Szokujący sposób na naprawę mózgu

Kiedy Emad Eskandar opowiada o jednym ze swoich pacjentów neurochirurgicznych z zaburzeniami obsesyjno-kompulsywnymi, nie mówi o kimś, kto porządkuje swoją kolekcję płyt według koloru, rozmiaru i nazwiska. Albo ktoś, kto rytualnie dotyka gałki na kuchence dwa razy przed wyjściem z domu i mówi: „Przepraszam, jestem trochę OCD”.

Pacjenci z OCD Eskandar biorą trzygodzinne prysznice. Spędzają osiem godzin na czyszczeniu otoczenia wybielaczem. Utykają przy umywalce w łazience w swoim pokoju hotelowym w dni umówionego spotkania, nie mogąc przestać myć rąk, dopóki ktoś nie przyjdzie po nie. OCD dotyka około 2,5 miliona dorosłych Amerykanów. Ale tylko ci, którzy wyczerpali wszystkie inne opcje leczenia – Luvox, Anafranil, Prozac, terapia poznawczo-behawioralna – trafiają na stół operacyjny Eskandara w Massachusetts General Hospital. Do tego czasu są już wystarczająco zdesperowani, by spróbować prawie wszystkiego — nawet głębokiej stymulacji mózgu (DBS), ostatniej deski ratunku, którą Eskandar opanował i udoskonalał przez ostatnie 15 lat.

Ta historia była częścią naszego wydania z listopada 2015 r.

• Zobacz resztę numeru
• Subskrybuj

Podczas wstępnej operacji Eskandar wierci dwa otwory wielkości dziesięciocentówki w czubku czaszki pacjenta i umieszcza 42-centymetrowe elektrody około siedmiu centymetrów w głąb istoty szarej mózgu. Podczas drugiej operacji, zwykle kilka dni później, tworzy kieszonkę pod skórą w klatce piersiowej lub brzuchu, wszczepia w nowo powstałą przestrzeń urządzenie zawierające baterię i generator impulsów i prowadzi przewód do czaszki, łącząc to z elektrodami. Po włączeniu urządzenie emituje prąd elektryczny, który stymuluje włókna nerwowe przenoszące informacje z prymitywnych obszarów mózgu związanych z motywacją do płata czołowego. W 50% przypadków Eskandar następuje cud: obsesje i kompulsje znikają, a potem znikają.

Chociaż leczenie brzmi ekstremalnie, pod pewnymi względami jego pacjenci z OCD mają szczęście. Nie ma takiej zatwierdzonej przez FDA ostatniej szansy dla milionów Amerykanów cierpiących na inne choroby psychiczne, takie jak depresja, zespół stresu pourazowego czy schizofrenia. Lub dla zaburzenia osobowości typu borderline i urazowych uszkodzeń mózgu. Ale w tych wszystkich warunkach może się to wkrótce zmienić.

Góra i dół: Główny chirurg, Emad Eskandar, bada tomografię komputerową mózgu pacjenta, aby określić, gdzie umieścić elektrody.

Głęboka stymulacja mózgu jest stosowana od prawie dwóch dekad w leczeniu pacjentów z ciężkimi postaciami choroby Parkinsona (a od 2009 roku w leczeniu znacznie mniejszej liczby pacjentów z OCD). Aż 125 000 ludzi żyje z elektrodami wszczepionymi w ich mózgi. W ramach Inicjatywy Mózgu Prezydenta Obamy, Eskandar współprzewodniczy zespołowi lekarzy, naukowców i inżynierów, który podejmuje od roku do pięciu lat, kosztujący 30 milionów dolarów wysiłek, aby wykorzystać DBS do leczenia ciężkich zaburzeń psychicznych, z których większość była brana pod uwagę zbyt skomplikowany i tajemniczy dla jakiegokolwiek takiego systemu obecnie dostępnego na rynku. Stany takie jak schizofrenia, PTSD i depresja charakteryzują się nieprzewidywalnymi zmianami w mózgu, które prowadzą do okresowych epizodów. Oswajanie ich będzie wymagało nowego rodzaju urządzenia zdolnego nie tylko do stymulowania mózgu, ale także do monitorowania jego aktywności w czasie rzeczywistym i wykrywania anomalii, których w wielu przypadkach neuronaukowcy jeszcze nie zidentyfikowali.

