En ny metod förbättrar precisionen vid övervakning av hjärnaktivitet under djup hjärnstimulering

En ny metod förbättrar precisionen vid övervakning av hjärnaktivitet under djup hjärnstimulering

Mayo Clinic-forskare har hittat ett nytt sätt att mer exakt upptäcka och övervaka hjärncellsaktivitet under djup hjärnstimulering, en vanlig behandling för rörelsestörningar som Parkinsons sjukdom och tremor. Denna precision kan hjälpa läkare att justera elektrodplacering och stimulering i realtid, vilket ger bättre och mer personlig vård för patienter som får det kirurgiska ingreppet. Studien publiceras iJournal of Neurophysiology.

Djup hjärnstimulering (DBS) innebär att man implanterar elektroder i hjärnan som avger elektriska pulser för att lindra symtomen. Elektroderna förblir i hjärnan kopplade till ett batteri som är implanterat nära buffelbenet och som styrs av en fjärrkontroll. Medan en neurolog och neurokirurger övervakar hjärnvågor under operationen, är övervakningen vanligtvis begränsad till ett smalt frekvensområde som ger en grov ögonblicksbild av hjärnans aktivitet.

Men Mayo Clinic-forskare använde känsligare utrustning av forskningskvalitet och anpassade algoritmer för att registrera ett bredare frekvensområde av hjärncellsaktivitet, vilket gav högre upplösning och mer exakt information om när och var hjärnceller avfyrades under DBS-kirurgi hos patienter.

Vi studerade hjärnaktivitet på ett annat sätt, och registrerade en typ av hjärnsignal som kallas "bredband", som återspeglar den kombinerade aktiviteten över alla frekvenser och är relaterad till avfyrningen av alla hjärnceller i den regionen. Vi fann att bredbandsaktivitetssignalen ökade med rörelse och var mer exakt på plats än standardsignalen med smal frekvens. "

Bryan Klassen, MD, neurolog, senior författare

Dr. Classes och kollegor upptäckte bredbandssignalen i den motoriska thalamus, en region djupt i hjärnan som styr rörelser. Tidigare studier har bara upptäckt det på ytan av hjärnan.

Forskare registrerade bredbandssignaler associerade med handrörelse hos 15 patienter som genomgick vaken DBS. Var och en av patienterna instruerades att öppna och stänga sina händer medan forskarna registrerade hjärncellsaktivitet i deras talamus.

"Denna studie ökar vår förståelse för hur thalamus, en hjärnregion som ofta är inriktad på hjärnstimulering, bearbetar rörelse. Det kan också leda till en mer exakt kartläggning av hjärnan", säger studiens medförfattare Matthew Baker, Ph.D., en postdoktoral neurokirurgistipendiat vid Mayo Clinic.

Att använda bredband för att övervaka under DBS-kirurgi kan förbättra patientbehandling och resultat.

"Dessa resultat understryker de anmärkningsvärda framsteg vi kan uppnå genom nära samarbete mellan avdelningarna för neurologi och neurokirurgi och kommer att hjälpa oss att utveckla nästa generations hjärnstimuleringsterapier", säger neurokirurgen Kai Miller, MD, Ph.D., senior författare till studien.

Nästa steg för denna forskning är att ytterligare undersöka hur dessa hjärnaktivitetsmönster i thalamus kan användas för att förbättra neurostimuleringsterapi, säger Dr Baker, en examen från Mayo Clinic Graduate School of Biomedical Sciences.

"Vi kommer att studera hur denna signal reagerar på olika typer av rörelser och om vi kan använda den för att styra nya enheter som bara stimulerar när patienter behöver det, i motsats till konstant stimulering, som är mer benägen att få biverkningar", säger han.

Källor: