Een miljoen Amerikanen lijden aan de trillingen, stijfheid en onduidelijke spraak van de ziekte van Parkinson. Ernstige depressie treft ongeveer 16 miljoen Amerikaanse volwassenen per jaar, en bijna 30 miljoen Amerikanen hebben te maken met de pijn van migraine, terwijl ongeveer 1 op de 1.000 de pijn van nog meer pijnlijke clusterhoofdpijn verdraagt. Medicijnen zijn meestal de eerstelijnsbehandeling voor deze en andere neurologische aandoeningen, met diepe hersenstimulatiechirurgie - waarbij een chirurg de schedel van een patiënt kraakt en kleine elektroden in het hersenweefsel plaatst als een soort "hersenpacemaker" - soms gebruikt als laatste toevlucht.
gerelateerde inhoud
- Het koppelen van meerdere geesten kan helpen beschadigde hersenen te genezen
Wat als, in plaats van door bijwerkingen veroorzaakte medicatieregimes of invasieve operaties, deze aandoeningen zouden kunnen worden behandeld door de hersenen pijnloos van buiten de schedel te stimuleren?
"Wat als er een manier is om dit niet-invasief te doen?" Ian Graham, een afgestudeerde biomedische ingenieur aan de Johns Hopkins University, vroeg zich af na getuige te zijn geweest van een diepgaande hersenstimulatiechirurgie van meer dan een uur voor depressie.
Transcraniële stimulatie, of het stimuleren van de hersenen van buiten de schedel, is een van de heetste gebieden in de biomedische technologie geworden. De methode wordt meestal op twee manieren uitgevoerd. Eén techniek, transcraniële gelijkstroomstimulatie genoemd, maakt gebruik van elektroden die op de hoofdhuid worden geplaatst om elektrische signalen naar de hersenen te sturen. De andere, genaamd transcraniële magnetische stimulatie, gebruikt een magnetische spoel op de hoofdhuid om elektrische activiteit in de hersenen te produceren. Verschillende locaties van de hersenen worden gestimuleerd met verschillende intensiteiten en frequenties op basis van de aandoening die wordt behandeld. Hoewel niemand precies weet hoe hersenstimulatie Parkinson en andere aandoeningen verbetert, is het wel duidelijk dat de stimulatie kan beïnvloeden hoe neuronen afvuren en neurotransmitters zoals serotonine en dopamine kunnen reguleren.
Graham en andere biomedische ingenieurs bij Johns Hopkins vonden een zendspoel uit dat elektroden gebruikt om de hersenen van Parkinson-patiënten te stimuleren. Het STIMband-apparaat, dat later dit jaar of begin volgend jaar met klinische proeven zal beginnen, is bedoeld om thuis te worden gebruikt, waardoor het zich onderscheidt van andere transcraniële stimulatieapparaten. De studenten hopen dat het zal helpen omgaan met enkele van de meer slopende symptomen van Parkinson, waaronder tremor en evenwichtsproblemen. Eerder deze maand won de STIMband een tweede prijs van $ 5.000 in VentureWell's BMEidea nationale ontwerpwedstrijd voor studenten biomedische en bio-engineering.
De studenten die de STIMband hebben gemaakt: Ian Graham, Melody Tan, Erin Reisfeld, Shruthi Rajan en David Blumenstyk. (Johns Hopkins University). Met STIMband plaatsen de studenten de elektroden op locaties die bekend zijn uit computermodellering om delen van de hersenen te stimuleren die zijn getroffen door Parkinson. Ze zagen patiënten die deelnamen aan Johns Hopkins-onderzoeken naar transcraniële gelijkstroomstimulatie en waren onder de indruk van de resultaten.
"Ik heb een patiënt binnen zien komen en na de behandeling moest hij zijn naam ondertekenen", zegt Graham. "Hij zei dat hij al jaren niet zo had kunnen schrijven."
