Nova técnica de estímulo cerebral pode ajudar pessoas com Parkinson

06 de Junho de 2017 - Nova técnica de estímulo cerebral pode ajudar pessoas com Parkinson.

Avanços na estimulação cerebral: transformando como os neurocientistas estudam o cérebro

Nov 15, 2017 | Os avanços na estimulação cerebral estão transformando a forma como os neurocientistas estudam o cérebro e orientam abordagens inovadoras para o tratamento da doença. Novas estratégias reveladas na Neuroscience 2017 oferecem meios mais seguros e direcionados para estudar a função cerebral, melhorar a memória e tratar distúrbios neurológicos e psiquiátricos. Os resultados foram apresentados na Neuroscience 2017, a reunião anual da Society for Neuroscience e a maior fonte mundial de notícias emergentes sobre ciência e saúde do cérebro.

A capacidade de afetar a atividade cerebral ajuda os cientistas a investigar a função do cérebro e tratar a desregulação que está subjacente a distúrbios neuropsiquiátricos, como a doença de Parkinson. A estimulação cerebral profunda usa um eletrodo implantado no cérebro para ativar regiões específicas, enquanto outras técnicas, como a estimulação magnética transcraniana e a ultra-sonografia transcranial, fornecem sinais de fora da cabeça para estimular o cérebro sem necessidade de cirurgia. À medida que as capacidades técnicas dessas abordagens melhoram, os cientistas estão explorando seu potencial para alcançar áreas mais profundas no cérebro, fornecer estimulação personalizada e estudar e tratar doenças de novas maneiras.

Novas descobertas mostram que:

- A estimulação magnética transcranial melhora o quão bem os adultos mais velhos recuperam os locais dos objetos, fornecendo um caminho possível para limitar a perda de memória relacionada à idade (John A. Walker, resumo 168.05).

- A ultra-sonografia centrada no transcraniano afeta regiões profundas do cérebro e influencia o comportamento dos primatas, sugerindo seu potencial uso no tratamento de transtornos neurológicos (Jan Kubanek, resumo 647.04).

- Um fone de ouvido portátil pode atingir o ultra-som focado em transcrania para excitar regiões cerebrais profundas em ovelhas, um primeiro passo para estimular regiões específicas do cérebro em animais acordados e em movimento (Seung-Schik Yoo, abstract 647.06).

- Um sistema de estimulação cerebral que simultaneamente monitora e ativa neurônios em camundongos permite o controle mais direcionado da atividade cerebral com base em mudanças neurais em tempo real (Noah Young, abstract 437.08).

- Um dispositivo de estimulação de cérebro profundo adaptável pode auto-ajustar seu nível de estimulação com base na gravidade do movimento involuntário na doença de Parkinson, permitindo um melhor gerenciamento de sintomas e efeitos colaterais (Nicole C. Swann, resumo 211.21).

"Os avanços apresentados hoje ajudam a expandir o que é possível com a estimulação cerebral", disse a moderadora da conferência de imprensa Helen Mayberg, MD, da Emory University School of Medicine, pioneira no uso da estimulação cerebral profunda para a depressão resistente ao tratamento. "A gama de técnicas e os avanços de neurociência apresentados não só fornecem novas estratégias de tratamento potenciais para nossos distúrbios neurológicos e psiquiátricos mais graves, mas também abrem a porta para novas formas de ver e investigar o cérebro para melhorar nossa compreensão de sentimentos, pensamentos e ações ".

Este artigo foi republicado a partir de materiais fornecidos pela The Society for Neuroscience. Nota: o material pode ter sido editado para comprimento e conteúdo. Para mais informações, entre em contato com a fonte citada. Original em inglês, tradução Google, revisão Hugo. Fonte: Technology Networks. Veja mais aqui: 26 mars 2018 - Parkinson : nouvel espoir à l’Université de Tel-Aviv.

Um método não invasivo para estimulação cerebral profunda - Os eletrodos colocados no couro cabeludo podem ajudam pacientes com doença cerebral

Uma estimulação TI excita uma área no hipocampo de rato, mostrada em verde claro através da rotulação de c-fos. Crédito: Nir Grossman, Ph.D., Suhasa B. Kodandaramaiah, Ph.D., e Andrii Rudenko, Ph.D.

