Η διαλείπουσα ηλεκτρική διέγερση του εγκεφάλου βελτιώνει τη μνήμη.
Η διακοπτόμενη ηλεκτρική διέγερση μιας περιοχής βαθιά μέσα στον εγκέφαλο που εκφυλίζεται στο Αλτσχάιμερ φαίνεται να βελτιώνει τη μνήμη εργασίας, αναφέρουν επιστήμονες.
Αντίστροφα, η συνεχής βαθιά εγκεφαλική διέγερση , όπως ο τύπος που χρησιμοποιείται για τη νόσο του Πάρκινσον και βρίσκεται υπό μελέτη σε ανθρώπους με Alzheimer, υποβαθμίζει τη μνήμη, σύμφωνα με τα αποτελέσματα της μελέτης σε ενήλικα μη ανθρώπινα πρωτεύοντα που αναφέρονται στο περιοδικό Current Biology .
Με τη διακεκομμένη διέγερση – που δεν χρησιμοποιείται σήμερα σε οποιαδήποτε εφαρμογή στον εγκέφαλο των ασθενών – οι πίθηκοι μπόρεσαν να θυμούνται τα πράγματα έως και πέντε φορές περισσότερο σε μια τυπική δοκιμή μνήμης εργασίας.
Ο Δρ David T. Blake, νευρολόγος στο Τμήμα Νευρολογίας του Ιατρικού Κολλεγίου της Γεωργίας στο Πανεπιστήμιο Augusta, λέει ότι. “Μια μαϊμού που είναι κακός ερμηνευτής γίνεται ένας καλλιτέχνης μεσαίας τάξης μετά από δύο έως τρεις μήνες αυτής της διέγερσης”.
Στις νέες μελέτες, οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν την τεχνική της τοποθέτησης ηλεκτροδίων τρίχας στον εγκέφαλο για την παροχή ηλεκτρικού ρεύματος και την αύξηση της δραστηριότητας του πυρήνα του Meynert, μιας μικρής περιοχής στον πρόσθιο εγκέφαλο που εκφυλίζεται ανεξήγητα και στις δύο περιπτώσεις του Πάρκινσον και του Αλτσχάιμερ.
“Η φυσική απόκριση πολλών συστημάτων του εγκεφάλου σε συνεχή εισαγωγή είναι να αρχίσουν να αγνοούν την είσοδο”, λέει ο Blake. Στην πραγματικότητα, η συνεχής διέγερση σε άλλες περιοχές, όπως οι γέφυρες globus pallidus, προσέφεραν κλινικό όφελος, όπως η μείωση του τρόμου στη νόσο του Parkinson.
“Στην περίπτωση της νόσου του Parkinson, η βαθιά εγκεφαλική διέγερση μειώνει αποτελεσματικά αυτό το τμήμα του εγκεφάλου”, λέει ο Blake, ο αντίστοιχος συγγραφέας της μελέτης. “Αυτό που θέλαμε να κάνουμε αντ ‘αυτού ήταν να ρυθμίσουμε μια περιοχή.”
Οι στόχοι τους περιλάμβαναν τη διάθεση περισσότερων χημικών αγγελιοφόρων ακετυλοχολίνης στην περιοχή. Ο βασικός πυρήνας έχει μια μεγάλη συγκέντρωση νευρώνων που συνδέονται με περιοχές εγκεφάλου κρίσιμες για τη μνήμη και τη γνώση και υπό υγιείς συνθήκες έχουν μια έτοιμη παροχή ακετυλοχολίνης που επιτρέπει τη σημαντική επικοινωνία μεταξύ τους.
Καθώς γερνάμε, τα επίπεδα της ακετυλοχολίνης στον εγκέφαλο μειώνονται φυσιολογικά, αλλά το Αλτσχάιμερ προκαλεί ένα δραματικό πολλαπλασιαστικό αποτέλεσμα που μας οδηγεί σε ξεχασμό σε διαφορετικό επίπεδο, λέει ο Δρ Alvin V. Terry, πρόεδρος του Τμήματος Φαρμακολογίας και Τοξικολογίας του MCG.
Ξεκίνησαν με συνεχή τόνωση, όπως οι κλινικές προσεγγίσεις, και είδαν μια απροσδόκητη πτώση της απόδοσης. Εξίσου περίεργο είναι ότι διαπίστωσαν διακεκομμένη διέγερση οδήγησε σε μεγαλύτερη διαθέσιμη ακετυλοχολίνη στην περιοχή και καλύτερη απόδοση.
