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Usando la stimolazione cerebrale profonda per mappare le aree del cervello si sono identificati i siti dove agire per trattare morbo di Parkinson, distonia, disturbo ossessivo-compulsivo e sindrome di Tourette.
I circuiti frontali del cervello svolgono un ruolo fondamentale nel controllo delle funzioni motorie, cognitive e comportamentali.
L’interruzione dei circuiti fronto-sottocorticali, che collegano la corteccia frontale nel prosencefalo con i gangli della base situati più in profondità, può provocare una serie di disturbi neurologici.
Non è chiaro, tuttavia, quali connessioni siano associate a quali disfunzioni.
Per far luce su questo problema e aiutare a identificare potenziali bersagli terapeutici, un team di ricerca internazionale ha utilizzato la stimolazione cerebrale profonda (DBS) per mappare i circuiti associati a quattro diversi disturbi cerebrali.
La DBS è una terapia invasiva in cui elettrodi impiantati chirurgicamente modulano le reti cerebrali mediante stimolazione elettrica delle regioni bersaglio.
Uno di questi bersagli – il nucleo subtalamico – è di particolare interesse in quanto riceve input dall’intera corteccia frontale ai gangli della base.
In effetti, è stato dimostrato che la stimolazione elettrica del nucleo subtalamico allevia i sintomi di diversi disturbi cerebrali.
Per ogni disturbo, hanno mappato gli effetti della stimolazione a livello subtalamico in tutta la coorte per identificare i siti associati alla stimolazione più benefica.
Questi “punti deboli” della DBS differivano nella posizione sul nucleo subtalamico per i quattro disturbi.
Successivamente, i ricercatori hanno mappato gli effetti di stimolazione sui circuiti fronto-sottocorticali, consentendo loro di identificare quali circuiti cerebrali erano diventati disfunzionali (e potevano essere presi di mira per il trattamento) in ciascun disturbo.
I circuiti che hanno beneficiato maggiormente della stimolazione (indicati come “linee dolci”) includevano proiezioni dalle cortecce sensomotorie per la distonia, la corteccia motoria primaria per la TS, l’area motoria supplementare per il PD e le cortecce ventromediali prefrontali e cingolate anteriori per il disturbo ossessivo compulsivo.
“Siamo stati in grado di utilizzare la stimolazione cerebrale per identificare e indirizzare con precisione i circuiti per il trattamento ottimale di quattro diversi disturbi”, afferma Horn in un comunicato stampa.
“In termini semplificati, quando i circuiti cerebrali diventano disfunzionali, possono agire come freni per le specifiche funzioni cerebrali che il circuito di solito svolge. L’applicazione del DBS può rilasciare il freno e può in parte ripristinare la funzionalità.”
Questi modelli di ottimizzazione specifici per la malattia hanno il potenziale per guidare i futuri trattamenti clinici.
Per confermare questa capacità, i ricercatori hanno eseguito ulteriori esperimenti utilizzando dati indipendenti.
Hanno convalidato i modelli di ottimizzazione del PD e del disturbo ossessivo compulsivo (selezionati in base alla disponibilità dei pazienti) in due ulteriori gruppi retrospettivi di 32 e 35 pazienti, rispettivamente.
In questi pazienti aggiuntivi, i ricercatori hanno utilizzato il livello di sovrapposizione tra i volumi di stimolazione e il rispettivo modello di semplificazione per stimare i risultati clinici.
Per entrambi i disturbi, hanno osservato una buona corrispondenza tra le stime e i miglioramenti dei sintomi.
I ricercatori hanno anche eseguito tre esperimenti prospettici utilizzando i circuiti identificati per migliorare il beneficio del trattamento.
Per due pazienti, hanno riprogrammato i loro impianti DBS per massimizzare la sovrapposizione dei volumi di stimolazione con il rispettivo modello di semplificazione.
Il primo paziente, un uomo di 67 anni con Parkinson, aveva beneficiato di una riduzione del 60% dei sintomi dopo il trattamento clinico convenzionale con DBS.
La stimolazione ottimizzata basata su parametri guidati dalla fluidità ha migliorato ulteriormente questo beneficio del trattamento, con una riduzione del 71% dei sintomi.
Nel secondo caso, una donna di 21 anni con disturbo ossessivo compulsivo grave resistente al trattamento, un mese dopo la riprogrammazione DBS basata su semplificazione ha sperimentato una riduzione del 37% dei sintomi ossessivo-compulsivi globali, rispetto a una riduzione dei sintomi del 17% in base ai parametri di stimolazione clinica.
Infine, il team ha impiantato un paio di elettrodi subtalamici per trattare un uomo di 32 anni che soffriva di disturbo ossessivo compulsivo resistente al trattamento dall’età di 18 anni.
Quattro settimane dopo l’intervento chirurgico, con la DBS informata dai modelli di semplificazione, ha riportato una riduzione del 77% dei sintomi ossessivo-compulsivi globali, con miglioramenti osservati entro un giorno dall’attivazione della DBS.
Immagine: Barbara Hollunder
