Veja bem. Pare e pense um pouco. o que você pensa sobre a simples ideia de inserir um fio metálico em seu Cérebro? É isso que os médicos fizeram para aliviar os sintomas da doença de Parkinson nos últimos 20 anos. Parece um pouco assustador? Não?
Mas uma nova técnica chamada estimulação por interferência temporal está explorando uma possibilidade de obtenção de efeitos elípticos, ligando estimuladores elétricos à intemperismo cranioencefálico.
Estimulação cerebral profunda para a Doença de Parkinson
Os neurônios, um tipo de cérebro, comunicam-se, remediam para funções de controle sem cérebro e em todo o corpo. Com os sinais de Parkinson, os sinais se tornam anormais e irregulares, levando a grandes distúrbios de movimento, tremores, rigidez e comprometimento do equilíbrio. Cerca de 7 milhões de pessoas em todo o mundo vivem com uma doença de Parkinson.
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A doença de Parkinson não pode ser curada, mas os seus sintomas podem ser controlados por dois tratamentos comuns: a tomar medicação ou o fio de metal longo chamado eletrodo implantado cirurgicamente no cérebro. Quando um doente não é controlado por medicamentos, como é o caso do doente em fase avançada.
O tratamento por estimulação de eletrodos, ou estimulação cerebral profunda (DBS), requer uma cirurgia de ressonância magnética para o sistema nervoso central nas regiões profundas do cérebro que controla o movimento, como o núcleo subtalâmico (Figura 1).
Estimulador Alimentado por uma Bateria
Após a implantação, o eletrodo está ligado a um estimulador alimentado por uma bateria que pode fornecer um relatório contínuo de eletricidade. Similar to the marcapassos regulam os batimentos cardíacos, essa questão tácuda como os neurônios se comunicam entre si.
Na Imagem: eletrodo DBS visando o subcutâneo para o tratamento da doença de Parkinson. Uma estimulação cerebral profunda requer um fio de metal a ser implantado em uma parte do cérebro. Esse fio, chamado eletrodo, permite que uma célula cerebral funcione por meio de uma fonte externa de eletricidade.
Controlado pela Food and Drug Administration (FDA)
O DBS é administrado e controlado pela Food and Drug Administration (FDA) dos EUA por duas décadas, ele apresenta riscos. Mais notória, os eletrodos são implantados por meio de cirurgias invasivas de vírus que podem levar várias complicações. Por exemplo, foi relatado que uma taxa de infecção relacionada ao DBS variou de 3,8% a 12,6%.
Além disso, os eletrodos rígidos podem sair do lugar e causar mais danos ao cérebro. Por fim, o tecido de acúmulo cicatricial no sentido dos eletrodutos pode diminuir o tempo de cura ao longo do tempo. Este estudo não é invasivo para MIT, no estudo não é invasivo na célula científica científica, intitulado “Estimulação Cerebral Profunda Não invasiva por Campos Interferentes”.
Como Funciona uma Estimulação Cerebral profunda não invasiva?
Neurônios têm uma capacidade de enviar sinais para outros neurônios repetidamente. A taxa na qual os sinais são repetidos em um segundo é chamada de frequência, que é a medida em hertz (Hz; Figura 2A). Por exemplo, uma frequência de 2 Hz que é enviada por duas vezes por segundo. Na prática, quando os eletrodos dão sua corrente, uma frequência determinada, as neurotoxinas, os eletrodos podem “sentir” uma estimulação e enviar sinais com a mesma frequência. Esse procedimento, no entanto, não é o comportamento em curso para o comportamento entre o interior do cérebro, nem o neurônio com o crânio do coração do coração, no coração do coração. Os investigadores do MIT contornaram esse problema ao colocarem dois grupos de eletrodos nos seus pares e os seus respectivos indicadores, interagindo ou interagindo com outros.