Στην πραγματικότητα, η χρήση του αναστολέα της χολινεστεράσης donepezil αποκατέστησε την απόδοση της μνήμης σε ζώα που έλαβαν σταθερή διέγερση αλλά δεν είχαν αντίκτυπο σε εκείνους των οποίων η μνήμη ήταν ήδη ενισχυμένη από διαλείπουσα διέγερση.
“Κανονικά οι νευρώνες δεν πυροδοτούνται χωρίς διακοπή” σημειώνει ο Terry.
Εξήντα παλμοί ανά δευτερόλεπτο για 20 δευτερόλεπτα ακολουθούμενοι από ένα διάστημα 40 δευτερολέπτων χωρίς διέγερση έδωσαν το βέλτιστο όφελος στη μελέτη.
Οι επιστήμονες υποπτεύονται ότι το όφελος που προκύπτει από την επίδραση των αυξημένων επιπέδων ακετυλοχολίνης άμεσα στους νευρώνες και τα υποστηρικτικά τους κύτταρα στην περιοχή αυτή. Ωστόσο, μπορεί επίσης να προκύψει από μια ελαφρά αύξηση της ροής του αίματος στην περιοχή του εγκεφάλου, γράφουν. Οι αναστολείς χολινεστεράσης, φάρμακα που χρησιμοποιούνται για τη θεραπεία του Alzheimer, είναι γνωστό ότι αυξάνουν τη ροή του αίματος στον εγκέφαλο περίπου στο 10-15% στους ανθρώπους. Η ροή του αίματος μειώνεται κατά κανόνα στο Αλτσχάιμερ.
Η ομάδα MCG υπέβαλε μια πρόταση επιχορήγησης για να ξεκινήσει μια κλινική δοκιμή στις αρχές της νόσου του Αλτσχάιμερ, χρησιμοποιώντας τα νέα τους αποδεικτικά στοιχεία για τα οφέλη του διακοπτόμενου παλμού. Σημειώνουν ότι σε κλινικές δοκιμές στις Ηνωμένες Πολιτείες και την Ευρώπη βρίσκονται σήμερα υπό μελέτη ποικίλες περιοχές εγκεφάλου και πρότυπα διέγερσης.
Οι ενήλικοι αλλά μη ηλικιωμένοι πίθηκοι στην παρούσα μελέτη ήταν ήδη μέρος μιας έρευνας για να καθοριστεί αν η διέγερση θα μπορούσε να βελτιώσει την αίσθηση της αφής, η οποία επίσης μειώνεται με την ηλικία. Οι επιστήμονες συνειδητοποίησαν ότι με τη διέγερση οι πίθηκοι ήταν σε θέση να ανιχνεύσουν τα δάκτυλα, ουσιαστικά 100% του χρόνου, έναντι περίπου 60% του χρόνου χωρίς αυτό.
Έτσι, χρησιμοποίησαν μια κλασική εργασία μνήμης εργασίας στην οποία εμφανίζεται ένα έγχρωμο τετράγωνο σύνθημα, εξαφανίζεται, ακολουθεί μια καθυστέρηση και στη συνέχεια μια επιλογή ανάμεσα σε ένα τετράγωνο και ένα τρίγωνο. Οι πίθηκοι παίρνουν μια ανταμοιβή φαγητού για την πραγματοποίηση του αγώνα.
“Υπήρχε κάθε λόγος να πιστεύουμε ότι θα βρούσαμε αυτό που βρήκαμε αν μπορούσαμε πραγματικά να ενισχύσουμε την ακετυλοχολίνη και η μετάβαση από τη συνεχή σε διακοπτόμενη διέγερση ήταν το βήμα που ήταν απαραίτητο για να γίνει αυτό”, λέει ο Blake.
Στην πραγματικότητα, μετά από μήνες διαλείπουσας διέγερσης, οι πίθηκοι κατάφεραν να ανέβουν επίπεδο στη δοκιμή μνήμης ακόμη και χωρίς τη διέγερση.
Ενώ αυτό φαίνεται να είναι πιο καλό νέο, ο λόγος για το διαρκή αποτέλεσμα δεν είναι 100% σαφής: θα μπορούσε να τα εγκεφαλικά κύτταρα να κάνουν περισσότερες συνδέσεις, θα μπορούσε να είναι περισσότερο ακετυλοχολίνη που κυκλοφορεί συνεχώς, θα μπορούσε να είναι και τα δύο, σημειώνουν οι επιστήμονες.