De studenten ontmoetten patiënten in de Parkinsons-kliniek gedurende vele maanden om gegevens te verzamelen over wat mensen echt nodig hadden in een thuisapparaat. Uiteindelijk kwamen ze met een batterij-aangedreven ontwerp, ruwweg gebaseerd op een baseballcap, die gemakkelijk kan worden aangebracht en bediend met een grote knop.
STIMband-behandeling zou beginnen in het kantoor van de neuroloog, waar het apparaat op de patiënt zou worden aangebracht. De patiënt nam de STIMband vervolgens mee naar huis en gebruikte hem elke dag 20 minuten per dag. De behandeling kan uiteindelijk worden aangepast op basis van individuele resultaten, maar Graham zegt dat de patiënten de STIMband waarschijnlijk voor onbepaalde tijd zouden gebruiken, zolang ze maar positieve resultaten zien.
"Omdat PD [ziekte van Parkinson] degeneratief is en de STIMband anders werkt dan de medicatie, zou het ook voor een langere periode gunstig moeten zijn", zegt Graham. "Helaas is die periode nog onbekend."
Als STIMband-tests succesvol blijken te zijn, hoopt de groep de FDA-goedkeuring te verkrijgen. Het apparaat kost waarschijnlijk tussen $ 600 en $ 1.000, afhankelijk van materiaalkeuzes.
Transcraniële stimulatie wordt momenteel onderzocht door onderzoekers als een behandeling voor neurologische en neuropsychiatrische aandoeningen, waaronder epilepsie, beroerte, Tourette-syndroom, depressie en manie, migraine, schizofrenie, eetstoornissen, dystonie (pijnlijke onwillekeurige spiercontracties) en chronische pijn. Maar de FDA heeft alleen transcraniële magnetische stimulatie goedgekeurd voor medicatie-resistente depressie.
"Dit is niet hetzelfde als het plaatsen van koelkastmagneten op het hoofd van mensen", zegt neuroloog David Brock, de medisch directeur van Neuronetics, het bedrijf dat NeuroStar produceert, een transcranieel magnetisch stimulatieapparaat voor depressie. NeuroStar-behandeling wordt gegeven in het kantoor van een arts. Gedurende een periode van vier tot zes weken komen patiënten vijf dagen per week voor sessies van 45 minuten. Ze zitten in een stoel te lezen of naar muziek te luisteren terwijl het apparaat, geplaatst over de linkerkant van hun voorhoofd, hun linker prefrontale cortex stimuleert.
Mensen beschouwen transcraniële stimulatie vaak ten onrechte als een alternatieve behandeling, zegt Brock, maar het wordt in feite ondersteund door klinische gegevens. Studies tonen aan dat ongeveer 30 tot 40 procent van de behandelingsresistente depressieve patiënten in remissie gaat na het gebruik van NeuroStar, terwijl meer patiënten enige verbetering van de symptomen hebben.
Rendering van patiënt met behulp van NeuroStar-apparaat (neuronetica) Evenmin is transcraniële stimulatie zoals elektroconvulsietherapie (ECT) of "shockbehandeling" de gestigmatiseerde maar vaak zeer effectieve depressiebehandeling die elektriciteit gebruikt om een aanval te veroorzaken. In tegenstelling tot ECT veroorzaakt transcraniële stimulatie geen epileptische aanval en is geen algemene anesthesie of ziekenhuisopname nodig. Het is ook vrij van de beruchtere bijwerkingen van ECT, waaronder geheugenverlies en verwarring.
Brock zegt dat transcraniële stimulatie de komende jaren vrijwel zeker een goedgekeurde behandeling voor andere aandoeningen zal worden, zodra onderzoekers de juiste locatie en intensiteit vaststellen om het probleem te behandelen. "[Transcraniële stimulatie] lijkt veel op een Zwitsers zakmes, " zegt hij. "We hebben uitgezocht hoe het mes te gebruiken, maar we hebben nog niet ontdekt hoe we alle andere gereedschappen kunnen gebruiken."
