June 12, 2018 - Um sistema de estimulação cerebral profunda (DBS) que ajusta automaticamente a produção de energia com base no feedback neural poderia poupar discinesia em pacientes com doença de Parkinson, bem como outros efeitos colaterais dos dispositivos DBS de ciclo aberto, sugere um novo estudo de viabilidade.
"A estimulação cerebral em circuito aberto funciona bem para muitas pessoas com doença de Parkinson, mas não responde a mudanças de acordo com o ciclo de medicação de um paciente", disse Philip Starr, pesquisador do Departamento de Neurocirurgia da Universidade de Maryland. Califórnia San Francisco, disse ao Medscape Medical News.
"A estimulação adaptativa será útil para pacientes com necessidades de estimulação flutuantes", acrescentou.
O estudo foi publicado on-line em 9 de maio no Journal of Neural Engineering,
"Flutuadores frágeis"
A abordagem adaptativa é particularmente promissora para cerca de 10% das pessoas com doença de Parkinson conhecidas como "flutuantes frágeis". Esses pacientes frequentemente alternam rapidamente entre estados extremos de discinesia e bradicinesia.
Outros pesquisadores demonstraram que essa população frequentemente experimenta discinesia induzida por estimulação dolorosa e grave (PloS One. 2014; 9: e94856).
"Pode ser difícil programar essas pessoas com DBS tradicional, onde uma pequena quantidade de estímulo pode enviá-las de congeladas a discinéticas", disse Starr. Além disso, "às vezes você pode atingir o ponto certo no escritório, mas suas necessidades vão flutuar com medicação no final do dia".
Pacientes com doença de Parkinson que desenvolvem hipofonia ou dificuldade de articular sua fala também podem se beneficiar de um sistema DBS responsivo, acrescentou. "A estimulação adaptativa pode ajudá-los a conversar normalmente em momentos em que não precisam de estimulação."
Este novo estudo se baseia em descobertas anteriores de Starr e colegas, nas quais identificaram várias assinaturas neurais que refletem os efeitos adversos induzidos pela simulação (J Neurosci. 2016; 36: 6445-6458).
Por exemplo, oscilações gama de banda estreita de 60 a 90 Hz detectadas no córtex motor correspondiam à discinesia; porque esses sinais estão em uma faixa de freqüência previsível e não são alterados por movimento voluntário, representa um sinal de controle promissor para o DBS adaptativo, observou o pesquisador.
Starr e seus colegas desenvolveram um algoritmo DBS adaptativo testando primeiro um protótipo em um sistema de controle externalizado. Então eles testaram um sistema totalmente embarcado em desenvolvimento (Activa PC + S, Medtronic) em dois pacientes.
Este gerador de impulsos implantável permite a gravação e estimulação a longo prazo e está ligado a um eletrodo de pá subdural colocado sobre o córtex motor ipsilateral durante a cirurgia. Este eletrodo detecta mudanças no sinal gama de banda estreita e ajusta a saída de estimulação no núcleo subtalâmico (STN) em conformidade.
Quando o sinal era alto, sugerindo que a discinesia era provável, a estimulação no STN ipsilateral foi reduzida; Em contraste, quando o sistema detecta um sinal baixo, a estimulação foi aumentada.
Menos estimulação necessária
Os dois homens no estudo tinham 61 anos e 65 anos de idade. Eles tinham sido diagnosticados com doença de Parkinson 7 a 8 anos antes e não eram flutuantes frágeis ou hyophonic (desordem da voz N.T.)
Um deles tinha DBS de ciclo aberto implantado 3 anos antes da entrada no estudo, o outro aos 23 meses antes da entrada. No momento da cirurgia, os escores da Escala Unificada de Classificação de Doença de Parkinson com e sem medicação foram 14 e 30 (paciente 1) e 14 e 29 (paciente 2), respectivamente. O paciente 2 foi implantado com DBS unilateral.
"Nossa abordagem de feedback - detectando a partir de um eletrodo cortical - é muito fácil de colocar com a mesma exposição cirúrgica. É colocada posteriormente para cobrir o córtex motor", disse Starr.
Um neurologista cego para a tarefa de DBS revisou as gravações de vídeo para comparar a eficácia clínica. O neurologista não observou diferenças clínicas evidentes entre DBS adaptativo e de ciclo aberto.
