Een nieuwe methode verbetert de precisie van het monitoren van hersenactiviteit tijdens diepe hersenstimulatie

Een nieuwe methode verbetert de precisie van het monitoren van hersenactiviteit tijdens diepe hersenstimulatie

Onderzoekers van Mayo Clinic hebben een nieuwe manier gevonden om hersencelactiviteit nauwkeuriger te detecteren en te monitoren tijdens diepe hersenstimulatie, een veel voorkomende behandeling voor bewegingsstoornissen zoals de ziekte van Parkinson en tremor. Deze precisie kan artsen helpen de plaatsing en stimulatie van de elektroden in realtime aan te passen, waardoor betere en persoonlijkere zorg wordt geboden aan patiënten die de chirurgische ingreep ondergaan. Het onderzoek is gepubliceerd in deTijdschrift voor Neurofysiologie.

Bij diepe hersenstimulatie (DBS) worden elektroden in de hersenen geïmplanteerd die elektrische pulsen uitzenden om de symptomen te verlichten. De elektroden blijven in de hersenen verbonden met een batterij die in de buurt van het buffelbot is geïmplanteerd en wordt bestuurd door een afstandsbediening. Terwijl een neuroloog en neurochirurgen tijdens de operatie hersengolven monitoren, is de monitoring doorgaans beperkt tot een smal frequentiebereik dat een ruwe momentopname van de hersenactiviteit oplevert.

Onderzoekers van de Mayo Clinic gebruikten echter gevoeligere apparatuur van onderzoekskwaliteit en aangepaste algoritmen om een ​​breder frequentiebereik van hersencelactiviteit vast te leggen, wat een hogere resolutie en nauwkeurigere informatie opleverde over wanneer en waar hersencellen schoten tijdens DBS-operaties bij patiënten.

We hebben de hersenactiviteit op een andere manier bestudeerd, waarbij we een type hersensignaal hebben geregistreerd dat ‘breedband’ wordt genoemd en dat de gecombineerde activiteit over alle frequenties weerspiegelt en verband houdt met het vuren van alle hersencellen in dat gebied. We ontdekten dat het breedbandactiviteitssignaal toenam bij beweging en nauwkeuriger was qua locatie dan het standaard smalle frequentiesignaal. “

Bryan Klassen, MD, neuroloog, senior auteur

Dr. Classes en collega's ontdekten het breedbandsignaal in de motorthalamus, een gebied diep in de hersenen dat beweging regelt. Eerdere studies hebben het alleen op het oppervlak van de hersenen gedetecteerd.

Onderzoekers registreerden breedbandsignalen geassocieerd met handbewegingen bij 15 patiënten die wakkere DBS ondergingen. Elk van de patiënten kreeg de opdracht hun handen te openen en te sluiten, terwijl de onderzoekers de hersencelactiviteit in hun thalamus registreerden.

"Deze studie vergroot ons begrip van hoe de thalamus, een hersengebied dat vaak het doelwit is van hersenstimulatie, beweging verwerkt. Het kan ook leiden tot een nauwkeurigere mapping van de hersenen", zegt co-auteur Matthew Baker, Ph.D., een postdoctorale neurochirurgie fellow bij de Mayo Clinic.

Het gebruik van breedband voor monitoring tijdens DBS-operaties kan de behandeling en resultaten van de patiënt verbeteren.

“Deze resultaten onderstrepen de opmerkelijke vooruitgang die we kunnen bereiken door nauwe samenwerking tussen de afdelingen neurologie en neurochirurgie en zullen ons helpen de volgende generatie hersenstimulatietherapieën te ontwikkelen”, zegt neurochirurg Kai Miller, MD, Ph.D., senior auteur van het onderzoek.

De volgende stappen voor dit onderzoek zijn verder onderzoeken hoe deze hersenactiviteitspatronen in de thalamus kunnen worden gebruikt om de neurostimulatietherapie te verbeteren, zegt Dr. Baker, afgestudeerd aan de Mayo Clinic Graduate School of Biomedical Sciences.

“We zullen bestuderen hoe dit signaal reageert op verschillende soorten bewegingen en of we het kunnen gebruiken om nieuwe apparaten te besturen die alleen stimuleren wanneer patiënten het nodig hebben, in tegenstelling tot constante stimulatie, die gevoeliger is voor bijwerkingen”, zegt hij.

Bronnen: