ثابت شده است که تحریک عمیق مغز (DBS) یک درمان موثر برای بسیاری از بیماران مبتلا به افسردگی مقاوم به درمان است، اما دقیقاً نحوه عملکرد آن مشخص نیست. دانشمندان در سرتاسر جهان در حال رقابت برای نشانگرهای زیستی عینی اثربخشی درمان DBS هستند تا این رویکرد تجربی بتواند بهینه‌سازی، تایید و در بین افراد نیازمند منتشر شود. تحقیقات جدید در 3 نوامبر در روانپزشکی ترجمه، شواهد جدیدی ارائه می دهد که نشان می دهد قرار گرفتن کوتاه مدت حین عمل با تحریکات درمانی در زمان جراحی لانه گزینی باعث ایجاد تغییر سریع و مداوم حالت الکتروفیزیولوژیکی مغز می شود – که با کاهش قدرت بتا اندازه گیری شده در محل تحریک مشخص می شود. این تغییرات حالت مغز حین عمل در افراد فردی دیده می شود و با کاهش قابل توجه و پایدار علائم افسردگی در خارج از اتاق عمل بدون تحریک اضافی مرتبط است و کاهش قدرت بتا را به عنوان یک نشانگر زیستی جدید برای بهینه سازی درمان DBS ایجاد می کند.
داده های ارائه شده از یک مطالعه مشترک در دانشگاه اموری و دانشکده پزشکی Icahn در کوه سینا است. این تحقیق به رهبری هلن اس. میبرگ، MD، پروفسور Mount Sinai در نوروتراپی و مدیر موسس مرکز خانواده Nash برای درمان مداری پیشرفته در کوه سینا، بخشی از کمک مالی در حال انجام موسسات ملی سلامت (NIH) BRAIN Initiative است.
تحریک عمیق مغز توسط سازمان غذا و داروی ایالات متحده برای درمان لرزش اساسی، بیماری پارکینسون، صرع و اختلال وسواس فکری- جبری تایید شده است. این یک روش جراحی مغز و اعصاب است که شامل قرار دادن یک محرک عصبی (گاهی اوقات به عنوان ضربان ساز مغزی شناخته می شود) است که تکانه های الکتریکی با فرکانس بالا را از طریق الکترودهای کاشته شده در عمق مغز به مناطق خاصی که مسئول علائم هر اختلال هستند ارسال می کند. در حالی که هنوز یک درمان آزمایشی است، DBS سینگولیت ساب کالوسال (SCC، ناحیه 25)، ناحیه ای از مغز که نقش مهمی در افسردگی دارد، بارها به عنوان یک مداخله امیدوارکننده برای بیماران مبتلا به افسردگی مقاوم به درمان نشان داده شده است. .
تغییرات رفتاری حاد و پاسخ ضد افسردگی طولانی مدت را می توان به طور قابل اعتمادی با تحریک این مدار افسردگی با هدف جراحی مشخص و با استفاده از راهنمایی تصویربرداری عصبی فردی ایجاد کرد. در حالی که اثربخشی بالینی DBS در طول شش ماه درمان به طور مکرر نشان داده شده است، تفاوت هایی در جدول زمانی بهبودی در بیماران مختلف وجود دارد. درک مکانیسم‌های این اثرات رفتاری سریع و تکرارپذیر اولیه و نقش آنها در پیش‌بینی مسیرهای پاسخ طولانی‌مدت حیاتی‌تر، کلید درمان مؤثر و طراحی مطالعات آینده خواهد بود.
آلیسون سی واترز گفت: “چیزی که ما دریافتیم این بود که در عرض چند دقیقه پس از تحریک در داخل اتاق عمل، تغییری در ریتم بتا مغز ایجاد شد. بیمارانی که تغییرات بزرگ‌تری نشان دادند سپس در یک هفته پس از جراحی تسکین بیشتری از افسردگی خود داشتند.” دکترا، استادیار روانپزشکی و علوم اعصاب، در Icahn Mount Sinai و نویسنده اول مقاله. ریتم بتا به طور معمول با تصمیم مغز در مورد توقف یا ادامه دادن یک دوره عمل مرتبط است، به همین دلیل است که متخصصان مغز و اعصاب برای درمان اختلالات حرکتی، بتا را با DBS هدف قرار می دهند. ما سیگنال واضحی برای هدف قرار دادن با DBS نداشته ایم. برای افسردگی، اما اکنون می‌توانیم در مورد چگونگی عملکرد سیگنال بتا در این زمینه حدس بزنیم: رها شدن ترمز که باعث خستگی و کندی می‌شود، یا قطع کردن یک چرخه عادی افکار متمرکز بر خود منفی.
