Badacze podejrzewają, że mózgowe "metronomy", które pomogły złagodzić u wielu chorych symptomy choroby Parkinsona i innych chorób motorycznych, działają poprzez zagłuszanie sygnałów elektrycznych chorego mózgu. Pomimo jednak klinicznego sukcesu urządzeń, zatwierdzonych do stosowania przez Food and Drug Administration (FDA) i zastosowanych do tej pory już u około 30000 Amerykanów, mechanizm, za pomocą którego stymulacja głeboko mózgowa łagodzi symptomy choroby, nie został dobrze poznany.
Inżynierowie biomedyczni w Pratt School of Engineering Uniwersytetu Duke odkryli, że stymulacja szybkimi seriami impulsów elektrycznych głębokich części mózgu powoduje efekt nazwany przez nich "trawieniem informacji". Poprzez przekazywanie powtarzającej się i przez to nie mającej znaczenia wiadomości, ciągłe impulsy zakrywają błędne wybuchy aktywności mózgu charakterystyczne dla stanów chorobowych. Muszą to być jednak sygnały nadawane bez dłuższych przerw, gdyż w innym wypadku zostają one odczytane właśnie jako patologiczna informacja, przekazywana dalej obwodami mózgu - twierdzi Warren Grill. Stymulacja głębokich części mózgu działa jak wytrawianie chirurgiczne, które jest innym akceptowalnym sposobem leczenia w przypadkach ciężkich rozstrojów wywołanych guzem mózgu oraz w epilepsji. Jednak urządzenie elektroniczne ma tę przewagę, że można je doregulowywać i nie wiąże się z żadnymi nieodwracalnymi zmianami.
To co czyni zgłębianie tego tematu wyzwaniem, to niesamowita złożoność mózgu, z wszystkimi jego komórkami nerwowymi, rozchodzącymi się w różnych kierunkach i łączącymi się ze sobą, tworząc złożone, zapętlające się sieci. Zespół Grill'a stworzył matematyczny model normalnie działającej komórki mózgu. Następnie badacze nadali modelowi neuronu zmieniony patologicznie wzór działania, jaki obserwuje się u osób cierpiących na guza mózgu, utworzyli grupę takich komórek modelowych i obserwowali, co działo się, gdy komórki były elektrycznie stymulowane przy zastosowaniu różnych częstotliwości i natężenia prądu.
Raport badaczy ukaże się w specjalnym lipcowym wydaniu dziennika IEEE Transactions, poświęconym układom nerwowym i inżynierii rehabilitacji (Neural Systems and Rehabilitation Engineering), współredagowanym przez Grill'a. Badanie zostało przeprowadzone przez grupę badawczą, do której należała Alexis Kuncel, doktorantka inżynierii biomedycznej na Duke, oraz Scott Cooper, neurolog kliniki w Cleveland, przy wsparciu Narodowych Instytutów Zdrowia.
FDA dopuściła do użytku stymulację głębokich partii mózgu w ramach leczenia choroby Parkinsona w roku 1997. Implanty elektryczne są również zatwierdzoną terapią stosowaną w przypadku innych chorób motorycznych i znajdują się na różnych etapach badań jako metoda leczenia epilepsji, depresji, zespołu obsesyjno - kompulsywnego oraz bólu, jak twierdzi Grill.


www.bio.com