Yeni sinirbilim atılımı: İnvaziv olmayan stimülasyon tekniği, derin beyin yapılarını modüle eder

Yeni sinirbilim atılımı: İnvaziv olmayan stimülasyon tekniği, derin beyin yapılarını modüle eder

Çığır açan bir çalışmada, bilim insanları derin beyin aktivitesini modüle etmek için yeni bir noninvazif beyin uyarım tekniğini başarıyla kullandılar ve bu da özellikle yaşlı yetişkinlerde motor öğrenmenin artmasına yol açtı. Nature Neuroscience'da yayınlanan bu bulgunun, beyin fonksiyonunun anlaşılmasında önemli sonuçları vardır ve çeşitli beyin bozuklukları için yeni tedavilerin önünü açabilir.

Bu çalışmadan önce bilim insanları, motor öğrenme için hayati öneme sahip olan striatum gibi derin beyin yapılarını incelemek için öncelikli olarak invaziv yöntemler veya daha az hedefe yönelik invazif olmayan teknikler kullanıyorlardı. Bu geleneksel yöntemler ya cerrahi prosedürler gerektiriyordu ya da üstlerindeki alanları etkilemeden daha derin beyin bölgelerini spesifik olarak hedef alamıyordu. Bu sınırlamaların farkında olan araştırmacılar, motor öğrenme süreçlerini daha iyi anlamak ve potansiyel olarak iyileştirmek amacıyla bu derin beyin bölgelerini uyarmanın invaziv olmayan ancak kesin bir yolunu aradılar.

EPFL Yaşam Bilimleri Okulu'nda Defitchech Klinik Nöromühendislik Kürsüsü'nü yürüten çalışma yazarı Friedhelm Hummel, "Zihinsel bozukluklar topluma kişisel ve finansal bir yük getiriyor, hastaları ve ailelerini etkiliyor ve AB'de yılda yaklaşık 1 trilyon Euro'ya mal oluyor" dedi. .

"Beynin karmaşıklığı ve zihinsel semptomlar nedeniyle bu hastalıklara yönelik etkili tedaviler geliştirmek hâlâ zorlu. Mevcut tedavi yaklaşımları, örneğin psikotrop ilaçlar, nörobilim ve nöroteknolojideki son gelişmelere dayanmamaktadır, sınırlı etkinliğe sahiptir ve yan etkileri vardır. Şizofreni, felç, demans, bağımlılık veya depresyon gibi önemli bir zihinsel bozukluğu olan hastaların yarısından fazlasında ortaya çıkan, mevcut tedavi yaklaşımlarına direnç gösteren semptomlar özellikle endişe vericidir."

Hummel, "Bu karşılanmayan ihtiyacın karşılanması, yeni bir bakış açısı ve yenilikçi çözümler gerektiriyor" dedi. "Bu bozukluklar ve ilgili semptomlar, striatum veya hipokampus gibi beynin derinliklerindeki bu ağların çekirdek yapılarıyla patolojik beyin ağı etkileşimleriyle temsil edilir. Dolayısıyla bu yapılar, nöromodülasyona dayalı girişimsel stratejiler için potansiyel olarak umut verici hedeflerdir."

"Mevcut nöroteknoloji, TMS gibi mevcut invazif olmayan yaklaşımların sınırlamaları nedeniyle bu alanları yalnızca invaziv olarak hedeflememize olanak tanıyor. Ancak invaziv yaklaşımlar çeşitli yan etki risklerini taşır ve özellikle ruh sağlığı bozukluklarında kabul edilebilirlik sorunu yaşar. Bu nedenle, zihinsel sağlık bozukluklarında karşılanmayan bu semptomlar için yeni tedavi stratejilerinin önünü açmak amacıyla özellikle bu derin beyin bölgelerini hedef alan yeni, invaziv olmayan nöroteknolojiler geliştirmek kritik önem taşıyor."

Hummel, PsyPost'a şunları söyledi: "Mevcut transkraniyal temporal girişim elektriksel stimülasyonu (tTIS) kavramı, bahsedilen bu boşluğu ve eksiklikleri gidermemize olanak sağlayabilir, bu nedenle bu konuyu bir dizi çalışmada ele aldık." "Bu amaçla, felç, bağımlılık, anksiyete, depresyon veya Parkinson spektrumu gibi nörodejeneratif bozukluklar gibi çeşitli nörolojik ve psikiyatrik bozuklukların patofizyolojisinde ve iyileşmesinde rol oynayan temel bir alan olduğu için striatumu hedef olarak seçtik."