محمد سندی، کارشناسی ارشد، کاندیدای دکترا در گروه مهندسی زیست پزشکی دانشگاه اموری گفت: «ما توانستیم از یادگیری ماشینی و رویکردهای هوش مصنوعی قابل توضیح برای کشف تغییرات ناشناخته (پنهان) در وضعیت مغز استفاده کنیم که تغییرات رفتاری آشکاری را که قبلاً مشاهده شده بود توضیح دهد. و موسسه فناوری جورجیا و نویسنده اول مقاله.
هشت بیمار افسردگی مقاوم به درمان در طول جراحی کاشت سرب DBS خود در اتاق عمل ضبط الکتروفیزیولوژیک شدند. با استفاده از مدل‌های تراکتوگرافی خاص بیمار قبل از جراحی، محققان هدف “بهینه” را در SCC برای قرار دادن سرب شناسایی کردند. سپس تحریک در طی یک ساعت در اتاق عمل تحویل داده شد در حالی که پتانسیل‌های میدان موضعی (LFPs) – سیگنال‌های الکتریکی بین نورون‌های اعماق مغز – به طور همزمان ثبت شد. متعاقباً از یک روش طبقه‌بندی یادگیری ماشین برای تمایز بین LFPهای داخل جمجمه‌ای که در ابتدا ثبت شده‌اند (تحریک ساده) و پس از اولین مواجهه با تحریک در داخل اتاق عمل استفاده شد. ورودی‌های طیفی (تتا، 4-8 هرتز؛ آلفا، 9-121 هرتز، بتا، 13-30 هرتز) به مدل سپس از نظر اهمیت موفقیت طبقه‌بندی‌کننده ارزیابی شدند و به‌عنوان پیش‌بینی‌کننده پاسخ ضد افسردگی مورد آزمایش قرار گرفتند. کاهش 45.6 درصدی در نمرات افسردگی پس از یک هفته مشاهده شد و این پاسخ ضد افسردگی اولیه با کاهش قدرت بتا SCC LFP مرتبط بود که بیشتر به موفقیت طبقه‌بندی کننده کمک کرد.
دکتر میبرگ گفت: ما معمولاً فکر می‌کنیم که درمان افسردگی هفته‌ها تا ماه‌ها طول می‌کشد تا تغییرات پایدار و معنی‌داری در ویژگی‌های بالینی اصلی بیماری نشان داده شود. “این مطالعه تغییرات قابل تکرار و ثابتی را در بازخوانی مغز در اولین دقایق تحریک بهینه در اتاق عمل در بیماران جداگانه نشان می‌دهد. این درک مکانیکی جدیدی از “سوئیچ افسردگی” ارائه می‌کند که بیمار را از حالت درد روانی پایدار خارج می‌کند. بی تحرکی برای تسکین و ظرفیت تجدید شده برای حرکت و درگیری.”
دکتر جان نگای، مدیر ابتکار مغز NIH گفت: «این تحقیق به افرادی که با افسردگی دست و پنجه نرم کرده‌اند، از طریق پیشرفت‌های فناوری موجود، احساس امید می‌کند». ما از طریق این اکتشافات در حال برداشتن گام‌های بزرگی برای درک بهتر شرایط ناتوان‌کننده مغز و سلامت روان هستیم و مشتاقانه منتظریم ببینیم که چگونه تحریک عمیق مغز به بهبود زندگی مردم ادامه می‌دهد.»
مطالعاتی که به ردیابی این نشانگرهای زیستی حالت مغزی در طول درمان مداوم DBS ادامه می‌دهند، در مرکز خانواده نش برای درمان‌های پیشرفته در کوه سینا غرب در نیویورک ادامه دارد. فاز دوم این کمک هزینه 5 ساله NIH BRAIN Initiative در حال حاضر در حال جذب افراد جدید است.