En million amerikanere lider af rysten, stivhed og sløret tale om Parkinsons sygdom. Major depression påvirker ca. 16 millioner amerikanske voksne om året, og næsten 30 millioner amerikanere håndterer smerter ved migrænehovedpine, mens ca. 1 ud af 1.000 udholder smerterne ved endnu mere smertefuld klynghovedpine. Medicin er normalt den første linje behandling af disse og andre neurologiske tilstande, med dyb hjernestimuleringskirurgi - hvor en kirurg krakker en patients kranium og placerer små elektroder i hjernevævet som en slags "hjerne pacemaker" - nogle gange brugt som en sidste udvej.
Relateret indhold
- At knytte flere sind kan hjælpe beskadigede hjerner med at heles
Hvad hvis, i stedet for med bivirkning-ridet medikamentregime eller invasive operationer, disse tilstande kunne behandles ved smertefrit stimulering af hjernen uden for kraniet?
”Hvad hvis der er en måde at gøre dette på ikke-invasivt vis?” Ian Graham, en biomedicinsk ingeniørstuderende ved Johns Hopkins University, undrede sig efter at have været vidne til en dybtgående hjernestimuleringskirurgi i flere timer efter depression.
Transkraniel stimulering eller stimulering af hjernen uden for kraniet er blevet et af de hotteste områder inden for biomedicinsk teknik. Metoden udføres normalt på en af to måder. En teknik, kaldet transkranial jævnstrømstimulation, bruger elektroder placeret i hovedbunden til at sende elektriske signaler til hjernen. Den anden, kaldet transkranial magnetisk stimulering, bruger en magnetisk spole i hovedbunden til at producere elektrisk aktivitet i hjernen. Forskellige placeringer i hjernen stimuleres ved forskellige intensiteter og frekvenser baseret på den tilstand, der behandles. Mens ingen er nøjagtige, hvordan hjernestimulering forbedrer Parkinsons og andre tilstande, forstås det, at stimuleringen kan påvirke, hvordan neuroner skyder og kan regulere neurotransmittere som serotonin og dopamin.
Graham og andre biomedicinske ingeniører ved Johns Hopkins opfandt et hovedstykke, der bruger elektroder til at stimulere hjernerne fra Parkinsons patienter. STIMband-enheden, der begynder kliniske forsøg senere på året eller i begyndelsen af næste år, er beregnet til at blive brugt derhjemme, hvilket adskiller den fra andre transkraniale stimuleringsapparater. Studenterne håber, at det vil hjælpe med at håndtere nogle af de mere svækkende symptomer på Parkinson, herunder rystelser og balanceproblemer. Tidligere denne måned vandt STIMbandet en pris på $ 2.000 på andenpladsen i VentureWells BMEidea nationale designkonkurrence for studerende til biomedicinske og bioingeniører.
De studerende, der skabte STIMbandet: Ian Graham, Melody Tan, Erin Reisfeld, Shruthi Rajan og David Blumenstyk. (Johns Hopkins University). Med STIMband placerer eleverne elektroderne på steder kendt fra computermodellering for at stimulere dele af hjernen, der er påvirket af Parkinson. De observerede patienter, der deltog i Johns Hopkins-undersøgelser af transkranial direkte strømstimulering og var imponeret over resultaterne.
”Jeg har set en patient komme ind, og efter behandling måtte han underskrive sit navn, ” siger Graham. ”Han sagde, at han ikke havde været i stand til at skrive sådan i år.”
De studerende mødtes med patienter i hospitalets Parkinson-klinik i mange måneder for at indsamle data om, hvad folk virkelig havde brug for i en hjemme-enhed. Til sidst kom de med et batteridrevet design groft baseret på en baseballkappe, som let kan glider på og kontrolleres med en stor knap.
STIMbåndbehandling ville starte på neurologens kontor, hvor enheden ville blive monteret på patienten. Patienten tog derefter STIMbandet hjem og bruger det i 20 minutter om dagen, hver dag. Behandling kan eventuelt ændres på baggrund af individuelle resultater, men Graham siger, at patienterne sandsynligvis vil bruge STIMbandet på ubestemt tid, så længe de ser positive resultater.
"Da PD [Parkinsons sygdom] er degenerativ, og STIMbandet fungerer anderledes end medicinen, bør det også vise sig at være gavnligt i en længere periode, " siger Graham. "Desværre er denne periode stadig ukendt."
Hvis STIMband-forsøg viser sig at være succesrige, håber gruppen at opnå FDA-godkendelse. Enheden koster sandsynligvis mellem $ 600 og $ 1.000, afhængigt af materialevalg.
Transkraniel stimulering undersøges i øjeblikket af forskere som en behandling af neurologiske og neuropsykiatriske tilstande, herunder epilepsi, slagtilfælde, Tourettes syndrom, depression og mani, migræne, schizofreni, spiseforstyrrelser, dystoni (smertefulde ufrivillige muskelsammentrækninger) og kroniske smerter. Men FDA har kun godkendt transkranial magnetisk stimulering til medicinresistent depression.
”Dette er ikke som at placere køleskabsmagneter på folks hoveder, ” siger neurolog David Brock, den medicinske direktør for Neuronetics, firmaet der fremstiller NeuroStar, en transkranial magnetisk stimuleringsenhed til depression. NeuroStar-behandling gives på et lægekontor. I en periode på fire til seks uger kommer patienter fem dage om ugen i 45-minutters sessioner. De sidder i en stol og læser eller lytter til musik, mens enheden, der er placeret over venstre side af deres pande, stimulerer deres venstre prefrontale cortex.
Folk betragter ofte fejlagtigt transkranial stimulering som en alternativ behandling, siger Brock, men det er faktisk sikkerhedskopieret af kliniske data. Undersøgelser viser, at omkring 30 til 40 procent af behandlingsresistente depressionspatienter går i remission efter brug af NeuroStar, mens flere har en vis forbedring af symptomerne.
Rendering af patient ved hjælp af NeuroStar-enhed (Neuronetics) Transkraniel stimulering som elektrokonvulsiv terapi (ECT) eller "chokbehandling" er heller ikke den stigmatiserede, men ofte yderst effektive depressionbehandling, der bruger elektricitet til at fremkalde et anfald. I modsætning til ECT inducerer transkraniel stimulering ikke et anfald og kræver ikke generel anæstesi eller ophold på hospitalet. Det er også fri for ECTs mere berygtede bivirkninger, herunder hukommelsestab og forvirring.
Brock siger, at transkraniel stimulering næsten helt sikkert vil blive en godkendt behandling af andre tilstande i de kommende år, når forskere først har fastlagt den rigtige placering og intensitet til at behandle det aktuelle spørgsmål. ”[Transkraniel stimulering] ligner meget en schweizisk hærkniv, ” siger han. "Vi har fundet ud af, hvordan vi skal bruge klingen, men vi har ikke fundet ud af, hvordan vi bruger alle de andre værktøjer endnu."
