Evoked Resonant Neural Activity Supports Physiology-Guided Asleep Deep Brain Stimulation
Questo studio dimostra che l'attività neurale risonante evocata (ERNA) rimane un biomarcatore affidabile e specifico per l'anatomia per guidare il posizionamento degli elettrodi durante la stimolazione cerebrale profonda in stato di sonno, poiché la sua distribuzione spaziale persiste nonostante la soppressione dei segnali spontanei indotta dall'anestesia e può essere ottimizzata aumentando la corrente di stimolazione.
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Per decenni, i medici hanno trattato il morbo di Parkinson grave impiantando minuscoli elettrodi in profondità nel cervello. Questi dispositivi erogano impulsi elettrici a regioni microscopiche specifiche che controllano il movimento, calmando efficacemente i segnali caotici che causano tremori e rigidità. Per posizionare correttamente questi fili, i chirurghi si affidano tradizionalmente a una combinazione di scansioni cerebrali e all'attività cerebrale del paziente stesso. In una procedura standard, il paziente rimane sveglio mentre il chirurgo testa diversi punti; se l'elettrodo è nel posto giusto, il tremore del paziente si ferma e i segnali elettrici del cervello mostrano un modello ritmico distinto. Tuttavia, mantenere un paziente immobile e cooperativo per ore è difficile, e molte persone sono troppo ansiose o fragili per sopportarlo. Ciò ha portato a un aumento degli interventi "da sveglio", dove i pazienti sono sotto anestesia generale. Il problema è che l'anestesia agisce come una coperta pesante sul cervello, silenziando proprio i ritmi elettrici che i chirurghi usano per trovare la strada. Senza questi segnali naturali, i medici si trovano a fare affidamento esclusivamente su immagini statiche, che a volte possono mancare il bersaglio mobile e preciso del circuito motorio.
Un team di ricercatori della Mayo Clinic, del Baylor College of Medicine e dell'Università di Houston si è posto l'obiettivo di risolvere questo problema testando un tipo diverso di segnale. Invece di aspettare che il cervello parli da solo, hanno chiesto se potessero far rispondere il cervello. Si sono concentrati su un fenomeno chiamato attività neurale a risonanza evocata, o ERNA. Questa non è un ritmo spontaneo, ma una risposta che avviene quando l'elettrodo invia un piccolo impulso elettrico controllato e il circuito cerebrale risponde con un eco specifico e misurabile. I ricercatori volevano sapere se questo eco rimanesse chiaro e utile anche quando il paziente è addormentato e le sue onde cerebrali naturali sono soppresse dall'anestesia. Hanno studiato 45 pazienti con morbo di Parkinson sottoposti a chirurgia per l'impianto di elettrodi in due diversi bersagli cerebrali profondi: il nucleo subtalamico e il globo pallido interno. Questi bersagli sono strutture piccole e densamente raggruppate, e trovare l'esatto territorio motorio al loro interno è come cercare una stanza specifica in una casa affollata senza poter sentire le persone all'interno.
Il team ha registrato l'attività elettrica dagli elettrodi sia nello stato di veglia che in quello anestetizzato. Come previsto, hanno scoperto che sotto anestesia generale, i ritmi naturali e spontanei che di solito guidano la chirurgia diventavano molto deboli e difficili da rilevare. Il chiacchiericcio del cervello era stato effettivamente silenziato. Tuttavia, quando i ricercatori inviavano i loro impulsi elettrici al cervello, la risposta era diversa. Sebbene la forza dell'eco fosse leggermente più debole sotto l'effetto dell'anestesia, non scompariva. Aumentando leggermente la forza dell'impulso elettrico, riuscivano a ripristinare il segnale a un livello forte e chiaro. Fondamentalmente, la posizione di questo eco più forte non cambiava. Che il paziente fosse sveglio o addormentato, il contatto dell'elettrodo che rilevava la risposta maggiore era sempre lo stesso. Ciò suggerisce che la circuitazione cerebrale risponda in modo prevedibile, anche quando il paziente è incosciente.
I ricercatori hanno poi verificato se questo eco indicasse il posto giusto. Hanno confrontato la posizione del segnale ERNA più forte con i luoghi in cui i ritmi naturali erano più forti nei pazienti svegli, e con le note mappe anatomiche del cervello. Hanno scoperto che l'eco appariva costantemente negli stessi territori motori che sono noti per essere i migliori bersagli per il trattamento. In effetti, il segnale rimaneva così preciso sotto l'effetto dell'anestesia che era in realtà migliore nell'identificare il bersaglio corretto rispetto ai ritmi naturali quando il paziente era sveglio. Lo studio ha anche esaminato il successo a lungo termine dell'intervento. Hanno scoperto che i contatti dell'elettrodo che producevano l'eco più forte durante l'operazione erano gli stessi contatti che i medici in seguito programmavano per dare ai pazienti il miglior sollievo dai sintomi e la gamma più ampia di impostazioni sicure. Questo legame tra la forza dell'eco e il beneficio clinico si è mantenuto costante sia per il gruppo sveglio che per quello addormentato.
Un dettaglio degno di nota è emerso riguardo alla natura stessa del segnale. Mentre la posizione e la forza dell'eco erano affidabili, la velocità della risposta rallentava leggermente sotto l'effetto dell'anestesia. I ricercatori interpretano questo come un segno che l'anestesia sta influenzando la tempistica dei loop neurali, facendo sì che il circuito reagisca un po' più lentamente, ma senza interrompere la connessione. Questa scoperta è importante perché conferma che il segnale proviene ancora dalla stessa rete, solo che opera a un ritmo diverso. Lo studio non ha sostenuto che questo metodo sia una sostituzione perfetta per tutte le altre tecniche, né ha dimostrato che l'uso di questo segnale da solo garantisca un risultato migliore per ogni paziente. Inveve, i risultati suggeriscono che questa risposta evocata sia uno strumento robusto in grado di colmare il vuoto lasciato dall'anestesia. Offre un modo per verificare che l'elettrodo sia nel posto giusto utilizzando la risposta funzionale del cervello stesso, piuttosto che la sua semplice forma su una scansione.
Le implicazioni di questo lavoro sono pratiche per il futuro della neurochirurgia. Se i chirurghi possono fare affidamento su questo segnale evocato, potrebbero eseguire più procedure mentre i pazienti dormono, riducendo lo stress e i rischi associati al rimanere svegli durante un'operazione delicata. Offre anche un modo per ricontrollare il posizionamento dell'elettrodo prima che la chirurgia sia terminata, assicurando che il dispositivo sia posizionato per interagire efficacemente con i circuiti motori. I ricercatori sottolineano che questo approccio è destinato a lavorare insieme all'imaging moderno, non a sostituirlo. Aggiungendo uno strato di informazione funzionale alla mappa anatomica, i medici possono ottenere un quadro più chiaro di ciò che il cervello sta effettivamente facendo al momento dell'impianto. Sebbene siano necessari ulteriori studi per confermare che questo metodo migliori i risultati clinici a lungo termine, i risultati attuali forniscono una base solida per l'uso dell'eco del cervello stesso per guidare il percorso verso un trattamento migliore.
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