June 1, 2017 - A entrega de uma corrente elétrica a uma parte do cérebro envolvida no controle de movimentos demonstrou ser bem sucedida no tratamento de vários pacientes com doença de Parkinson. Esta abordagem, conhecida como estimulação cerebral profunda, requer implantação de eletrodos no cérebro - um procedimento complexo que traz algum risco para o paciente.

Agora, pesquisadores do MIT, que colaboraram com pesquisadores do Centro Médico Beth Israel Deaconess (BIDMC) e da Fundação IT'IS, criaram uma maneira de estimular regiões profundas do cérebro usando eletrodos colocados no couro cabeludo. Esta abordagem poderia tornar a estimulação cerebral profunda não invasiva, menos arriscada, menos dispendiosa e mais acessível aos pacientes.

"A estimulação tradicional do cérebro profundo requer a abertura do crânio e a implantação de um eletrodo, o que pode ter complicações. Em segundo lugar, apenas um pequeno número de pessoas pode fazer esse tipo de neurocirurgia", diz Ed Boyden, professor associado de engenharia biológica e ciências cerebrais e cognitivas No MIT, e o autor sênior do estudo, que aparece na edição de 1 de junho da Cell.

Os médicos também usam estimulação cerebral profunda para tratar alguns pacientes com transtorno obsessivo compulsivo, epilepsia e depressão, e estão explorando a possibilidade de usá-lo para tratar outras condições como o autismo. A nova abordagem não invasiva poderia facilitar a adaptação da estimulação cerebral profunda para tratar transtornos adicionais, dizem os pesquisadores.

"Com a capacidade de estimular as estruturas cerebrais de forma não invasiva, esperamos que possamos ajudar a descobrir novos alvos para o tratamento de transtornos cerebrais", diz o autor principal do papel, Nir Grossman, um ex-pós-doutor Wellcome Trust-MIT que trabalha no MIT e BIDMC, que agora é um pesquisador do Imperial College de Londres.

Localizações profundas
Os eletrodos para o tratamento da doença de Parkinson geralmente são colocados no núcleo subtalâmico, uma estrutura em forma de lente localizada abaixo do tálamo, no fundo do cérebro. Para muitos pacientes de Parkinson, o fornecimento de impulsos elétricos nesta região do cérebro pode melhorar os sintomas, mas a cirurgia para implantar os eletrodos traz riscos, incluindo hemorragia cerebral e infecção.

Outros pesquisadores tentaram estimular de forma não invasiva o cérebro usando técnicas como a estimulação magnética transcraniana (TMS), que é aprovada pela FDA para tratar a depressão. Uma vez que o TMS não é invasivo, também foi usado em indivíduos humanos normais para estudar a ciência básica da cognição, emoção, sensação e movimento. No entanto, o uso de TMS para estimular estruturas cerebrais profundas também pode resultar na forte estimulação das regiões superficiais, resultando em modulação de múltiplas redes de cérebro.

A equipe MIT criou uma maneira de fornecer estimulação elétrica profunda no cérebro, através de eletrodos colocados no couro cabeludo, aproveitando um fenômeno conhecido como interferência temporal.
Esta estratégia requer a geração de duas correntes elétricas de alta freqüência usando eletrodos colocados fora do cérebro. Esses campos são muito rápidos para conduzir neurônios. No entanto, essas correntes interferem umas com as outras, de modo que, quando se cruzem, no fundo do cérebro, uma pequena região de corrente de baixa freqüência é gerada dentro dos neurônios. Esta corrente de baixa freqüência pode ser usada para direcionar a atividade elétrica dos neurônios, enquanto a corrente de alta freqüência passa pelo tecido circundante sem efeito.

Ao ajustar a freqüência dessas correntes e alterar o número e a localização dos eletrodos, os pesquisadores podem controlar o tamanho e a localização do tecido cerebral que recebe a estimulação de baixa freqüência. Eles podem segmentar locais profundos no cérebro sem afetar nenhuma das estruturas circundantes do cérebro. Eles também podem dirigir a localização da estimulação, sem mover os eletrodos, alterando as correntes. Desta forma, metas profundas poderiam ser estimuladas, tanto para uso terapêutico quanto para pesquisas científicas básicas.
"Você pode buscar alvos profundos e poupar os neurônios sobrepostos, embora a resolução espacial ainda não seja tão boa quanto a estimulação cerebral profunda", diz Boyden, membro do MIT's Media Lab e McGovern Institute for Brain Research.

