La stimolazione cerebrale può aiutare la cognizione nel morbo di Parkinson

Una nuova ricerca suggerisce che la stimolazione a bassa frequenza di una regione cerebrale profonda può essere in grado di migliorare la funzione cognitiva nei pazienti con malattia di Parkinson (PD). Se vero, i risultati gettano le basi per il potenziale della stimolazione cerebrale per il trattamento di altre malattie cognitive.

Il nuovo lavoro dei neurologi e dei neurochirurghi dell'Università dell'Iowa fornisce la prima prova diretta di una connessione nel cervello umano tra la regione pensante del cervello e le regioni associate al controllo del movimento.

I ricercatori hanno utilizzato rare registrazioni cerebrali intraoperatorie per trovare i potenziali legami tra la corteccia frontale del cervello e una struttura più profonda chiamata nucleo subtalamico (STN).

Lo studio, trovato online sulla rivista Cervello, mostra che la stimolazione dell'STN a basse frequenze migliora le prestazioni dei pazienti con PD su un semplice compito cognitivo che di solito è interrotto da PD.

"Non capita molto spesso di identificare una nuova connessione nel cervello umano", ha detto Nandakumar Narayanan, M.D., Ph.D., assistente professore di neurologia dell'interfaccia utente e autore senior dello studio.

"L'esistenza di questo percorso iperdiretto dalla corteccia prefrontale alla STN è stata bandita per circa un decennio, ma questa è la prima volta che abbiamo dimostrato sperimentalmente che esiste e funziona nelle persone.

"Siamo stati anche in grado di dimostrare che se stimoliamo l'STN, cambiamo l'attività corticale frontale e pensiamo che sia per questo percorso", ha detto. "E se stimoliamo l'STN e cambiamo l'attività corticale, possiamo effettivamente cambiare il comportamento in modo benefico, migliorando le prestazioni cognitive dei pazienti".

La malattia di Parkinson è una condizione neurodegenerativa progressiva che colpisce circa un milione di persone negli Stati Uniti. La stimolazione cerebrale profonda dell'STN ad alte frequenze è già approvata per trattare i problemi di movimento in alcuni pazienti con PD.

Oltre a causare problemi di movimento, tuttavia, il PD colpisce anche il pensiero o la cognizione. Le nuove scoperte sollevano la possibilità che la stimolazione cerebrale profonda STN a una frequenza diversa (bassa) possa anche migliorare i sintomi cognitivi nel PD, e forse anche in altre malattie neurologiche e psichiatriche.

Nella ricerca, il team è stato in grado di mappare la connessione STN-corteccia "ascoltando" l'attività cerebrale durante gli interventi chirurgici per impiantare elettrodi di stimolazione cerebrale profonda (DBS) in pazienti con PD.

Il neurochirurgo dell'UI Jeremy Greenlee, M.D., esegue più di 30 interventi chirurgici di questo tipo ogni anno e la sua esperienza è stata fondamentale per l'esperimento di mappatura. Utilizzando elettrodi di registrazione specializzati posizionati all'interno del cervello dei pazienti, Greenlee ascolta l'attività cerebrale per posizionare con precisione il dispositivo DBS.

Questi elettrodi consentono anche la registrazione diretta dell'attività cerebrale a scopo sperimentale in pazienti svegli durante la procedura senza aggiungere alcun rischio. Questo tipo di registrazioni intraoperatorie non è molto comune, ma Greenlee e i suoi colleghi dell'interfaccia utente hanno una lunga esperienza nella tecnica.

Durante l'intervento, i pazienti hanno svolto un semplice compito cognitivo come un modo per stimolare una parte del cervello durante la registrazione dell'attività elettrica da altre parti collegate. L'ascolto dell'attività neurale durante l'attività ha consentito al team di mappare la connessione.

"Siamo stati in grado di evocare una risposta per mostrare la connessione funzionale", spiega Greenlee. "La risposta molto rapida suggerisce una connessione sinaptica singola e diretta, questo è ciò che significa iperdiretto."

Dopo aver stabilito l'esistenza della connessione iperdiretta, i ricercatori hanno successivamente studiato l'effetto della stimolazione STN a bassa frequenza sulle capacità cognitive. Il team di Narayanan utilizza un compito di pensiero molto semplice - stimare accuratamente il passaggio di un breve intervallo di tempo - per studiare il deterioramento cognitivo nei pazienti con PD e modelli animali di PD.

Hanno scoperto che la stimolazione migliora le prestazioni cognitive.

Durante le visite di follow-up post-operatorio, i ricercatori hanno fatto eseguire ai pazienti il ​​compito di temporizzazione dell'intervallo con lo stimolatore DBS impostato su una delle tre impostazioni: alta frequenza (normale per il controllo del movimento), nessuna stimolazione o un'impostazione a bassa frequenza di 4 Hz. Solo la stimolazione a 4 Hz ha migliorato le prestazioni dei pazienti nel test di temporizzazione.

I ricercatori pensano che le frequenze siano come canali di comunicazione tra le reti. Se due reti lavorano insieme alla stessa frequenza, questo potrebbe essere un modo unico in cui le reti interagiscono e le informazioni vengono trasmesse.

Fonte: University of Iowa / EurekAlert