Essa é uma parte de uma meta maior na pesquisa de Nicole Swann, do departamento de fisiologia humana da Universidade de Oregon, principal autora de um novo estudo no Journal of Neural Engineering que, diz ela, oferece incentivo para perseguir essa ideia.
No estudo, que Swann completou enquanto pesquisador de pós-doutorado na Universidade da Califórnia, em San Francisco, os pesquisadores ajustaram os níveis de estimulação cerebral profunda em tempo real com base na sinalização cerebral capturada por sondas de eletrodos presas a um dispositivo implantado cirurgicamente sob os crânios dois pacientes. A abordagem também proporcionou economia de energia para o dispositivo alimentado por bateria.
“Encontramos nesta demonstração de demonstração principal que poderíamos implementar essa estimulação adaptativa usando um sinal cerebral para ajustar a distribuição terapêutica”, diz Swann. “Descobrimos que poderíamos fazer isso sem nenhum efeito negativo nos pacientes. Eles tiveram os mesmos benefícios clínicos com economias de energia bastante significativas”.
O que é a estimulação cerebral profunda?
Em seu laboratório, Swann procura usar a eletroencefalografia, comumente conhecida como EEG, para capturar e entender a sinalização cerebral relacionada ao movimento corporal em pessoas saudáveis e naquelas com doenças cerebrais como a de Parkinson, nas quais discinesias ou movimentos corporais involuntários são um efeito colateral visível e perturbador.
"Em última análise, isso poderia ser personalizado para cada pessoa para mantê-los em seu estado cerebral ideal ..."
A estimulação cerebral profunda foi aprovada para o tratamento do tremor essencial, outro distúrbio do movimento em 1997 e para a doença de Parkinson em 2002.
“A estimulação cerebral profunda tem sido uma terapia padrão aprovada pela FDA para distúrbios do movimento desde os anos 90. Funciona bem, mas com limitações”, diz Swann. “Os dispositivos de hoje são muito parecidos com os marcapassos cardíacos há muito tempo. Quando os marcapassos saíram pela primeira vez, acabaram de fornecer estimulação, mas agora estão sintonizados para sentir ritmos cardíacos anormais e apenas fornecer estimulação quando necessário. Essa adaptação da estimulação é o avanço que estamos tentando fazer com a estimulação cerebral”.
Os dispositivos atuais fornecem estimulação elétrica em um nível definido, determinado por testes de tentativa e erro, para encontrar uma configuração que melhor controle os sintomas do paciente. Um dispositivo de controle remoto sobre uma bateria, que é implantado na parte superior do tórax dos pacientes e conectado a sondas sob o crânio por fios que passam sob a pele do pescoço, ajusta as configurações. Substituir as pilhas requer cirurgia para acessar a bateria.
A equipe usou um dispositivo feito pela Medtronic Inc. capaz de registrar sinais cerebrais que poderiam aumentar ou diminuir automaticamente os níveis de estimulação em tempo real. Nenhum dos pacientes, homens de 60 anos diagnosticados com Parkinson sete e oito anos antes, relataram sentir mudanças na estimulação. Os pesquisadores viram economias de energia de 39% e 45% nos dispositivos ao usar os algoritmos adaptativos.
"Os efeitos colaterais da estimulação cerebral profunda podem incluir discinesia aumentada como resultado de muita voltagem", diz Swann. “A ideia era reduzir a voltagem para reduzir ou interromper esses efeitos colaterais e, em seguida, aumentar a voltagem para dar uma terapia ideal quando a situação mudasse. Procuramos manter o tratamento em um local ideal”.
Os resultados, diz Swann, estabelecem as bases para algoritmos mais complexos para alcançar esse equilíbrio em versões melhoradas do dispositivo.
"Em última análise, isso poderia ser personalizado para cada pessoa para mantê-los em seu estado ideal do cérebro", diz Swann. “Nós absolutamente precisamos fazer mais pesquisas, incluindo estudos de longo prazo com grupos maiores de sujeitos. O que descobrimos neste estudo, combinado com o nosso trabalho anterior, indica que vale a pena prosseguir ainda mais.”
Membros da equipe da UC San Francisco, incluindo Swann, publicaram recentemente trabalhos relacionados no Journal of Neurosurgery e Journal of Neuroscience.
Qual é o próximo?
Inicialmente, os experimentos não-invasivos de EEG no laboratório de Swann se concentrarão em pessoas saudáveis para estudar as regiões cerebrais associadas aos movimentos. Em seguida, ela vai recrutar pacientes com Parkinson para procurar sinais de alteração do movimento corporal, incluindo sinais relacionados à discinesia. Ela também está trabalhando com cirurgiões da Oregon Health & Science University em Portland para obter dados relacionados a motores de pacientes com uma variedade de doenças relacionadas ao neuro usando gravações humanas invasivas.
"Uma maneira de avançar é usar as informações que coletamos para melhorar os algoritmos em dispositivos como os que usamos em nosso estudo", diz Swann. “Também imaginamos que, para alguns pacientes, implantar eletrodos pode não ser a melhor opção. No futuro, poderemos usar um eletrodo de EEG colocado em uma tampa elegante para registrar dados que possam ser usados para informar as alterações nas configurações.”
Tal limite, diz ela, também pode permitir a transmissão sem fio de informações de pacientes, especialmente aqueles que vivem em locais remotos, para neurologistas que poderiam ajustar os medicamentos que também são usados nos tratamentos.
Os Institutos Nacionais de Saúde financiaram o projeto. Engenheiros da Medtronic revisaram o documento da equipe em busca de precisão técnica, mas a empresa não forneceu fundos. UC San Francisco apresentou uma patente preliminar sobre o dispositivo adaptativo utilizado na pesquisa. Original em inglês, tradução Google, revisão Hugo. Fonte: Universidade do Oregon.
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