Como o estímulo adaptativo poderia fazer uma diferença significativa para pacientes com doenças neurológicas, como a doença de Parkinson.
A abordagem, desenvolvida no Centro Bernstein Freiburg e no aglomerado BrainLinks-BrainTools de excelência da Universidade de Freiburg, oferece um significativo passo em frente na pesquisa de métodos inovadores para tratar a doença de Parkinson (DP).
"Atualmente, existem apenas duas terapias comuns para tratar esta doença. Ou você pode administra drogas ou, se isso não funcionar, é preciso recorrer à estimulação elétrica, a chamada estimulação cerebral profunda ", explica Vlachos.
Na última abordagem, que atualmente se segue de um método conhecido como estimulação de malha aberta, um elétrodo é implantado no cérebro do paciente para fornecer um trem de pulsos de estimulação contínua.
"Em princípio, isso se assemelha a abordagem do marcapasso cardíaco", diz Vlachos. No entanto, os sintomas da doença de Parkinson não são constantes. E, portanto, os pesquisadores argumentam, que constantemente estimular o cérebro com o mesmo sinal não é o tratamento mais eficiente.
"Em nossa abordagem de ciclo fechado, o eletrodo fornece um estímulo que se ajusta para aos sintomas momentâneos. Através deste método, estamos esperando evitar alguns efeitos secundários, tais como desequilíbrio da marcha ou comprometimento da fala que ocorrem no tratamento DBS convencional", explica Vlachos.
Através da nova abordagem de ciclo fechado, a atividade cérebro é registada e alimentada a um dispositivo neuroprosthetico, que, em seguida, ajusta a intensidade de estimulação. O controlador monitora continuamente a atividade do cérebro, que reflete a gravidade dos sintomas da DP. A natureza da atividade gravada determina o sinal de estimulação. Se a estimulação mais forte é necessária, a entrada de controle se torna mais forte, se a atividade se torna mais fraca, a estimulação é enfraquecida. Se não houver nenhuma atividade patológica o dispositivo não irá fornecer qualquer estímulo.
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O diagrama mostra o sistema de circuito fechado.
A atividade e os registros de dispositivos cerebrais neuroprostheticos adaptam constantemente sua estimulação com as exigências atuais. Fonte da imagem: Crédito: Gunnar Grah / BrainLinks-Braintools.
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A mesma abordagem pode ser utilizada para o tratamento de outras doenças, tais como epilepsia ou esquizofrenia. Além disso, o método Vlachos 'também pode ser utilizado para conceber controladores para a estimulação não-invasiva, tal como técnicas de estimulação transcraniana. Isto significa que o cérebro pode ser estimulado a partir do exterior, sem a necessidade de perfurar um orifício no crânio e implantar um elétrodo no cérebro.
O método de estimulação de circuito fechado desenvolvido por Vlachos e colegas pode ainda ser adaptado para influenciar a atividade do cérebro para lidar com questões básicas da ciência: "Por exemplo, quando os animais assistirem a uma entrada muitas vezes há um aumento na oscilações. Usando nosso controlador, podemos modular a força das oscilações e testar se e como a nossa atenção é afetada por tais oscilações de rede ".
Depois de prometer resultados em simulações de computador para modelar a dinâmica das grandes redes de neurônios de atividade, o próximo passo será verificar a abordagem em modelos animais, antes que possa ser testado em pacientes humanos.
Sumário
Há um interesse crescente no desenvolvimento de novos métodos de estimulação cerebral para controlar a atividade neural aberrante relacionada com a doença e para tratar de questões básicas de neurociência. Os métodos convencionais para manipular a atividade do cérebro dependem de abordagens de circuito aberto, que geralmente levam à estimulação excessiva e, crucialmente, não restituem os cálculos originais realizados pela rede. Assim, eles são muitas vezes acompanhados por efeitos colaterais indesejáveis. Aqui, apresentamos o controle atraso de feedback (DFC), um método conceitualmente simples, mas eficaz, para controlar as oscilações patológicas em redes neurais (SNNS). Usando a análise matemática e simulações numéricas que mostram que DFC pode restaurar uma vasta gama dinâmica de rede aberrantes, quer através da supressão ou aumento da atividade irregular síncrona. Importante, DFC, além de orientar o sistema de volta a um estado saudável, também recupera os cálculos realizados pela rede subjacente. Finalmente, usando a teoria de que o papel de identificar neurónios individuais e propriedades de sinapses na determinação da estabilidade do sistema de circuito fechado. <i>Original em inglês, tradução Google, revisão Hugo.</i> Fonte: NeuroScienceNews.
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