Monitorowanie zmian w mózgu pacjentów

Mayo Clinic News Network przedstawił badania naukowców z Mayo Clinic, którzy odkryli nowoczesny sposób monitorowania zmian w mózgu pacjentów poddanych głębokiej stymulacji mózgu (deep brain stimulation - DBS). Dzięki temu odkryciu lekarze będą mogli skuteczniej używać DBS w leczeniu choroby Parkinsona, depresji czy zespołu Tourette'a.

Naukowcy pragną stworzyć system DBS, który natychmiastowo reaguje na zmiany w mózgu.

Choroba Parkinsona, zespół Tourette'a i depresja charakteryzują się nadmiarem lub deficytem neurosubstancji mózgowych. Pomysł badaczy polega na monitorowaniu tych neuroprzekaźników i dostosowywaniu ich do odpowiedniego poziomu.

„Możemy nauczyć się jak neurosubstancje mogą być spowalniane lub pobudzane. Również - możemy dowiedzieć się jak pracuje mózg” - wyjaśnia autor projektu dr Su-Youne Chang z Mayo Clinic Neurosurgery Department.

Jeśli naukowcy lepiej zrozumieją jak działa mózg, będą mogli przewidywać zachodzące z nim zmiany i odpowiednio szybko reagować, jeszcze zanim funkcjonowanie mózgu zostanie zakłócone.

W mózgach pacjentów poddanych DBS dostrzeżono zmiany neurotransmitera - adenozyny. Neuroprzekaźniki, takie jak dopamina i serotonina, to substancje, które transmitują przez synapsę sygnały z komórki nerwowej do komórki docelowej. 

Zespół użył szybkiego skanowania woltamperometrią cykliczną (ang. fast scan cyclic voltammetry - FSCV), po to, by określić skoncentrowanie adenozyny u pacjentów. Dane zostały zarejestrowane dzięki Wireless Instantaneous Neurotransmitter Concetration Sensing - niewielkiemu czujnikowi umieszczonemu w mózgu pacjenta.

Czujnik ten połączony z FSCV skanuje neuroprzekaźniki serotoniny oraz dopaminy w testach tkanki mózgowej. Technikę tę zastosowano na pacjentach po raz pierwszy.

Podejrzewa się, że adenozyna odgrywa istotną rolę w redukowaniu drżeń. Naukowcy pragną zaś dowiadywać się więcej o chorobach, które nie mają widocznych objawów.

„Nie możemy zobaczyć bólu, tak jak widzimy drżenie” - mówi doktor medycyny Kendall Lee, neurochirurg z Mayo Clinic. „Najbardziej ekscytujące jest to, że potrafimy obserwować mózg bez zewnętrznych reakcji. Tak więc teraz możemy monitorować neurosubstancje i uczyć się o różnych procesach zachodzących w mózgu, na przykład takich jak ból.”

Naukowcy planują wykorzystać swoje badania do stworzenia samodzielnego, „bystrego” systemu DBS.

„Z wykrywaniem i stymulatorem możemy stworzyć algorytmy, a następnie podnosić ilość neuroprzekaźników do określonego poziomu” - mówi Kevin Bennet, inżynier Mayo Clinic. „Jesteśmy w stanie dostosowywać te substancje do odpowiedniego poziomu (podwyższać lub obniżać). W każdej milisekundzie, potrafimy mierzyć, obliczać i reagować. Dla pacjenta jest to efekt natychmiastowy.”