深部脑刺激研究显示治疗帕金森病有希望的结果

脉冲电刺激驱动神经调节

脉冲电刺激驱动细胞型特异性神经调节。作者:Rachel Keady Keeney

卡内基梅隆大学(Carnegie Mellon University)的研究人员发现了一种使脑深部刺激(DBS)更精确的方法,其治疗效果比目前可用的方法更持久。这项由卡耐基梅隆大学吉蒂斯实验室的Aryn Gittis及其同事领导的工作,将极大地推进帕金森病的研究。

DBS允许研究人员和医生使用植入大脑的薄电极向大脑中控制运动的部分发送电信号。这是一种已被证实的帮助控制身体不需要的运动的方法,但患者必须接受持续的电刺激才能缓解症状。如果刺激器关闭,症状立即返回。

基蒂斯是梅隆大学科学学院(Mellon College of Science)的生物科学副教授,也是神经科学研究所(Neuroscience Institute)的教员。他说,这项新研究可能会改变这种情况。

“通过寻找一种具有长期影响的干预方法,我们希望能大大减少刺激时间,从而最大限度地减少副作用,延长植入物的电池寿命。”

Gittis设置这一治疗方法的基础2017年,她的实验室在大脑运动回路中发现了特定类别的神经元,可以针对这些神经元,为帕金森模型中的运动症状提供持久的缓解。在这项工作中,实验室使用了光遗传学,一种利用光来控制转基因神经元的技术。然而,光遗传学目前还不能用于人类。

从那以后,她一直在努力寻找一种更容易应用于帕金森病患者的治疗策略。她的团队使用一种新的DBS协议在老鼠身上取得了成功,这种协议使用短脉冲电刺激。

吉蒂斯说:“这是比其他现有疗法的一大进步。”“在其他DBS方案中,一旦你关闭刺激,症状就会回来。这似乎提供了更持久的益处——至少是传统DBS的4倍。”

在新的研究方案中,研究人员针对苍白球(大脑基底神经节的一个区域)中的特定神经元亚群,用短脉冲电刺激。吉蒂斯说,研究人员多年来一直在试图找到以这种特定细胞类型的方式传递刺激的方法。

“这个概念并不新鲜。我们使用“自下而上”的方法来驱动细胞类型的特异性。我们研究了这些细胞的生物学,并yabo124确定了驱动它们的输入。我们找到了一个最佳点,使我们能够利用潜在的生物学,”她说。yabo124

这篇论文的第一作者特蕾莎·斯皮克斯(Teresa Spix)说,虽然有很多强有力的理论,但科学家们还没有完全理解为什么DBS会起作用。

“我们有点像在玩黑盒子。我们还不知道里面到底发生了什么,但我们的短脉冲疗法似乎能更好地缓解症状。模式的改变让我们能够以不同的方式影响细胞类型。”

斯皮克斯今年7月为自己的博士学位进行了辩护,她对这项研究与临床研究的直接联系感到兴奋。

“很多时候,我们这些在基础科学研究实验室工作的人并不一定与实际的病人有很多接触。这项研究从非常基本的电路问题开始,但在不久的将来,它可以帮助病人。”斯皮克斯说。

接下来,匹兹堡阿勒格尼健康网络(AHN)的神经外科医生将利用Gittis的研究进行人体安全性和耐受性研究。AHN的神经外科医生Nestor Tomycz说,研究人员很快将开始对特发性帕金森病患者进行随机、双盲交叉研究。患者将被随访12个月,以评估帕金森病运动症状的改善和不良事件的频率。

“Aryn Gittis继续进行惊人的研究,阐明了我们对运动障碍中的基底神经节病理的理解。我们很高兴她对脉冲刺激的研究显示了改进DBS的潜力,DBS已经是一种行之有效的帕金森病治疗方法。”Tomycz说。

AHN的首席医疗官唐纳德·怀廷(Donald Whiting)是美国使用脑起搏器最重要的专家之一,他说,新协议可能为实验性治疗打开大门。

“Aryn正在帮助我们在动物模型中强调一些事情,这些事情将会改变我们为病人所做的未来。实际上,她在未来几十年的研究中帮助发展帕金森患者的护理治疗。”怀廷说。

Tomycz同意了。“这项工作真的将有助于设计我们在大脑中使用的未来技术,并将帮助我们为这些患者获得更好的结果。”

参考文献:“特定人群的神经调节延长了脑深部刺激的治疗效果”科学
DOI: 10.1126 / science.abi7852

该研究的其他合著者是Shruti Nanivadekar、Noelle Toong、Irene M. Kaplow、Brian R. Isett、Yazel Goksen和Andreas R. Pfenning。

这项研究由理查德·金·梅隆基金会、莱恩研究员计划、迈克尔·j·福克斯基金会和美国国立卫生研究院资助。

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