«Υπάρχουν δύο κύριες κατηγορίες επιδράσεων που έχει η ακετυλοχολίνη στο κεντρικό νευρικό σύστημα», λέει ο Blake. “Αλλάζει τον τρόπο με τον οποίο οι νευρώνες μιλάνε ο ένας τον άλλον, προκαλεί την αύξηση των ενεργειών ορισμένων νευρώνων, μερικές να γίνουν λιγότερο δραστήριοι, ενώ η δεύτερη κατηγορία είναι ότι βελτιώνει τη ροή του αίματος”, λέει. Περισσότερο αίμα σημαίνει περισσότερη ενέργεια από τη γλυκόζη και το ζωτικό οξυγόνο φτάνει στον εγκέφαλο, οπότε δεν προκαλεί έκπληξη το γεγονός ότι ο εγκέφαλος γίνεται υγιέστερος με την πάροδο του χρόνου με αυτά τα αυξημένα περιουσιακά στοιχεία, λέει ο Blake. “Η ιδέα είναι ότι πρόκειται να έχει μακροπρόθεσμο αποτέλεσμα”, προσθέτει ο Terry.
Η βαθιά εγκεφαλική διέγερση, η οποία είναι συγκρίσιμη με εκείνη ενός βηματοδότη για την καρδιά, είναι επίσης πιο επιλεκτική από τα φάρμακα, που φαίνεται να διεγείρει μόνο την ακετυλοχολίνη στον στοχευόμενο χώρο του εγκεφάλου. Έχουμε υποδοχείς ακετυλοχολίνης σε όλο το σώμα μας και οι αναστολείς της χολινεστεράσης καθιστούν περισσότερο διαθέσιμη τη χημική ουσία σε όλο το σώμα, αυξάνοντας τον κίνδυνο παρενεργειών όπως ναυτία, απώλεια όρεξης, πόνο στις αρθρώσεις και μυϊκές κράμπες.
Στην πραγματικότητα, οι αποκρίσεις στην διαλείπουσα διέγερση στη μελέτη ήταν τόσο ισχυρές όσο εκείνες που βίωσαν οι ασθενείς που έλαβαν υψηλές δόσεις αναστολέων χολινεστεράσης, αναφέρουν οι επιστήμονες.
“Τα κύρια φάρμακα που χρησιμοποιούνται για τη θεραπεία της νόσου του Αλτσχάιμερ ενισχύουν αυτή τη χολινεργική λειτουργία αλλά είναι μη ειδικά και προκαλούν όλες αυτές τις περιφερικές παρενέργειες”, λέει ο Terry. “Αυτός είναι ένας πολύ πιο επιλεκτικός τρόπος ενίσχυσης αυτής της περιοχής”.
Η βαθιά εγκεφαλική διέγερση συμπληρώνει βασικά τις φυσιολογικές διεργασίες του εγκεφάλου που επιτρέπουν την απελευθέρωση της ακετυλοχολίνης, λέει ο Blake. Ο εγκέφαλος λειτουργεί σε ένα συνδυασμένο βιοχημικό και ηλεκτρικό σύστημα που έχει ηλεκτρικές ακίδες που διατρέχουν το μήκος ενός μακρινού βραχίονα που φθάνει από έναν νευρώνα σε άλλο νευρώνα ή άλλο τύπο κυττάρου. Όπου συνδέονται δύο κύτταρα ονομάζεται συνάση και η ηλεκτρική ακίδα έχει ως αποτέλεσμα την απελευθέρωση της ακετυλοχολίνης στη συνάφεια, η οποία επηρεάζει το κύτταρο που αγγίζει, ενδεχομένως ενεργοποιώντας το ηλεκτρικά ή αλλάζοντας τον τρόπο λειτουργίας του με κάποιο άλλο τρόπο. Η ηλεκτρική ενεργοποίηση ενός μόνο νευρώνα ενεργοποιεί επίσης και άλλους νευρώνες σε στενή εγγύτητα.
Η επιτυχία των εμφυτευμένων απινιδωτών / βηματοδότες και η βαθιά εγκεφαλική διέγερση για τη νόσο του Πάρκινσον οδήγησε στη διερεύνηση των δυνατοτήτων της για προβλήματα όπως η νόσος του Αλτσχάιμερ. Η Υπηρεσία Τροφίμων και Φαρμάκων ενέκρινε βαθιά εγκεφαλική διέγερση για τον Parkinson και βασικό τρόμο το 1997.