Estimulação direcionada
Li-Huei Tsai, diretor do Instituto Picower para Aprendizagem e Memória do MIT, e pesquisadores em seu laboratório testaram esta técnica em camundongos e descobriram que poderiam estimular pequenas regiões profundas no cérebro, incluindo o hipocampo. Eles também foram capazes de mudar o local da estimulação, permitindo que eles ativassem diferentes partes do córtex motor e induzem os ratos a mover seus membros, orelhas ou bigodes.

"Nós mostramos que podemos direcionar precisamente uma região do cérebro para provocar não apenas a ativação neuronal, mas as respostas comportamentais", diz Tsai, que é autor do artigo. "Eu acho que é muito emocionante porque a doença de Parkinson e outros distúrbios do movimento parecem ser originários de uma região muito específica do cérebro, e se você pode segmentar isso, você tem o potencial de reverter isso".

Significativamente, nas experiências do hipocampo, a técnica não ativou os neurônios no córtex, a região situada entre os eletrodos no crânio e o alvo no interior do cérebro. Os pesquisadores também não encontraram efeitos prejudiciais em qualquer parte do cérebro.

No ano passado, Tsai mostrou que o uso de luz para induzir visualmente as ondas cerebrais de uma determinada freqüência poderia reduzir substancialmente as placas beta amilóides observadas na doença de Alzheimer, no cérebro de camundongos. Ela agora planeja explorar se esse tipo de estimulação elétrica poderia oferecer uma nova maneira de gerar o mesmo tipo de ondas cerebrais benéficas. Original em inglês, tradução Google, revisão Hugo. Fonte: Medical Xpress. Leia também aqui:  Una nueva técnica activa áreas profundas del cerebro desde el exterior, aqui: A noninvasive method for deep brain stimulation ou aqui: Researchers develop non-invasive deep brain stimulation method.

Estimulação cerebral externa melhora temporariamente sintomas motores em pessoas com Parkinson

9 September 2015 - As pessoas com doença de Parkinson (DP) tendem a abrandar e diminuir a intensidade dos seus movimentos, embora muitos mantenham a capacidade de se mover rapidamente e com força. Agora, os cientistas relatam evidências de que o provável abrandamento decorre de "análise custo / benefício”, do cérebro que fica distorcida pela perda de dopamina em pessoas com doença de Parkinson. Além disso, o seu pequeno estudo demonstrou que a estimulação elétrica não invasiva do cérebro corrigindo temporariamente melhorou os sintomas motores de alguns pacientes.

As pessoas com doença de Parkinson (DP) tendem a abrandar e diminuir a intensidade dos seus movimentos, embora muitos mantenham a capacidade de mover-se mais rapidamente e com força. Agora, em experimentos de prova de conceito com "joysticks" que medem a força, uma equipe de cientistas da Johns Hopkins relata evidências de que o provável abrandamento decorre de "análise custo / benefício", do cérebro que fica distorcido pela perda de dopamina em pessoas com DP.

In addition, their study with a small group of 20 patients with PD demonstrated that stimulation of the cortex of the brain using external electrodes corrected some of the distortion and temporarily improved some patients' motor symptoms. PD affects up to 1 million Americans.

"The loss of dopamine associated with Parkinson's disease makes the effort required to move the affected side of the body seem greater, so the brain is less willing to use that arm to complete tasks," says Reza Shadmehr, Ph.D., professor of biomedical engineering at the Johns Hopkins University School of Medicine. "Our study suggests that direct current stimulation can compensate somewhat for the loss of dopamine by decreasing the effort the brain has to put into getting its motor neurons to fire," adds Shadmehr, the senior author of a report on the research published online in The Journal of Neuroscience on Sept. 2.

According to the researchers, their experiments stemmed from the knowledge that dopamine, the chemical released throughout the cortex of the brain by specialized neurons, is known to make animals more likely to exert effort to achieve a reward. In Parkinson's, dopamine neurons generally die on one side of the brain, affecting the ability of the patient to exert effort with the opposite side of the body. In urgent situations as simple as preventing a ball from falling off a table, for example, people with PD can often still make rapid, intense movements with their affected arm, but it seems as though the brain's "cost assessment" for making everyday movements is abnormally high.

