Новинка в лечении нейропсихических заболеваний: DBS-имплантат отслеживает сигналы мозга

Операцию под названием «глубокая стимуляция мозга» (т.е. DBS — Deep-brain stimulation), уже длительное время используют для лечения двигательных расстройств. В мозг пациента вживляют специальный имплантат, который направляет электрические импульсы в отдельные его участки.

В последнее время ее применяют и как экспериментальную терапию при лечении нейропсихических заболеваний, таких как:

• депрессия,
• синдром Туретта,
• обсессивно-компульсивное расстройство
• и даже болезнь Альцгеймера.

Однако, несмотря на много данных, подтверждающих эффективность такой терапии, до сих пор не существует четкого понимания способа, которым электрические импульсы от имплантатов влияют на нейронные связи внутри мозга.

Новый DBS-имплантат при проведении электрической стимуляции одновременно регистрирует электрохимическую реакцию на нее мозга.

Теперь появился прототип такого имплантата, который сможет пролить на это свет. Его презентовали на днях на ежегодной конференции Американского общества неврологов в Сан-Диего.

Устройство под названием Harmoni является первым DBS-имплантатом, который при осуществлении электрической стимуляции одновременно регистрирует химическую и электрическую реакцию на нее мозга.

По словам Кэмерона Макинтайра, медика-биоинженера из Западного резервного университета Кейза в Кливленде (Огайо), «впервые в истории такие данные станут доступными у людей».

Исследователи надеются, что устройство успешно будет идентифицировать электрические и химические сигналы в человеческом мозге, которые коррелируют во времени с наличием и тяжестью симптомов (в частности, тремора при болезни Паркинсона).

Эта информация раскроет, каким образом DBS-имплантат осуществляет свое положительное терапевтическое влияние на мозг и почему он иногда не срабатывает, — утверждает Кендал Ли, нейрохирург из клиники Мейо в Рочестере (Миннесота), который возглавляет проект.

Принцип действия Harmoni основывается на дополнении уже существующих технологий регистрации электрических сигналов химическими сенсорами, которые сначала разработали для исследовательского использования в животных. С помощью метода, который называется быстросканирующей циклической вольтамперометрией, устройство подает переменное напряжение к локализованным участкам мозга. Это временно «вытягивает» электроны из нейротрансмиттеров — биологически активных веществ, которые передают электрические импульсы между нервными клетками, — и обусловливает возникновение микротоков, чью силу измеряют сенсоры. Каждый нейротрансмиттер является носителем особого электрохимического сигнала, с помощью которого можно установить его концентрацию каждые 10 миллисекунд.

Команда Кендалла Ли протестовала Harmoni у крыс и свиней и вскоре испытает его у людей. С помощью функциональной магнитной томографии медики сначала определяют, какие участки мозга откликаются на импульсы имплантата. Впоследствии во время операции к ним подсоединяют сенсоры, которые измеряют концентрацию нейротрансмиттеров.

Предыдущие исследования у животных показали, что устройство успешно измеряет концентрацию нейромедиатора дофамина в хвостатом ядре, который выделяется в ответ на стимуляцию субталамического ядра. Именно нарушение нормальной передачи нервных сигналов при снижении производства дофамина называют основной причиной болезни Паркинсона, а этот механизм является основным способом ее лечения с помощью DBS-технологии.

Медики утверждают, что пройдет время, прежде чем Harmoni имплантируют в мозг человека. Инженеры работают над тем, как его сделать меньше, а записывающие электроды — надежнее. Конечной целью команды Кендалла Ли является превратить Harmoni в замкнутый контур, в ходе которого информация от сенсоров самостоятельно будет определять параметры — силу и продолжительность — электростимуляции от имплантата, который, таким образом, постоянно будет поддерживать мозг в состоянии оптимальной активности.