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Immagine Simbolica Elettroencefalogramma

 

La stimolazione cerebrale profonda o DBS è indicata per il trattamento di molte malattie neurologiche non definitivamente curabili come il morbo di Parkinson, la sindrome di Tourette e il disturbo ossessivo compulsivo. È stata utilizzata anche in studi sperimentali per il trattamento della depressione maggiore, per il recupero dall'ictus e per diverse altre condizioni. La DBS rappresenta un trattamento largamente applicabile per molte malattie neurologiche, ma può essere invasiva e costosa, e questo ne può limitare l'uso di alcune popolazioni. Un articolo pubblicato di recente su Cell descrive un nuovo metodo che ha il potenziale di cambiare completamente il modo con cui viene applicata la DBS.

Ci sono diversi modi con cui è possibile effettuare la stimolazione cerebrale profonda, ciascuno con i propri vantaggi e svantaggi. Un metodo richiede che un elettrodo venga chirurgicamente inserito nella regione interessata del cervello, in modo da stimolare con precisione delle cellule specifiche. Con un altro metodo meno invasivo si mette l'elettrodo in posizione più superficiale e viene applicata una stimolazione transcorticale, in modo da influenzare più cellule interessate in una determinata patologia. La questione dell'utilizzo della DBS riguarda quindi soprattutto il compromesso fra invasività e precisione, il che può influenzare il recupero del paziente o la qualità della sua vita. Utilizzando un modello di topi ed una profonda comprensione della fisica, i ricercatori hanno sviluppato un metodo chiamato "interferenza temporale", che fornisce accuratezza e minima invasività.

Precedenti ricerche avevano dimostrato che alcuni neuroni vengono disattivati in risposta a frequenze specifiche di stimolazione elettrica. Questo significa che ci sono frequenze troppo elevate o troppo basse per ottenere qualsiasi risposta da parte di un neurone. I ricercatori hanno scoperto che quando due campi elettromagnetici con frequenze leggermente diverse interferiscono, si crea un terzo campo elettromagnetico con una frequenza inferiore denominata "frequenza di modulazione dell'involucro". Questa frequenza di modulazione dell'involucro, in funzione delle prime due frequenze interferenti del campo elettromagnetico, agisce in un intervallo che può stimolare i neuroni. Ad esempio, le frequenze di 2 kHz e 2,01 kHz sono troppo elevate per stimolare i neuroni, ma i campi elettromagnetici che creano queste frequenze interferiscono fra loro, così si forma una frequenza di modulazione dell'involucro di 0,01 kHz o 10 Hz. Questa è la base dell'interferenza temporale.

I ricercatori hanno testato tutto ciò in primo luogo sui neuroni somatosensori e corticali motori, che si trovano in aree superficiali del cervello vicino al cranio. Registrando le emissoni bioelettriche dei neuroni target e analizzando i biomarcatori delle cellule vicine, i ricercatori hanno scoperto che questo metodo è in grado di fornire stimolazioni accurate alle cellule bersaglio senza influenzare le cellule circostanti. Ulteriori analisi hanno rivelato che non ci sono stati cambiamenti a lungo termine anche nelle celle non target o non bersaglio.

Poiché molte malattie neurologiche, come la malattia di Parkinson, coinvolgono aree cerebrali profonde, i ricercatori hanno valutato se questa frequenza di modulazione dell'involucro possa essere effettuata nell'ippocampo dei topi, ubicato più in profondità nel cervello. Spostando gli elettrodi sono stati in grado di spostare la posizione così come la frequenza e l'ampiezza della frequenza di modulazione dell'involucro. Fatto ancora più interessante, quando gli elettrodi venivano mantenuti in posizione ma la frequenza e l'ampiezza della modulazione dell'involucro erano modificati direttamente, sono stati in grado di muovere la posizione della stimolazione della modulazione dell'involucro. Questa è una scoperta molto importante perché gli elettrodi in movimento fisico sono molto invasivi rispetto alla semplice modifica della frequenza che essi generano. Occorre fare ulteriori ricerche per verificare i risultati e valutare se questa tecnica sia applicabile al cervello umano. Indipendentemente dal fatto che questo studio sia ancora nelle prime fasi sperimentali, si tratta di un passaggio affascinante e importante nella progressione della DBS come terapia per molti disturbi neurologici.

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