Od Eskandara i zespołu, którym kieruje wraz ze swoim wieloletnim współpracownikiem MGH, Darinem Dougherty, będzie zależeć, w jaki sposób mózgi osób cierpiących na te zaburzenia różnią się od mózgów osób zdrowych. A potem muszą dowiedzieć się, jakie wzorce stymulacji elektrycznej mogą być użyte do ich naprawy. Przyznaje, że dążymy do czegoś absurdalnie ambitnego.

Inżynierowie po drugiej stronie rzeki Charles w Draper Laboratory ściśle współpracują z firmą Eskandar, aby opracować potrzebny sprzęt. Zbudowali prototyp systemu DBS, który będzie w stanie rejestrować sygnały z setek miejsc głęboko w mózgu i na jego powierzchni. Urządzenie użyje oprogramowania do rozpoznawania wzorców, aby wykryć anomalną aktywność związaną z patologicznymi stanami psychicznymi; w odpowiedzi będzie stymulować obszary mózgu. Inżynierowie Draper są w trakcie wytwarzania zminiaturyzowanej wersji urządzenia, które mają nadzieję przetestować na ludziach już w 2016 roku.

Większość psychiatrów zgadza się, że pilnie potrzebne są nowe metody leczenia chorób psychicznych. Istniejące leki na zaburzenia mózgu są często nieskuteczne i często powodują uciążliwe skutki uboczne. Jednym z powodów jest to, że leki zmieniają chemię całego mózgu, a nie tylko obszar zainteresowania, modulując zachowanie zdrowych neuronów (patrz Shining Light on Madness, lipiec/sierpień 2014).

Z drugiej strony za pomocą stymulacji elektrycznej lekarze mogą celować w odrębne populacje neuronów, ograniczając leczenie do małych, odizolowanych obszarów mózgu, które powodują problemy. DBS pozwala nam wejść w rzeczywisty obwód, o którym wiemy, że jest zaangażowany w stan, a my go stymulujemy i sprawiamy, że zapala się lub nie, w sposób, w jaki chcemy, mówi Dougherty, psychiatra współpracujący z Eskandarem, aby kierować Wydział Neuroterapii Mass. General, najbardziej ruchliwy w kraju ośrodek psychiatrycznego leczenia chirurgicznego. Jeśli chodzi o wytrzymałość, to dzień i noc.

Oczywiście, aby leczyć choroby mózgu w ten sposób, chirurdzy muszą zidentyfikować i zrozumieć dokładne obwody, które je powodują – co w wielu przypadkach nie zostało jeszcze wykonane. Chociaż neuronaukowcy wiele się nauczyli o tym, jak zorganizowane są obwody mózgowe i jak działają, rzadko można było obserwować ich działanie w czasie rzeczywistym. Ale Eskandar i Dougherty twierdzą, że technologia, którą projektują i testują, otworzy taką możliwość. Uważają, że rejestrowanie wielu łatek neuronów jednocześnie przez dłuższy czas pozwoli im zmienić sposób, w jaki definiujemy i rozumiemy różne rodzaje chorób psychicznych – i, co ważniejsze, ostatecznie doprowadzi do bardziej skutecznych sposobów ich leczenia.

Uspokajanie wód

Lekarze eksperymentowali z elektrycznością w leczeniu chorób mózgu od starożytności, w niektórych przypadkach nawet przykładając elektryczny płaszczek do czaszki. Ale DBS narodził się we francuskiej sali operacyjnej w 1987 roku, kiedy neurochirurg Alim Louis Benabid dokonał przypadkowego odkrycia, przygotowując się do operacji pacjenta cierpiącego na niekontrolowane drżenie.

Emad Eskandar i jego zespół przygotowują metalowe urządzenie zwane ramą stereotaktyczną CRW, które pomoże pokierować procesem.