Çalışma iki deneye bölünmüş 45 sağlıklı katılımcıyı içeriyordu. İlk deney, sıralı parmak vurma görevi gerçekleştirirken fonksiyonel manyetik rezonans görüntüleme (fMRI) uygulanan 15 genç yetişkini içeriyordu. Araştırmacılar, bu görev sırasında striatal aktiviteyi modüle etmek için tTIS'yi kullandılar ve insan katılımcılarının beyin aktivitesini değiştirmek için "teta patlaması" olarak bilinen bir dizi elektrik darbesini kullandılar.

İkinci deneyde araştırma ekibi hem yaşlı (ortalama yaş 66) hem de genç yetişkinleri (ortalama yaş 26) içeriyordu. Tekniğin etkilerinin farklı yaşlar ve eğitim protokolleri arasında tutarlı olup olmadığını test etmek için tTIS altında benzer görevleri gerçekleştirdiler, ancak daha uzun görev blokları ve daha kısa genel eğitim süresiyle.

İlk deneyde araştırmacılar, beyin uyarımının, parmakla vurma görevi sırasında beynin motor öğrenmeyle ilgili bir bölgesi olan putamenlerde aktivitenin artmasına yol açtığını buldular. Bu etki, striatumun başka bir kısmı olan kaudattan ziyade putamenlerde daha belirgindi. Özellikle putamenlerdeki artan aktivite, motor görevdeki performansın artmasıyla ilişkilendirildi. Ayrıca uyarımın, talamus ve tamamlayıcı motor alanı gibi bölgeler de dahil olmak üzere beynin motor ağını etkilediğini gözlemlediler.

Hummel, "Artık derin beyin yapılarının nöromodülasyona tabi tutulabileceğine, yani beyin aktivitesinin değiştirilebileceğine ve davranışların müdahalesiz bir şekilde geliştirilebileceğine dair ilk kanıt var" diye açıkladı. "Bu, striatum veya hipokampus gibi derin beyin yapılarının Alzheimer hastalığı, felç, travmatik beyin hasarı, depresyon, bağımlılık, anksiyete gibi durumlarda temel bir rol oynadığı zihinsel sağlık bozuklukları için tamamen yeni müdahale stratejilerinin yolunu açabilir. hareket bozuklukları. Dahası, beyin işleyişini ve özellikle de insanlarda derin beyin yapılarının rolünü daha iyi anlamanın yollarını sunuyor.”

İkinci deneyde beyin uyarımının etkisi özellikle yaşlı yetişkinler arasında anlamlıydı. Yaşlı grup, genç katılımcılarla karşılaştırıldığında beyin stimülasyonu sırasında motor görevde daha önemli bir gelişme gösterdi. Bu bulgu, tekniğin özellikle motor öğrenme kapasitesi düşük olan yaşlı bireyler için özellikle faydalı olabileceğini düşündürmektedir.

Hummel, PsyPost'a "Sağlıklı yaşlılarda bulduğumuz etkiler şaşırtıcı derecede güçlüydü" dedi. "30 dakikadan kısa bir eğitim süresi boyunca yapılan stimülasyon, plasebo durumuna kıyasla %30'dan fazla bir iyileşmeye yol açtı."

Ancak bazı uyarılara dikkat etmek önemlidir. Tekniğin başarısı göreve bağlı beyin aktivitesinin varlığına bağlıydı. Başka bir deyişle, stimülasyon dinlenme süreleri sırasında değişikliklere neden olmadı. Bu özgüllük, beyin uyarımının aktif öğrenme süreçleriyle birlikte en iyi şekilde çalıştığını gösterir. Ayrıca çalışma öncelikle kısa vadeli etkilere odaklandı ve uzun vadeli etkiler belirsizliğini koruyor.

"Altta yatan mekanizmanın daha iyi anlaşılması, stimülasyonun bireye göre kişiselleştirilmesi, stimülasyonun daha iyi topografik çözünürlüğü, tedavi yanıtını tahmin etmeye olanak tanıyan biyobelirteçler ve en önemlisi klinik çeviri gibi gelecek çalışmalarda ele alınması gereken birkaç açık soru var. (Bu konuda çalışmalar devam ediyor) dedi Hummel.

Maximilian J. Wessel, Elena Beanato, Traian Popa, Fabienne Windel, Pierre Vassiliadis, Pauline Menoud, Valeriia Beliaeva, Ines R tarafından yazılan "İnsan striatumunun noninvaziv teta-burst uyarımı striatal aktiviteyi ve motor beceri öğrenimini artırır" başlıklı çalışma Violante, Hedjoudje Abderrahmane, Patrycja Dzialecka, Chang-Hyun Park, Pablo Maceira-Elvira, Takuya Morishita, Antonino M. Cassara, Melanie Steiner, Nir Grossman, Esra Neufeld ve Friedhelm C. Hummel.

Kaynak: PsyPost