En million amerikanere lider av skjelving, stivhet og slurvete tale om Parkinsons sykdom. Major depresjon rammer rundt 16 millioner amerikanske voksne i året, og nesten 30 millioner amerikanere takler smerten ved migrene, mens omtrent 1 av 1000 tåler kvalen med enda mer smertefull klynghodepine. Medisiner er vanligvis den første linjen behandling for disse og andre nevrologiske tilstander, med dyp hjernestimulering kirurgi - der en kirurg sprekker en pasients hodeskalle og plasserer små elektroder i hjernevevet som en slags "hjerne pacemaker" - noen ganger brukt som en siste resort.
Relatert innhold
- Å knytte flere sinn kan hjelpe skadet hjerneheal
Hva om i stedet for bivirkningsridd medikamentell behandling eller invasive kirurgi, kan disse forholdene behandles ved å smertefritt stimulere hjernen utenfor skallen?
"Hva hvis det er en måte å gjøre dette på ikke-invasivt?" Ian Graham, en biomedisinsk ingeniørstudent ved Johns Hopkins University, lurte på etter å ha vært vitne til en døgnoperasjon i hjernestimulering i flere timer for depresjon.
Transkraniell stimulering, eller stimulering av hjernen fra utsiden av skallen, har blitt et av de hotteste områdene innen biomedisinsk prosjektering. Metoden gjøres vanligvis på en av to måter. En teknikk, kalt transkraniell likestrømsstimulering, bruker elektroder plassert i hodebunnen for å sende elektriske signaler til hjernen. Den andre, kalt transkraniell magnetisk stimulering, bruker en magnetisk spole i hodebunnen for å produsere elektrisk aktivitet i hjernen. Ulike steder i hjernen stimuleres med forskjellige intensiteter og frekvenser basert på tilstanden som behandles. Selv om ingen er sikre på nøyaktig hvordan hjernestimulering forbedrer Parkinsons og andre forhold, er det forstått at stimuleringen kan påvirke hvordan nevroner avfyrer og kan regulere nevrotransmittere som serotonin og dopamin.
Graham og andre biomedisinske ingeniører ved Johns Hopkins oppfant et hodestykke som bruker elektroder for å stimulere hjernen til Parkinsons pasienter. STIMband-enheten, som skal starte kliniske studier senere i år eller tidlig neste år, er ment å brukes hjemme, noe som skiller den fra andre transkraniale stimuleringsapparater. Studentene håper det vil bidra til å takle noen av de mer ødeleggende symptomene på Parkinson, inkludert skjelving og balanseproblemer. Tidligere denne måneden vant STIMband en pris på $ 2.000 på andreplass i VentureWells BMEidea nasjonale designkonkurranse for biomedisinske og bioingeniørstudenter.
Studentene som opprettet STIMbandet: Ian Graham, Melody Tan, Erin Reisfeld, Shruthi Rajan og David Blumenstyk. (Johns Hopkins University). Med STIMband plasserer studentene elektrodene på steder som er kjent fra datamodellering for å stimulere deler av hjernen som er berørt av Parkinson. De observerte pasienter som deltok i Johns Hopkins-studier på transkraniell likestrømsstimulering og ble imponert over resultatene.
"Jeg har sett en pasient komme inn, og etter behandling måtte han signere navnet sitt, " sier Graham. "Han sa at han ikke hadde klart å skrive sånn på mange år."
Studentene møtte pasienter på sykehusets Parkinson-klinikk over mange måneder for å samle data om hva folk egentlig trengte i et hjemmeapparat. Etter hvert kom de på et batteridrevet design omtrent basert på en baseballhette, som lett kan gli på og kontrolleres med en stor knapp.
STIMbåndbehandling ville starte på nevrologkontoret, hvor enheten ville være montert på pasienten. Pasienten ville deretter ta STIMbandet hjem og bruke det i 20 minutter om dagen, hver dag. Behandlingen kan etter hvert endres basert på individuelle resultater, men Graham sier at pasientene sannsynligvis vil bruke STIMbandet på ubestemt tid, så lenge de ser positive resultater.
"Siden PD [Parkinsons sykdom] er degenerativ, og STIMbandet fungerer annerledes enn medisinen, bør det også vise seg gunstig i en lengre periode, " sier Graham. "Dessverre er den tidsperioden fremdeles ukjent."
Hvis STIMband-forsøk viser seg å være vellykket, håper gruppen å oppnå FDA-godkjenning. Enheten vil sannsynligvis koste mellom $ 600 og $ 1000, avhengig av materialvalg.
Transkraniell stimulering studeres for tiden av forskere som en behandling for nevrologiske og nevropsykiatriske tilstander, inkludert epilepsi, hjerneslag, Tourettes syndrom, depresjon og mani, migrene, schizofreni, spiseforstyrrelser, dystoni (smertefulle ufrivillige muskelsammentrekninger) og kroniske smerter. Men FDA har bare godkjent transkraniell magnetisk stimulering for medisineresistent depresjon.
"Dette er ikke som å plassere kjøleskapsmagneter på folks hode, " sier nevrolog David Brock, medisinsk direktør for Neuronetics, selskapet som produserer NeuroStar, et transkranialt magnetisk stimuleringsapparat for depresjon. NeuroStar-behandling gis på et legekontor. I en periode på fire til seks uker kommer pasienter fem dager i uken i 45-minutters økter. De sitter i en stol og leser eller hører på musikk mens enheten, plassert over venstre side av pannen, stimulerer deres venstre prefrontale cortex.
Folk vurderer feilaktig transkraniell stimulering som en alternativ behandling, sier Brock, men det er faktisk støttet av kliniske data. Studier viser at 30 til 40 prosent av behandlingsresistente depresjonspasienter går i remisjon etter bruk av NeuroStar, mens flere har en viss forbedring av symptomene.
Gjengivelse av pasient ved bruk av NeuroStar-enhet (Neuronetics) Transkraniell stimulering som elektrokonvulsiv terapi (ECT) eller "sjokkbehandling" er heller ikke den stigmatiserte, men ofte svært effektive depresjonsbehandlingen som bruker strøm for å indusere et anfall. I motsetning til ECT, induserer ikke transkraniell stimulering et anfall og krever ikke generell anestesi eller sykehusopphold. Det er også fritt for ECTs mer beryktede bivirkninger, inkludert hukommelsestap og forvirring.
Brock sier at transkraniell stimulering nesten helt sikkert vil bli en godkjent behandling for andre tilstander i årene som kommer, når forskere først har riktig plassering og intensitet for å behandle problemet. "[Transkraniell stimulering] ligner mye på en sveitsisk hærs kniv, " sier han. "Vi har funnet ut hvordan vi skal bruke bladet, men vi har ikke funnet ut hvordan vi skal bruke alle de andre verktøyene ennå."