Przez dziesięciolecia technika ostatniego tchu dla takich pacjentów była ekstremalna, ale często całkiem skuteczna: neurochirurgowie po prostu wiercili dziury w czaszce i usuwali obszary mózgu, które uważano za powodujące problem. Podejście to było czasami stosowane w przypadku innych zaburzeń ruchu, a także ciężkiej epilepsji i niektórych chorób psychicznych. Tego dnia w 1987 roku Benabid planował usunąć fragment wzgórza pacjenta, głęboko w mózgu strukturę w kształcie orzecha włoskiego. Niszcząc lub uszkadzając część tkanki, zamierzał odciąć źródło zbłąkanych impulsów elektrycznych spływających po włóknach nerwów obwodowych ciała i wywołujących drżenie ręki pacjenta.

Każdy rodzaj operacji mózgu to oczywiście gra o wysoką stawkę. Błędne obliczenia mogą spowodować paraliż, ślepotę, a nawet śmierć. Aby uniknąć niespodzianek, Benabid zastosował typowe chirurgiczne środki ostrożności: nie pozwalał zasnąć pacjentowi na sali operacyjnej, co jest możliwe, ponieważ nie ma nerwowych receptorów bólu. Włożył sondę elektryczną do części mózgu, którą zamierzał usunąć. Następnie podał puls i uważnie obserwował pacjenta, aby upewnić się, że stymulacja nie przyniesie nieoczekiwanych efektów. Jest to technika, którą neurochirurdzy stosują od ponad pół wieku, aby sprawdzić, czy obszar, który zamierzają usunąć, nie spełnia istotnej funkcji; mały prąd w elektrodzie powoduje, że neurony wokół niej odpalają, ujawniając jaką rolę, jeśli w ogóle, odgrywają w procesach cielesnych.

Do 1987 roku neuronaukowcy opracowali protokół, który Benabid na szczęście postanowił zignorować. Zamiast stymulować mózg pacjenta z częstotliwością 50 Hz, przekręcił pokrętło do prawie 100 Hz. Kiedy przyłożył elektrodę do celu, wydarzyło się coś nieoczekiwanego: ręka pacjenta przestała się trząść – po raz pierwszy od lat. Kiedy Benabid wyłączył prąd, wstrząsy wznowiły się. Kiedy ponownie go włączył, znowu się zatrzymał. Stymulowanie o wysokiej częstotliwości, jak uświadomił sobie, w jakiś sposób wyciszyło kłopotliwe sygnały.

Chirurg jest gotowy do delikatnego wprowadzenia elektrod w wybrane miejsce w mózgu.

W 1991 roku opublikował artykuł szczegółowo opisujący jego stosowanie DBS w leczeniu drżenia po obu stronach ciała. Następnie opublikował kolejny przełomowy artykuł wykazujący, że może złagodzić wiele innych wyniszczających objawów choroby Parkinsona, w tym spowolnienie ruchu i sztywność mięśni. Amerykańska Agencja ds. Żywności i Leków zatwierdziła DBS do stosowania w przypadku drżenia w 1997 roku i w przypadku choroby Parkinsona w 2002 roku. Obecnie jest on stosowany u dziesiątek tysięcy pacjentów.

Mimo to po latach naukowcy wciąż debatują, dlaczego DBS działa. Naukowcy od dawna wiedzieli, że niekontrolowane drżenie było w jakiś sposób powodowane, gdy błędne sygnały emanujące ze struktur głęboko w mózgu stale aktywowały obszary kory ruchowej kontrolujące ruchy ciała. W latach 80. wiedzieli nawet, co powoduje te sygnały w chorobie Parkinsona – niewystarczające ilości chemicznego środka sygnalizacyjnego zwanego dopaminą w strukturach zwanych jądrami podstawnymi. Jednak przez dziesięciolecia organizacja jąder podstawnych i innych cech wewnętrznych warstw mózgu pozostawała w dużej mierze kwestią spekulacji.

Benabid wysunął teorię, że stymulowanie neuronów tłumiło nieprawidłową aktywność. W ciągu ostatniej dekady w badaniach na zwierzętach neuronaukowcy dokładniej zmierzyli produkcję neuronalną i odkryli, że DBS wydaje się wręcz przeciwnie stymulować aktywność. Philip Starr, neurochirurg z Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Francisco, który specjalizuje się w zaburzeniach ruchu, sformułował wiodącą teorię: uważa, że ​​DBS działa poprzez desynchronizację wzorców wyzwalania w obwodach.

