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# Ciencias de la Salud# Neurología

Avances en el tratamiento del Parkinson

La investigación busca mejorar la estimulación cerebral profunda para un mejor control motor en pacientes con Parkinson.

Srdjan Sumarac, K. A. Spencer, A. Boogers, D. B. J. Crompton, L. A. Steiner, L. Zivkovic, Y. Buren, A. M. Lozano, S. K. Kalia, W. D. Hutchison, A. Fasano, L. Milosevic

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Tratamiento delTratamiento delParkinson: Un nuevoenfoquepacientes.profunda para mejores resultados en losMejorando la estimulación cerebral
Tabla de contenidos

La enfermedad de Parkinson es un trastorno cerebral que afecta progresivamente el movimiento. Las personas con esta condición a menudo experimentan movimientos lentos o reducidos, conocidos como síntomas hipocinéticos. Esto sucede principalmente debido a la pérdida de células cerebrales específicas que producen dopamina, una sustancia química que ayuda a controlar el movimiento. En particular, los Ganglios Basales, un grupo de estructuras en el cerebro, son responsables de coordinar el movimiento, y los cambios en esta área conducen a los síntomas que se ven en el Parkinson.

Ganglios Basales y Su Función

Los ganglios basales están compuestos por varias regiones interconectadas que trabajan juntas para regular el control motor. En un cerebro sano, la vía directa ayuda a facilitar el movimiento, mientras que la vía indirecta ayuda a inhibir movimientos innecesarios. En la enfermedad de Parkinson, la pérdida de neuronas productoras de dopamina afecta estas vías. Esto resulta en una actividad reducida en la vía directa y una mayor actividad en la vía indirecta, lo que puede llevar a una inhibición excesiva del tálamo, la parte del cerebro que transmite señales a las áreas motoras en la corteza. Este desequilibrio es lo que contribuye a las dificultades de movimiento experimentadas por las personas con Parkinson.

Estimulación cerebral profunda como Tratamiento

La estimulación cerebral profunda (DBS) es un tratamiento para la enfermedad de Parkinson que implica la entrega de impulsos eléctricos a áreas específicas del cerebro. En concreto, puede estimular el núcleo subtalámico (STN) o el globo pálido interno (GPi). La estimulación tiene como objetivo ayudar a manejar los Síntomas motores de la enfermedad de Parkinson. Si bien se ha demostrado que la DBS es efectiva, hay algunas desventajas. Los pacientes pueden experimentar efectos secundarios, y la batería utilizada para la estimulación puede agotarse rápidamente, lo que significa que puede necesitar ser reemplazada con más frecuencia.

Necesidad de Mejores Estrategias

Dadas las limitaciones de las técnicas actuales de DBS, hay una necesidad de nuevos métodos que puedan proporcionar un alivio efectivo de los síntomas mientras son más eficientes en términos de duración de la estimulación y uso de batería. Los investigadores están buscando nuevas técnicas para hacer que la DBS sea más efectiva, incluyendo opciones que permitan patrones de estimulación más personalizados. Un área prometedora de investigación es la DBS de bucle cerrado impulsada por neuroretroalimentación, que está diseñada para ajustar la estimulación en función de la retroalimentación en tiempo real del cerebro.

Explorando Cambios a Largo Plazo en la Función Cerebral

Una nueva idea que se está explorando es el potencial de cambios a largo plazo en la actividad cerebral, lo que podría ayudar a restaurar un equilibrio más natural en los circuitos de los ganglios basales. La teoría sugiere que mejorar la actividad de ciertas vías en el cerebro podría conducir a mejoras duraderas en el control del movimiento, incluso después de que la estimulación haya cesado.

Los investigadores creen que aumentar la actividad de las vías inhibidas en los ganglios basales puede llevar a un mejor control de los síntomas motores. En concreto, están observando dos vías: la vía directa desde el estriado hasta el GPi y la vía indirecta desde el GPe hasta el STN. Al aumentar la efectividad de las vías inhibidas, podría ser posible reducir la actividad excesiva que caracteriza la enfermedad de Parkinson.

Mecanismos Detrás de los Cambios a Largo Plazo

Las investigaciones han demostrado que activar estas vías puede llevar a un fenómeno conocido como Potenciación a Largo Plazo (LTP). La LTP es un aumento duradero en la fuerza sináptica que ocurre cuando se aplican ciertos tipos de estimulación eléctrica. En pocas palabras, es una forma de "entrenar" al cerebro para que sea más efectivo en procesar señales.

En el contexto de la enfermedad de Parkinson, los investigadores están probando si tipos específicos de estimulación cerebral pueden aumentar la efectividad de las vías directa e indirecta. Si tienen éxito, esto podría llevar a un mejor movimiento en general y a una reducción de los síntomas.

Reuniendo Datos a Través de Cirugías

Para entender mejor los efectos de la estimulación en la actividad cerebral y el control motor, los investigadores están realizando estudios durante cirugías para DBS. Durante estos procedimientos, se colocan electrodos en el cerebro, lo que permite a los investigadores medir la actividad cerebral en respuesta a diferentes tipos de estimulación eléctrica mientras los pacientes realizan tareas motoras. Estos datos ayudan a determinar cuán efectivas son las diferentes configuraciones de estimulación y si conducen a mejoras en el control del movimiento.

