemos detectar, en tiempo real, dónde se encuentra un paciente en el espectro de síntomas y combinarlo con la cantidad adecuada de estimulación que necesita”, dijo Little, asociado profesor. Neurología y autor principal de ambos estudios. Little y Starr son miembros del Instituto Well de Neurociencias de la UCSF.
Renacimiento del movimiento
La enfermedad de Parkinson afecta aproximadamente a 10 millones de personas en todo el mundo. Es causada por la pérdida de neuronas productoras de dopamina en áreas profundas del cerebro que son responsables de controlar el movimiento. La deficiencia de estas células también puede causar síntomas no motores que afectan el estado de ánimo, la motivación y el sueño.
El tratamiento suele comenzar con levodopa, un fármaco que reemplaza la dopamina que estas células ya no pueden producir. Sin embargo, un exceso de dopamina en el cerebro cuando la droga hace efecto puede provocar movimientos incontrolables, conocidos como discinesia. Tan pronto como el efecto de la droga desaparece, los temblores y la rigidez regresan.
Luego, algunos pacientes optan por que se les implante un dispositivo cDBS estándar, que proporciona un nivel constante de estimulación eléctrica. La estimulación cerebral profunda continua puede reducir la cantidad de medicación necesaria y reducir parcialmente las variaciones de los síntomas. Pero el dispositivo también puede compensar en exceso o en defecto, provocando que los síntomas oscilen de un extremo a otro durante el día.
Cerrando el ciclo
Para desarrollar un sistema DBS que pudiera adaptarse a los niveles cambiantes de dopamina de una persona, Starr y Little necesitaban permitir que DBS reconociera señales cerebrales con diferentes síntomas.
Investigaciones anteriores han identificado patrones de actividad cerebral asociados con estas señales en el núcleo subtalámico, o STN, una región profunda del cerebro que coordina el movimiento. Esta es la misma región que estimula el CDBS, y Starr sospecha que la estimulación silenciará las señales que necesitan captar.
Entonces, buscó señales alternativas en un área diferente del cerebro, llamada corteza motora, que no se vería debilitada por la estimulación DBS.
El siguiente desafío fue cómo desarrollar un sistema que pudiera utilizar estas señales dinámicas para controlar DBS en un entorno fuera del laboratorio.
Basándose en los hallazgos de los estudios adaptativos de DBS que realizó en la Universidad de Oxford hace una década, Little desarrolló una visión con Starr y su equipo para detectar estas señales altamente variables entre diferentes fármacos y niveles de estímulo.
En el transcurso de varios meses, las académicas postdoctorales Karina O’Hearn, MD, PhD, Stephanie Sarnera, PhD y Lauren Hammer, MD, PhD, construyeron un proceso de análisis de datos que personalizó el algoritmo que puede cambiar para registrar, analizar y responder. La actividad cerebral única asociada con el estado sintomático de cada paciente.
John Ngai, Ph.D., quien dirige. Investigación del cerebro mediante el avance de neurotecnologías innovadorasLa BRAIN Initiative® de los Institutos Nacionales de Salud dijo que el estudio promete mejoras significativas con respecto a los tratamientos actuales para el Parkinson.
“Esta ECP personalizada y adaptativa encarna la misión central de la Iniciativa BRAIN de revolucionar nuestra comprensión del cerebro humano”, dijo.
Una mejor noche de sueño
La estimulación cerebral profunda continua tiene como objetivo reducir los síntomas de movimiento diurno y no suele aliviar el insomnio.
Pero en la última década se ha reconocido el impacto del insomnio, los trastornos del estado de ánimo y los problemas de memoria en los pacientes de Parkinson.
Para ayudar a llenar ese vacío, Little llevó a cabo un ensayo separado en el que participaron cuatro pacientes de Parkinson y un paciente con distonía, un trastorno del movimiento relacionado. En su artículo publicado en Comunicaciones de la naturalezael primer autor Faheem Anjum, PhD, académico postdoctoral en el Departamento de Neurología de la UCSF, demostró que el dispositivo puede identificar la actividad cerebral asociada con diferentes estados del sueño. También demostró que puede reconocer otros patrones que indican que es probable que una persona se despierte en medio de la noche.
Los equipos de investigación de Little y Starr, incluido su estudiante graduado Clay Smith, han comenzado a probar nuevos algoritmos para ayudar a las personas a dormir. Su primer estudio ADBS sobre el sueño se publicó el año pasado en Brain Stimulation.
Los científicos ahora están desarrollando tratamientos similares de DBS de circuito cerrado para una variedad de trastornos neurológicos.
“Vemos que esto tiene un efecto profundo en los pacientes, potencialmente no sólo en el caso de Parkinson, sino quizás también en afecciones psiquiátricas como la depresión y el trastorno obsesivo-compulsivo”, afirmó Starr. “Estamos en los albores de una nueva era de la terapia de neuroestimulación”.