Podobnie jak energia przepływająca przez ocean, sygnały elektryczne przechodzące przez mózg rozchodzą się falami. I tak jak podczas burzy oceanicznej, duża fala poruszająca się z odpowiednią prędkością może pochłonąć wszystkie małe fale na swojej drodze. W chorobie Parkinsona nienormalna aktywność buduje się sama, tworząc patologiczne fale aktywności, które przejmują kontrolę nad obwodem, zagłuszając wszelką inną aktywność. DBS ponownie rozbija te fale, umożliwiając odblokowanie obwodu i przedostanie się mniejszych sygnałów.

Bez względu na mechanizm stojący za DBS, było tylko kwestią czasu, zanim naukowcy zaczęli rozważać, w jaki sposób mogą rozszerzyć tę technikę na inne zaburzenia mózgu – w szczególności nieuleczalne choroby psychiczne.

Depresja

W dniu, w którym odwiedzam salę operacyjną Emada Eskandara podczas Mszy Generalnej, jego pacjent leży na noszach w świątecznym ciemnoniebieskim odcieniu lakieru do paznokci. Pacjent jest udręczony OCD i nie zareagował na wszystkie inne opcje leczenia. Teraz leży znieczulona na tacach z błyszczącymi metalowymi skalpelami i nożyczkami, a pielęgniarki owijają ją w białe prześcieradło. Ogolili także jej głowę i za pomocą zacisków i śrub przymocowali solidną, przypominającą pudełko ramkę do jej czoła i boków czaszki. Na każdym ramieniu ramy są wyryte z dokładnością do milimetra maleńkie cyfry linijki. Liczby pozwolą Eskandarowi precyzyjnie ustawić puste metalowe przewody, które planuje przecisnąć przez korę pacjenta do środka jej mózgu, podążając prostą drogą do celu.

Operacja rozpoczyna się od wywiercenia w czaszce otworów wielkości dziesięciocentówki, przez które zostaną wprowadzone elektrody.

Najpierw jednak neurochirurg musi zmapować tę trasę. Eskandar siedzi nieopodal w zaroślach, maseczkę chirurgiczną zawadiacko naciąga na niebieską czapkę chirurgiczną i przesuwa wskaźnikiem myszy nad miejscem pośrodku jednego z czterech obrazów wyświetlanych na monitorze, przedstawiających mózg pacjenta. Każde zdjęcie jest robione pod innym kątem. To jest idealne – chcesz tu być, mówi młodszemu chirurgowi. To twój punkt wyjścia.

Eskandar wszczepił elektrody wielu pacjentom z OCD; był jednym z pierwszych neurochirurgów, którzy zaczęli przeprowadzać interwencję eksperymentalnie, na długo przed tym, zanim FDA zatwierdziła ją do powszechnego użytku w 2009 roku. To była dokładnie taka okazja, na jaką liczył, kiedy zdecydował się uczęszczać do szkoły medycznej.

W szkole średniej celował w matematyce i fizyce i wstąpił na Uniwersytet Nebraski z zamiarem zostania inżynierem chemii. Ale to się zmieniło, gdy dostał nocną pracę, pracując w zakładzie psychiatrycznym, nadzorując pacjentów doświadczających ostrych załamań psychotycznych. Spotykani przez niego pacjenci robili ogromne wrażenie. Był profesor matematyki z doktoratem z Northwestern, beznadziejnie zdezorientowany własnymi złudzeniami. Eskandar wspomina również rozczochranego faceta w jego wieku, który słyszał głosy w piosenkach Van Halena i raz przeskoczył płot podczas okresu rekreacyjnego na świeżym powietrzu, kiedy Eskandar nie zwracał na to uwagi. Policja znalazła pacjenta kilka godzin później, stojącego na środku autostrady, kierującego ruchem widelcem.

