Nowy sygnał elektryczny w mózgu może pomóc lepiej leczyć chorobę Parkinsona

Zespół badaczy z Instytutu Maxa Plancka oraz czołowych ośrodków neurologicznych w Europie zidentyfikował nowy elektryczny „podpis” choroby Parkinsona. Odkrycie może pomóc w opracowaniu bardziej precyzyjnych metod głębokiej stymulacji mózgu – terapii, która łagodzi objawy tej choroby. Wyniki badania opublikowano w czasopiśmie "eBioMedicine".

Naukowcy od lat próbują zrozumieć, jakie zmiany zachodzą w mózgu osób z chorobą Parkinsona, szczególnie wtedy, gdy pojawiają się charakterystyczne zaburzenia ruchowe. Pomocą w tych badaniach okazała się metoda już stosowana w leczeniu – głęboka stymulacja mózgu (DBS), która polega na wszczepieniu do mózgu elektrod wysyłających impulsy elektryczne łagodzące objawy.

Te same elektrody umożliwiają rejestrowanie sygnałów elektrycznych z obszarów mózgu, do których w inny sposób nie ma dostępu. Dzięki temu naukowcy mogą śledzić, jak zmienia się aktywność neuronów w trakcie choroby.

W ramach międzynarodowego projektu badacze z Instytutu Maxa Plancka współpracowali z ośrodkami w Berlinie, Düsseldorfie, Londynie i Oksfordzie. Celem było zrozumienie tzw. fal beta – rytmicznych sygnałów elektrycznych oscylujących z częstotliwością około 20 razy na sekundę, które, jak się przypuszcza, są związane z nasileniem objawów ruchowych u pacjentów.

Jak wyjaśnił Vadim Nikulin z Instytutu Maxa Plancka, wcześniejsze badania dawały bardzo różne wyniki.

Aby to sprawdzić, naukowcy połączyli dane od ponad 100 pacjentów – znacznie więcej niż w poprzednich badaniach – i przeprowadzili ujednoliconą analizę. Wynik? Związek między falami beta a objawami rzeczywiście istnieje, ale jest słabszy, niż wcześniej sądzono.

Zespół pod kierunkiem Moritza Gerstera odkrył jednak coś znacznie ważniejszego. Wcześniejsze badania często nie rozróżniały dwóch rodzajów aktywności mózgu – rytmicznej i nierytmicznej. Tymczasem, jak obrazowo tłumaczy Gerster, „można wyobrazić sobie mózg jako salę koncertową pełną muzyków przed próbą. Niektóre grupy grają razem, tworząc odrębny rytm. Inne ćwiczą samodzielnie, wtapiając się w nierytmiczny „szum”. Jeśli mierzymy tylko ogólną głośność, tracimy to rozróżnienie”.

Dzięki nowym metodom analizy udało się oddzielić „rytm” od „szumu neuronów”. Okazało się, że to właśnie to rozróżnienie pozwala lepiej wyjaśnić nasilenie objawów choroby.

Zróżnicowanie pacjentów pod względem wieku, czasu trwania choroby czy objawów stanowiło poważne wyzwanie badawcze. Nie można też było porównać wyników ze zdrową grupą kontrolną, bo głęboka stymulacja mózgu stosowana jest wyłącznie u pacjentów z ciężką postacią choroby.

Badacze znaleźli jednak sprytne rozwiązanie: wykorzystali fakt, że choroba Parkinsona często atakuje jedną stronę ciała silniej niż drugą.

Analiza ujawniła, że w bardziej dotkniętej półkuli mózgu nierytmiczna, szumopodobna aktywność była wyraźnie wyższa. To sugeruje zwiększoną aktywację neuronów – zjawisko, które wcześniej obserwowano w modelach zwierzęcych choroby Parkinsona.

Odkryty wzorzec aktywności może w przyszłości posłużyć do precyzyjniejszego sterowania głęboką stymulacją mózgu. Zamiast wysyłać impulsy elektryczne bez przerwy, urządzenie mogłoby reagować tylko wtedy, gdy wykryje charakterystyczny sygnał zaburzonej aktywności neuronalnej.

Pierwsze „inteligentne” stymulatory zdolne do takiego działania w czasie rzeczywistym już istnieją. Teraz naukowcy chcą sprawdzić, czy nowo odkryta sygnatura elektryczna sprawdzi się w praktyce klinicznej. Jeśli tak się stanie, może to oznaczać przełom w terapii – bardziej precyzyjną, skuteczną i dopasowaną do indywidualnego rytmu mózgu każdego pacjenta.