Resultados de los Estudios Iniciales

En los estudios iniciales, los investigadores encontraron que estimular el GPi resultó en mejoras significativas en la actividad cerebral y el desempeño motor. Específicamente, observaron que un breve estallido de estimulación a alta frecuencia llevó a un aumento de la actividad en las vías inhibitorias, lo que se correlaciona con mejoras en los movimientos de las manos. Sin embargo, una estimulación similar en el STN no produjo los beneficios esperados, lo que indica que diferentes partes del cerebro pueden responder de manera diferente a la estimulación.

Entendiendo el Impacto de la Frecuencia de Estimulación

La frecuencia de estimulación parece ser un factor crucial. En los estudios realizados, se probaron diferentes frecuencias para ver cuáles producían cambios duraderos en la actividad cerebral y el desempeño motor. Si bien la estimulación del GPi a ciertas frecuencias mostró resultados prometedores, la estimulación del STN no produjo efectos consistentes, lo que sugiere que podrían ser necesarias más ajustes en los protocolos de estimulación.

Consideraciones Clínicas y Direcciones Futuras

Al considerar cómo mejorar el tratamiento para la enfermedad de Parkinson, entender el momento de los cambios en los síntomas en respuesta a la estimulación es vital. Síntomas como los temblores pueden responder rápidamente a los cambios de estimulación, mientras que otros síntomas como la bradicinesia tardan más en mostrar efectos. Esta información puede ayudar a guiar las estrategias de tratamiento y mejorar la atención al paciente.

Mirando hacia el futuro, el objetivo es crear patrones de estimulación que proporcionen beneficios duraderos mientras minimizan los efectos secundarios. Al refinar el enfoque de la estimulación y usar información obtenida de estudios en animales, los investigadores esperan desarrollar nuevos métodos que mejoren los resultados para los pacientes.

Conclusión

El camino para mejorar el tratamiento de la enfermedad de Parkinson a través de la estimulación cerebral profunda sigue en marcha. Al estudiar los efectos de la estimulación en la actividad cerebral y la función motora, los investigadores están trabajando para desarrollar protocolos más efectivos y eficientes que puedan llevar a mejoras duraderas en la calidad de vida de los pacientes. La investigación y exploración continuas en esta área son esenciales para descubrir nuevos métodos que puedan gestionar mejor la enfermedad de Parkinson y condiciones neurológicas similares.

Fuente original

Título: Modulation of inhibitory synaptic plasticity for restoration of basal ganglia dynamics in Parkinson's disease

Resumen: IntroductionParkinsons disease is characterized, in part, by hypoactivity of both direct pathway inhibitory projections from striatum to the globus pallidus internus (GPi) and indirect pathway inhibitory projections from globus pallidus externus (GPe) to the subthalamic nucleus (STN), giving rise to disrupted basal ganglia circuit activity. In this study, we explored the use of intracranial stimulation for eliciting long-term potentiation (LTP) of each of these pathologically underactive inhibitory projections for the restoration of basal ganglia circuit dynamics and amelioration of motor symptoms. MethodsData were collected from a total of 31 people with Parkinsons disease (42 hemispheres). During deep brain stimulation (DBS) surgery, we assessed microelectrode stimulation-induced changes to inhibitory evoked field potentials (fEP) and hand kinematics before versus after a 40-second train of high-frequency stimulation (HFS) in the GPi (n = 7, 11 sites at 100 Hz) and STN (n = 10, 14 sites at 100 Hz; n = 4, 7 sites at 180 Hz). Additionally, we assessed changes to beta oscillations and hand kinematics in people with chronic DBS implants in the GPi (n = 6 at 125 Hz) and STN (n = 4 at 180 Hz). ResultsIntraoperatively, increases in fEP amplitude (p = 0.002) and improved motor performance (p = 0.003) were observed after 100 Hz HFS in the GPi; while in STN, HFS did not potentiate fEPs (p = 0.589) or improve motor performance (p = 0.460) (similar results yielded for 180 Hz in STN). Similarly, extraoperative GPi-DBS produced suppression of beta power (p=0.096) and motor improvement (p = 0.077) before versus after HFS at 125 Hz; while STN-DBS at 180 Hz did not significantly affect beta power (p = 0.267) or motor performance (p=0.850). InterpretationOur findings support that LTP-like effects in GPi may produce motor improvements that extend beyond stimulation cessation, aligning with optogenetic studies showing long-lasting motor recovery through periodic D1-striatal activation in rodents. The lack of effects in STN suggests that stimulation paradigms may require optimization for effective LTP induction. These findings nevertheless highlight the potential of LTP-based strategies for sustained therapeutic benefits in Parkinsons disease, warranting further investigation into periodic stimulation paradigms for optimizing DBS efficacy and side effect profiles.

Autores: Srdjan Sumarac, K. A. Spencer, A. Boogers, D. B. J. Crompton, L. A. Steiner, L. Zivkovic, Y. Buren, A. M. Lozano, S. K. Kalia, W. D. Hutchison, A. Fasano, L. Milosevic

Última actualización: 2024-08-10 00:00:00

Idioma: English

Fuente URL: https://www.medrxiv.org/content/10.1101/2024.08.09.24311371

Fuente PDF: https://www.medrxiv.org/content/10.1101/2024.08.09.24311371.full.pdf

Licencia: https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/

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