Eskandar był zafascynowany ogromem tych urojeń i zdumiony tym, jak mało lekarze rozumieją chorobę psychiczną. Wspomina, że ​​było to zupełnie inne uczucie niż w zwykłym szpitalu. To było jak: „Czy ktoś naprawdę wie, co się dzieje?” Złożył podanie do szkoły medycznej z nadzieją, że odkryje tajemnice mózgu. Po okresie badań nad mózgiem w National Institutes of Health, otrzymał rezydenturę w szpitalu Mass. General, kiedy FDA zatwierdziła pierwsze zastosowanie głębokiej stymulacji mózgu w zaburzeniach ruchowych. Kilka lat wcześniej zabawiając pacjentów z zaburzeniami mózgu i pilnując ich, teraz zaczął ich operować, dzięki czemu miał możliwość zmierzenia ich aktywności nerwowej i przyłączenia się do poszukiwania przyczyn tak dziwacznych zachowań. Po zakończeniu rezydencji przebywał na Mszy Generalnej.

Teraz Eskandar stoi nad nagą skórą głowy pacjenta z OCD, zaznaczając jego punkty wejścia Sharpie. Następnie zatrzaskuje nasadkę na metalowej ramie otaczającej głowę pacjenta, dostosowuje kąt, aby wyrównać liczby i informuje pielęgniarki, pensjonariuszy i innych obserwatorów, że jest gotowy. W ciągu kilku minut otworzył dwa odwierty w czaszce pacjentki i użył głowicy do przeprowadzenia dwóch długich, wydrążonych metalowych rurek przez zewnętrzne warstwy jej mózgu i do środka istoty szarej. Do rurek wsuwa parę cienkich elektrod, które zostaną podłączone do urządzenia, które planuje później wszczepić. Następnie wyjmuje rurki, za pomocą nici jedwabnych wszywa odprowadzenia elektrody do skóry głowy, a odwierty wypełnia szybkowiążącym cementem.

Urządzenie, które ma być wszczepione w ciało pacjenta, jest skuteczne w leczeniu OCD. Ale wykorzystuje technologię, która istnieje od dziesięcioleci, a doświadczony neurochirurg jest pewien, że on i inni klinicyści tylko zarysowali powierzchnię tego, co może być możliwe, gdy dzisiejsze technologie zmodernizują systemy DBS dostępne na sali operacyjnej. Pomyśl o tym, co wydarzyło się w ciągu ostatnich 20 lat w zakresie miniaturyzacji, prawa Moore'a i wszystkiego innego, mówi Eskandar. Masz to urządzenie, które pojawiło się w latach 90-tych. Kiedy projektowano go w latach 80., nie miałem nawet telefonu komórkowego.

Zespół Eskandara ogląda nagrania rejestrujące aktywność pojedynczych neuronów w mózgu pacjenta. Podczas operacji pacjent przechodzi testy, które pomogą zmapować jego obwody nerwowe.

Nowy system opracowywany w Draper, który Eskandar i jego koledzy z Mass. General pomogli zaprojektować, będzie w stanie zbierać dane z aż 320 elektrod — w tym z wielu grup czujników umieszczonych na zewnętrznej warstwie mózgu — i odpowiednio dostarczać stymulację . Zamiast nieporęcznego procesora wszczepionego w klatkę piersiową lub brzuch pacjenta, urządzenie będzie składać się ze zminiaturyzowanego centralnego koncentratora, mniejszego niż telefon komórkowy, ze zintegrowaną baterią. Całość będzie na tyle kompaktowa, że ​​zmieści się ciasno z tyłu czaszki. Piasta czaszki zostanie przymocowana do aż pięciu ceramicznych i tytanowych satelitów elektronicznych, które są wystarczająco małe, aby zmieścić się w otworach wielkości dziesięciocentówki wywierconych w górnej części czaszki. Każdy z tych satelitów będzie zbierać i przekazywać dane z elektrod, które będą połączone z czujnikami lub odprowadzeniami głęboko w mózgu. Zespół stworzył również zdalną stację bazową, która komunikuje się bezprzewodowo z koncentratorem czaszki; może ładować baterię koncentratora i analizować dane, które przechowuje w ciągu dnia.