O DBS adaptativo foi associado com menor uso de energia total em comparação com o DBS de ciclo aberto. Por exemplo, durante a discinesia, sessões usando DBS adaptativo economizaram 38% a 45% da energia total.
Economia de energia, Starr disse, não se trata apenas de estender a vida útil da bateria. "Se você pode diminuir o uso geral de energia, isso significa que menos estímulo é necessário em geral."
O algoritmo teve um bom desempenho, observaram os pesquisadores, com transições acima e abaixo do limiar de estimulação adequadamente desencadeadas por alterações na potência gama.
Amigo do usuário
Algumas pessoas são capazes de ajustar manualmente seus sistemas DBS para evitar discinesia. "Eu tenho alguns pacientes jovens com doença de Parkinson que são sofisticados com o ajuste de seu estimulador com um dispositivo de mão", disse ele.
No entanto, esta nova tecnologia adaptativa pode torná-lo automático, expandindo assim o benefício para mais pacientes. Com essa nova tecnologia, "você não precisa ser especialista em tecnologia para fazer isso".
Além disso, o sistema poderia beneficiar pacientes com doença de Parkinson que têm comprometimento cognitivo, os pesquisadores notaram.
O DBS adaptativo que usa o controle neural incorporado em um dispositivo completamente implantável mostrou-se promissor em outros distúrbios do movimento. Outras pesquisas se concentraram em pessoas com síndrome de Tourette (Neuroimage Clin. 2016; 12: 165-172) e tremor essencial (IEEE Trans Neural Syst Rehabil Eng. 2017; 25: 2180-2187).
"Nós sentimos que outras indicações para o DBS, como a depressão maior, poderiam se beneficiar de um sistema de circuito fechado", disse Starr.
"A doença de Parkinson é a condição mais bem entendida que tratamos com o DBS, e vemos essa [tecnologia] como parte de uma plataforma para aplicações mais amplas no futuro", acrescentou.
"Nós demonstramos a viabilidade da DBS adaptativa na DP usando um dispositivo totalmente implantável, com controle de realimentação proporcionado por uma oscilação da banda gama cortical relacionada ao surgimento de discinesia, um efeito adverso comum da terapia com levodopa e da STN DBS", observam os pesquisadores.
"Enquanto a energia total liberada pela estimulação adaptativa foi substancialmente menor que a da estimulação de ciclo aberto, avaliações clínicas cegas confirmaram eficácia semelhante para ambas as abordagens", acrescentam.
Starr e seus colegas estão planejando um teste para avaliar o sistema DBS de ciclo fechado em pacientes com doença de Parkinson que podem se beneficiar mais, incluindo flutuadores frágeis.
Os participantes receberão 1 mês de tratamento com DBS padrão e 1 mês com DBS de ciclo fechado, atribuído de forma aleatória e cega. Em termos de segurança, os pacientes terão um botão em seu controlador para entrar em estimulação de circuito aberto, se necessário.
Primeiros dias
"Estes são os primeiros dias", mas a tecnologia parece promissora, Michael S. Okun, MD, diretor médico da Fundação Parkinson e professor e presidente de neurologia no Centro Fixel de Doenças Neurológicas da Universidade da Flórida em Gainesville, disse ao Medscape Medical Notícias.
"A ideia de captar sinais no cérebro - o que as pessoas chamam de 'biomarcadores elétricos' - para sentir e fornecer estimulação ao cérebro é muito excitante".
Okun concordou que o perfil de efeitos colaterais provavelmente seria melhor com o DBS adaptativo do que com os dispositivos tradicionais, porque evita a necessidade de estimulação contínua.
"Este grupo está usando uma nova tecnologia que foi pioneira - sensoriamento cortical com uma tira. A vantagem é que eles podem ver o que está acontecendo na rede [neural]", acrescentou. "Onde isso realmente afeta os pacientes é onde você pode ter sintomas individuais e atribuí-los a mudanças na rede."
Subsídios do National Institutes of Health e financiamento do Programa de Bolsas Pós-Doutorado da Universidade da Califórnia, da National Science Foundation e do programa de Bolsas de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Defesa Nacional apoiaram o estudo. Starr é um coinventor listado na patente preliminar apresentada pela Universidade da Califórnia em San Francisco. Okun não revelou relações financeiras relevantes.
J Neural Eng. Publicado online em 9 de maio de 2018. Resumo Original em inglês, tradução Google, revisão Hugo. Fonte: MedScape.
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