Este método se baseia em duas principais estratégias científicas:
- 1) os neurônios não respondem a estímulos de alta freqüência (> 1.000 Hz = 1 kHz) e
- 2) ondas de estimulação interferem entre si (uma estimulação via-se sob a forma de uma oscilação que assemelha-se a uma onda). Um ponto de referência pode ter sido configurado como uma onda combinada de força aumentada, diminuída, a possibilidade de formar e a direção das duas ondas originais. Clique aqui para ver mais desde ida e exterior com a mesma sombra (Imagem 2b). Esse exemplo é conhecido como interferência temporal.
A análise do MIT explorou os conceitos para estudos acelerados. Em resumo, eles foram adicionados a dois pares de eletrodos ao crânio do camundongo (sem cirurgia) que aplicou estimulação
Precisão da estimulação de interferência temporal
Um requisito importante do DBS é a alta precisão espacial (ou seja, a precisão de segmentar uma região específica). Estimular regiões do cérebro não relacionadas à doença pode reduzir a eficácia do tratamento ou causar efeitos colaterais indesejáveis. Em seu estudo, os autores construíram modelos computacionais para simular os efeitos da estimulação e demonstraram sua precisão espacial através de dois conjuntos de experimentos em camundongos anestesiados.
No primeiro conjunto de experimentos, os pesquisadores direcionaram seletivamente uma pequena região encontrada no fundo do cérebro chamada hipocampo, e provaram que a estimulação dessa área não afeta uma região do cérebro sobreposta chamada córtex. O efeito de estimulação foi validado com duas técnicas laboratoriais. O primeiro método foi uma técnica de gravação elétrica chamada “clamp patch” de células inteiras in vivo, que usa um tubo de vidro chamado pipeta para adquirir sinais de neurônios nos cérebros de animais vivos. Este método requer cirurgia de crânio aberto em camundongos para colocar a pipeta de patch profundamente na região do cérebro estimulada, e demonstrou o efeito de estimulação com precisão de célula única. O segundo método foi uma técnica chamada rotulagem c-fos, que pode revelar neurônios que foram recentemente estimulados. Após o experimento não invasivo de estimulação, os autores dissecaram o cérebro do camundongo e descobriram que os únicos neurônios que haviam sido ativados residiam na região do hipocampo e não na região do córtex sobreposto.
No segundo conjunto de experimentos, os pesquisadores mostraram que eles poderiam estimular seletivamente as partes do cérebro que são responsáveis pelo movimento das patas dianteiras e dos bigodes, observando os movimentos do corpo que se correlacionam com a freqüência de estimulação. Juntos, esses experimentos provam que regiões específicas do cérebro podem ser seletivamente direcionadas.
Promessas e desafios
Pela primeira vez, este trabalho demonstrou a possibilidade de estimulação não invasiva de regiões cerebrais profundas. Pode-se, assim, imaginar a realização de DBS sem cirurgia de crânio aberto, o que beneficiaria muitos pacientes com doença de Parkinson.
Muitos desafios devem ser superados, no entanto, antes que esses achados possam ser aplicados na clínica. Primeiro, a precisão da estimulação ainda é muito menor do que o nível requerido pelo tratamento DBS. Os autores levantam a hipótese de que um maior número de eletrodos e vários conjuntos de campos interferentes podem ser capazes de atingir regiões menores do cérebro, como o núcleo subtalâmico, que é a região que é alvo no tratamento da doença de Parkinson. O limite absoluto dessa precisão espacial, no entanto, permanece desconhecido. Segundo, o volume do cérebro humano é cerca de 1.400 vezes maior do que o de um rato, portanto ainda não está claro se essa técnica de interferência temporal pode atingir regiões localizadas no interior do cérebro humano. Terceiro, validar a estimulação em um cérebro humano será um desafio, porque os dois métodos de validação usados neste trabalho são altamente invasivos e não podem ser usados em pacientes humanos. Mas uma vez que esses desafios sejam resolvidos, o DBS não invasivo promete revolucionar o tratamento da doença de Parkinson e beneficiar milhões de pacientes.
Anqi Zhang é Ph.D. estudante do Departamento de Química e Biologia Química da Universidade de Harvard.