Nowe urządzenie, z wieloma przewodami i czujnikami, może być kluczowe, jeśli Eskandar i jego koledzy mają rozszerzyć technologię na depresję i inne, bardziej skomplikowane zaburzenia psychiczne. W połowie 2000 roku on i Dougherty zdobyli zgodę na przeprowadzenie próby, w której zastosowano DBS w leczeniu depresji. Wyniki w niektórych przypadkach były niezwykłe, wskazując na potencjał, który zespół próbuje teraz zrealizować. Ale w wielu innych przypadkach leczenie było frustrująco nieskuteczne. Bardziej zaawansowane urządzenie może oznaczać znacznie bardziej precyzyjne interwencje dostosowane do indywidualnych pacjentów i być może skuteczną terapię dla większej grupy osób.

Ich pierwszy pacjent wypróbował wszystkie leki, które miała do zaoferowania nauka, nie wspominając o 30 rundach terapii elektrowstrząsowej. Nazywała się Liss Murphy i zanim poznała Dougherty'ego w 2006 roku, była zdesperowana. Kilka lat wcześniej była dynamiczną, trzydziestoletnią dyrektorką PR mieszkającą w Chicago. Ale depresja obezwładniła ją w ciągu kilku tygodni, sprawiając, że prawie nie mogła mówić. Pewnego dnia wyszła z pracy i nigdy nie wróciła. Zmuszona przenieść się do domu w okolice Bostonu w 2004 roku, trafiła do szpitala McLean.

Po operacji Murphy'ego Eskandar rozpoczęła zdumiewający powrót do zdrowia. Udało jej się wznowić relacje z przyjaciółmi i rodziną. Miała syna i po raz pierwszy od lat ponownie doświadczyła szczęścia, śmiechu i radości. Siła tego podejścia dotarła do niej w 2012 roku, kiedy infekcja wymagała od lekarzy wyłączenia urządzenia Murphy'ego na kilka miesięcy. W ciągu kilku dni jej depresja powróciła; ale kiedy urządzenie zostało ponownie włączone, jak mówi, przeżyła potężną fizyczną transformację.

To był tylko przypływ ciepła, który wzbierał w tobie i mogłam powiedzieć, że to było włączone, mówi. Obudziłem się następnego dnia i to był zupełnie nowy świat. Kolory na zewnątrz były jaśniejsze. Mój syn i ja poszliśmy na godzinę opowieści. Minęły miesiące, odkąd on i ja cokolwiek zrobiliśmy. Znowu wszystko było nowe i było tak, jakbym przeszedł na drugą stronę.

Zainspirowani, Dougherty i Eskandar rozszerzyli swoje badania i uzyskali podobne wyniki u wielu innych pacjentów (choć z pewnością nie u wszystkich). Do tego czasu równoległa próba użycia DBS przeciwko depresji była już w toku. W marcu 2003 roku Helen Mayberg, neurolog z Uniwersytetu w Toronto, wszczepiła pacjentowi z depresją urządzenie DBS, umieszczając je w wąskim paśmie struktury mózgu zwanej podkolanowym zakrętem obręczy. Opublikowała artykuł w czasopiśmie Neuron w 2005 roku, na rok przed operacją Murphy'ego, podała wyniki sześciu badanych (poznała to w grupie 20 osób, które są obserwowane do dziś). Podobnie jak Murphy, niektórzy z nich byli praktycznie w katatonii przed operacją, ale wyzdrowieli.

Początkowy sukces Mayberga z DBS, wraz z pracą grupy Eskandar i Dougherty, podsycił oczekiwanie, że urządzenie wkrótce uzyska aprobatę FDA na chorobę dotykającą miliony Amerykanów. Według Dougherty'ego obie grupy miały około 50 procent odpowiedzi, z remisją w jednej trzeciej przypadków. Jednak duże badania, które FDA zleciła przed zatwierdzeniem leczenia, wymagały od grup kontrolnych pomiaru efektów placebo. Eksperymentatorzy wszczepili urządzenia DBS wszystkim ochotnikom; następnie losowo przypisali połowę standardowego protokołu stymulacji, a drugą połowę protokołu, w którym elektroda nigdy nie jest włączana. Po przeanalizowaniu wstępnych wyników FDA wstrzymała oba badania. Skończyło się na dość wysokim efekcie placebo, mówi Dougherty. Ale u niektórych to na pewno zadziałało.

