El cerebro cambia su ritmo a los pocos minutos de la estimulación terapéutica durante la cirugía DBS para la depresión resistente al tratamiento
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Se ha demostrado que la estimulación cerebral profunda (DBS) es un tratamiento eficaz para muchos pacientes que sufren el tratamiento resistente a la depresión, pero no se sabe exactamente cómo funciona. Los científicos de todo el mundo están compitiendo por biomarcadores objetivos de la eficacia del tratamiento DBS para que este enfoque experimental pueda optimizarse, aprobarse y difundirse entre quienes lo necesitan.
Una nueva investigación, publicada el 3 de noviembre en Translational Psychiatry, presenta nueva evidencia de que la breve exposición intraoperatoria a la estimulación terapéutica en el momento de la cirugía de implantación induce un cambio electrofisiológico rápido y consistente en el estado cerebral indexado por una disminución en la potencia beta medida en el sitio de la estimulación. Estos cambios en el estado cerebral intraoperatorio se observan en sujetos individuales y se correlacionan con una disminución significativa y sostenida de los síntomas depresivos fuera del quirófano sin estimulación adicional, lo que establece la reducción de la potencia beta como un nuevo biomarcador para la optimización del tratamiento DBS.
Los datos presentados son de un estudio colaborativo en la Universidad de Emory y la Escuela de Medicina Icahn en Mount Sinai. Dirigida por Helen S. Mayberg, MD, profesora de Mount Sinai en neuroterapia y directora fundadora del Nash Family Center for Advanced Circuit Therapeutics en Mount Sinai, esta investigación es parte de una subvención en curso financiada por la iniciativa BRAIN de los Institutos Nacionales de Salud (NIH).
La estimulación cerebral profunda está aprobada por la Administración de Drogas y Alimentos de los EE. UU. para tratar el temblor esencial, la enfermedad de Parkinson, la epilepsia y el trastorno obsesivo-compulsivo. Es un procedimiento neuroquirúrgico que implica la colocación de un neuroestimulador (a veces denominado «marcapasos cerebral»), que envía impulsos eléctricos de alta frecuencia a través de electrodos implantados en lo profundo del cerebro a áreas específicas responsables de los síntomas de cada trastorno. Si bien aún es un tratamiento experimental, la estimulación cerebral profunda del cíngulo subcalloso (SCC, Área 25), un área del cerebro que se ha implicado que juega un papel importante en la depresión, se ha demostrado repetidamente como una intervención prometedora para los pacientes que sufren de depresión resistente al tratamiento. .
Los cambios de comportamiento agudos y la respuesta antidepresiva a largo plazo se pueden provocar de manera confiable con la estimulación de este circuito de depresión bien definido y dirigido quirúrgicamente, utilizando una guía de neuroimagen individualizada. Si bien la eficacia clínica de DBS en el transcurso de seis meses de tratamiento se ha demostrado repetidamente, existen diferencias en la línea de tiempo de recuperación entre diferentes pacientes. Comprender los mecanismos de estos efectos conductuales rápidos y reproducibles iniciales y su papel en la predicción de las trayectorias de respuesta a largo plazo más críticas será clave para un tratamiento eficaz y un diseño de estudio futuro.
«Lo que descubrimos fue que en cuestión de minutos de estimulación dentro de la sala de operaciones, hubo un cambio en el ritmo cerebral beta. Los pacientes que mostraron cambios más grandes luego experimentaron un mayor alivio de su depresión en la semana posterior a la cirugía», dijo Allison C. Waters, Ph.D., profesora asistente de Psiquiatría y Neurociencia, en Icahn Mount Sinai y co-primer autor del artículo. «El ritmo beta se asocia convencionalmente con la determinación del cerebro de detener o continuar con un curso de acción, razón por la cual los neurólogos apuntan a beta con DBS para tratar los trastornos del movimiento. No hemos tenido una señal clara para apuntar con DBS para la depresión, pero ahora podemos especular sobre cómo podría funcionar la señal beta en este contexto: una liberación del freno que genera fatiga y lentitud, o la interrupción de un ciclo habitual de pensamiento negativo centrado en uno mismo».
«Pudimos aprovechar el aprendizaje automático y los enfoques de inteligencia artificial explicables para explorar cambios desconocidos (ocultos) en el estado del cerebro que explicarían los cambios de comportamiento obvios observados anteriormente», dijo Mohammad Sendi, MSc, Ph.D. candidato en el Departamento de Ingeniería Biomédica de la Universidad de Emory y el Instituto de Tecnología de Georgia y coautor del artículo.
Ocho pacientes con depresión resistente al tratamiento se sometieron a un registro electrofisiológico en el quirófano durante sus cirugías de implantación de electrodos DBS. Usando modelos de tractografía específicos del paciente antes de la cirugía, los investigadores identificaron el objetivo «óptimo» dentro del SCC para la colocación del cable. Luego se administró estimulación en la sala de operaciones en el transcurso de una hora mientras se registraban simultáneamente señales eléctricas de potenciales de campo locales (LFP, por sus siglas en inglés) entre neuronas en lo profundo del cerebro. Posteriormente, se utilizó un método de clasificación de aprendizaje automático para discriminar entre las LFP intracraneales registradas al inicio (nave de estimulación) y después de la primera exposición a la estimulación dentro de la sala de operaciones. Las entradas espectrales (theta, 4-8 Hz; alfa, 9-121 Hz; beta, 13-30 Hz) al modelo se evaluaron luego por su importancia para el éxito del clasificador y se probaron como predictores de la respuesta antidepresiva. Se observó una disminución en las puntuaciones de depresión del 45,6 % después de una semana y esta respuesta antidepresiva temprana se correlacionó con una disminución en la potencia beta de SCC LFP, lo que más contribuyó al éxito del clasificador.
«Generalmente pensamos en el tratamiento de la depresión como tomar semanas o meses para mostrar cambios estables y significativos en las características clínicas centrales de la enfermedad», dijo el Dr. Mayberg. «Este estudio muestra cambios reproducibles y consistentes en una lectura del cerebro durante los primeros minutos de estimulación optimizada en el quirófano en pacientes individuales. Esto proporciona una nueva comprensión mecánica del ‘interruptor de depresión’ que mueve a un paciente de un estado de dolor mental sostenido y inmovilidad al alivio y la capacidad renovada para moverse y participar».
«Esta investigación brinda a las personas que han luchado contra la depresión una sensación de esperanza a través de los avances en la tecnología existente», dijo John Ngai, Ph.D., Director de la Iniciativa NIH BRAIN. «Estamos haciendo grandes avances para comprender mejor las condiciones debilitantes del cerebro y la salud mental a través de estos descubrimientos y esperamos ver cómo la estimulación cerebral profunda continuará mejorando la vida de las personas».
Estudios que continúan rastreando estos cerebros Los biomarcadores estatales durante la terapia DBS en curso están en curso en el Nash Family Center for Advanced Therapeutics en Mount Sinai West en Nueva York. La Fase II de esta subvención de la Iniciativa NIH BRAIN de 5 años actualmente está reclutando nuevos sujetos.
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Los investigadores mejoran la función mental humana con la estimulación cerebral Más información: Las señales neuronales intraoperatorias predicen los rápidos efectos antidepresivos de la estimulación cerebral profunda, Psiquiatría traslacional (2021).
Para obtener más información y/o ser seleccionado para el estudio activo, comuníquese con: Jaimie Gowatsky en jaimie.gowatsky@mssm.edu. Puede encontrar información adicional sobre el estudio activo aquí. Información de la revista: Translational Psychiatry