To test this hypothesis, Shadmehr and his team first designed an experiment to measure how much force a patient's brain was willing to "assign" to each arm. In their first experiment, participants, all right-handed, included 15 healthy volunteers and 15 with PD, ages 50 to 75, who had had Parkinson's for two to 20 years and were receiving medication to control their symptoms, such as tremors, muscle rigidity and lack of balance. With their arms held in mobile supports above a table, participants were asked to grip the handles at the ends of the supports, which could measure the force applied to them. Participants then had to apply about 4 pounds of muscle force to the handles to move an electronic cursor on a computer screen to a target. They could use any combination of both arms to achieve the task. This was repeated 10 times in 16 different directions representing a full circle.

When performing this task, healthy participants shared the effort between both arms: They split the 4 pounds of force between their two arms fairly equally and never applied more than 30 percent more force with one arm than with the other. By contrast, on average, patients with PD showed a twofold greater preference for their less affected arm, sometimes skewing their effort by as much as 70 percent toward the less affected arm.

Shadmehr's team says the difference was not due to a lack of strength in the affected arm of the patients with PD, because the team also tested each arm's ability to apply force in every direction and found that the patients' strength was comparable to that of healthy individuals.

What did stand out, the researchers say, was how direction-dependent the outcomes were. For example, when a patient was asked to move the cursor to the 3 o'clock position on the screen, she might entirely favor her left (unaffected) arm. However, when the patient was asked to move the cursor to the 12 o'clock position, she might share the effort equally between her two arms. In addition, the researchers noticed that patients avoided using their affected arm particularly in the directions in which they exhibited a greater amount of variability, or "noise," when generating force. That is, the increased effort appeared associated with a poorer ability to control the generation of force.

Guessing that the reduced ability to control force in patients with PD was related to decreased dopamine -- which makes it harder to "recruit" neurons for a particular task -- the researchers devised a brain stimulation experiment to further test their hypothesis.

"The greater the number of neurons firing together to complete a task, the less they each have to fire and the more controlled the resulting action is," says Shadmehr. "In Parkinson's, the loss of dopamine might mean that neurons that control movement don't fire as easily, which means that a few neurons have to do the whole job and can't perform as well, generating noisier output. The brain seems to know this and avoids assigning effort in those directions where it has less control."

To overcome this problem, the team used transcranial direct current stimulation (tDCS) on a total of 25 patients, 10 for each of three tests, with some participating in more than one test. They reasoned that by increasing the electrical current within the neurons using mild stimulation through electrodes placed on the scalp, the cells would be closer to their firing threshold and would be easier for the brain to engage.
In another experiment involving 10 patients, where neither the patients nor the clinicians evaluating them knew what kind of stimulation they received, the investigators found that one form of stimulation, known as cathodal tDCS, worked best and that the patients who got such stimulation were more willing to engage their affected arm than those who received no stimulation, or anodal stimulation. The researchers also saw a related decrease in the variability associated with these patients' movements. Importantly, they observed that the stimulation produced an average improvement of 25 percent in the motor symptoms of the patients, as quantified via the motor component of the Unified Parkinson's Disease Rating Scale (UPDRS), particularly improving rigidity on the affected side.

Finally, the researchers tested the effectiveness of tDCS in 10 patients over a 10-day period. On the first three days, participants received no stimulation or fake stimulation; on days four through eight, they received cathodal stimulation; and on days nine and 10, no stimulation. Each day, they were given the arm movement test and the UPDRS. The results showed that improvement was real but temporary, in that it only occurred on those days on which cathodal tDCS was given.

"As far as we know so far," Shadmehr cautions, "the effects of tDCS are very temporary, but that's not surprising since no new dopamine cells are being created, which is the root of the problem." Nevertheless, he says, "tDCS is a relatively simple, painless and inexpensive intervention that could be developed for home use, a device we are working on. It's possible," he adds, "that the brain would get used to the stimulation -- just as it adjusts to medications -- and also become less responsive over time, but we are hopeful that continued stimulation might improve symptoms." Fonte: Science Daily.