Eskandar i Dougherty widzieli zbyt wiele niezwykłych wyzdrowień, by zdyskredytować leczenie. Mayberg pozostaje również zagorzałym wyznawcą mocy DBS w leczeniu depresji. Wszyscy trzej uważają jednak, że bardziej wyrafinowany system DBS w rodzaju, jaki rozwija Draper, prawdopodobnie uczyni terapię bardziej skuteczną. Powód jest prosty: problemy występujące w depresji i innych zaburzeniach psychicznych nie ograniczają się do jednej lokalizacji anatomicznej. Są to choroby obwodów nerwowych i zwykle prezentują złożone zestawy objawów, które mogą się różnić w zależności od tego, której części lub części obwodu dotyczy. Oznacza to, że istnieją różne odmiany depresji i różne odmiany pacjentów z depresją; każda osoba może reagować inaczej w zależności od tego, gdzie, kiedy i jak mózg jest stymulowany.

Członek zespołu chirurgicznego ocenia pacjenta z wszczepioną elektrodą DBS, oceniając korzyści i ewentualne skutki uboczne zabiegu.

W ostatnich latach Mayberg zaczęła mapować złożone połączenia rozchodzące się promieniście z miejsca, na które celuje, w DBS, czyli w regionie zwanym obszarem 25. Pracując wstecz, ma nadzieję, że uda jej się dokonać inżynierii wstecznej obwodu i zidentyfikować wszystkie jego koncentratory i części składowe. Uważa, że ​​dzięki bardziej złożonemu urządzeniu zdolnemu do wykrywania i stymulacji w wielu obszarach, bardziej wykonalne może być dostosowanie interwencji do różnych podmiotów, dostosowując wzorce stymulacji do ich konkretnych objawów i wzorców aktywacji neuronalnej.

Tymczasem Eskandar i Dougherty mają jeszcze większe ambicje. Mają nadzieję opracować terapie dla całej masy innych schorzeń psychicznych tak złożonych, że leczenie ich za pomocą obecnej generacji prymitywnych, jednokierunkowych urządzeń byłoby praktycznie niewyobrażalne.

Wymowne kolory

Siedząc w laboratorium Eskandara, oglądam obracający się trójwymiarowy obraz przezroczystej czaszki i znajdującego się w niej mózgu. W czarno-białym mózgu różne wzorce aktywacji neuronów są wyróżnione trzema różnymi kolorami: turkusowym, pomarańczowym i magenta. Aby stworzyć obrazy, koledzy Eskandar wykorzystali funkcjonalne obrazowanie rezonansem magnetycznym (fMRI), technikę, która śledzi zmiany w aktywności nerwowej poprzez pomiar przepływu krwi do różnych obszarów mózgu. Turkus reprezentuje wzorce aktywacji mózgu zarejestrowane u zdrowego osobnika podczas wykonywania określonego zadania. Pomarańczowy i purpurowy reprezentują wzorce aktywacji zarejestrowane w mózgach dwóch pacjentów psychiatrycznych podczas wykonywania tego samego zadania. Wszystkie trzy wzory wyglądają inaczej. Chociaż u obu pacjentów w kolorze pomarańczowym i magenta zdiagnozowano poważną depresję, u każdego z nich występuje dodatkowy stan: jeden cierpi na zespół stresu pourazowego, a drugi ma uogólnione zaburzenie lękowe.

Te zaburzenia, z samej definicji, są konstelacjami objawów, mówi Dougherty. Dlatego, jak przekonuje, bardziej precyzyjne leczenie, lepiej dopasowane do indywidualnych pacjentów, może wiele zmienić. Nie ma miejsca na depresję, mówi. Nie ma miejsca PTSD. Nie ma miejsca na zaburzenie osobowości typu borderline.

Korzystając z systemu DBS, który jest obecnie dostępny, Eskandar wyjaśnia, wskazując na wzorce mózgowe dwóch pacjentów z depresją, strategia leczenia polegałaby po prostu na włączeniu elektrody i stymulacji tego samego obszaru mózgu u obu pacjentów. Zaawansowany system DBS, który Dougherty i Eskandar rozwijają wraz z Draperem, będą natomiast w stanie wykrywać nieprawidłowe wzorce aktywności mózgu w czasie rzeczywistym i stymulować dotknięte obszary. Powinny się dostosować, gdy pojawią się nowe wzory, za każdym razem przykładając wstrząs elektryczny we właściwym miejscu.

Eskandar po raz kolejny zwraca moją uwagę na ekran. Mówi mi, że wszystkie trzy skany mózgu, na które patrzymy, zostały zarejestrowane, gdy pacjenci wykonywali zadanie, które mierzyło ich zdolność do wyciszania emocjonalnych obszarów mózgu i odpowiadania na pytanie, które wymagało skupienia i jasności umysłu. Eskandar wskazuje na jeden z wzorców aktywacji mózgu pacjentów z depresją, wyjaśniając, że jest to ten sam wzorzec, który zwykle można znaleźć u pacjentów doświadczających objawów PTSD. Sterowana emocjami część mózgu zwana ciałem migdałowatym jest pełna aktywności. Odpala znacznie mocniej niż ciała migdałowate normalnych pacjentów wykonujących to samo zadanie. To tak, jakby emocjonalna część mózgu tego pacjenta krzyczała, zagłuszając wszystko inne.

Wyobraź sobie, sugeruje Eskandar, gdybyśmy mogli po prostu obejść tę reakcję, ręcznie aktywując i dezaktywując odpowiednie obszary. W rzeczywistości próbował już to wykazać u pacjenta, któremu wszczepiono elektrody w ramach przygotowań do operacji leczenia padaczki (neurochirurdzy często wykorzystują tę technikę do monitorowania aktywności i weryfikacji dokładnej lokalizacji, z której pochodzą napady). Eskandar i jego zespół byli w stanie wywołać reakcję emocjonalną pacjenta na obraz ludzkiej twarzy poprzez stymulację ciała migdałowatego, i byli w stanie stłumić tę reakcję poprzez stymulację innego obszaru, grzbietowej kory przedniego przedniego zakrętu obręczy.

Zespół ma nadzieję zaprojektować całą gamę nowych terapii DBS: elektrody urządzenia zostaną umieszczone w miejscach wybranych zgodnie z konstelacją objawów każdej osoby, a konkretne nieprawidłowości w obwodach mózgu określą, gdzie zostanie aktywowany prąd. Eskandar z optymizmem patrzy na perspektywy leczenia depresji za pomocą tych nowych narzędzi. Wiąże również duże nadzieje z leczeniem zespołu stresu pourazowego i uogólnionego zaburzenia lękowego. Czuje się nawet dobrze, jeśli chodzi o możliwości leczenia uzależnienia, schizofrenii i urazowego uszkodzenia mózgu. Przyznaje jednak, że niektóre z warunków, na które zamierza on i Dougherty, takie jak zaburzenie osobowości typu borderline, pozostają dalekie. Nawet w przypadku jedynego zaburzenia psychiatrycznego, w przypadku którego DBS jest zatwierdzony przez FDA, OCD, wskaźnik powodzenia wciąż oscyluje wokół 50 procent – ​​co jest wyraźnym przypomnieniem wyzwań, które nas czekają.

Rzeczywiście, Eskandar i Dougherty nie mają złudzeń. Mózg człowieka pozostaje jednym z najbardziej zagadkowych i złożonych znanych systemów biologicznych. I pod wieloma względami nasze wysiłki, aby to zrozumieć, są wciąż w powijakach. Eskandar ma nadzieję, że do końca tego roku wykaże, że nowy system można zaprogramować tak, aby wykrywał określony wzorzec aktywności mózgu i odpowiadał na nią. To stosunkowo prosty test technologii. Mimo to sukces nie jest gwarantowany. Jestem pewien, że za pierwszym razem, a może nawet za trzecim, to nie zadziała, mówi. Ale w końcu to zadziała. I będziemy próbować, dopóki nie zrobimy tego dobrze.

Adam Piore jest niezależnym dziennikarzem mieszkającym w Nowym Jorku.

ukryć