Dyp hjernestimulering, eller bruk av milde elektriske støt til målrettede deler av hjernen med det formål å påvirke hvordan de fungerer, gir en helt ny tilnærming til å håndtere nevrologiske tilstander som har utfordret leger i lang tid.
I mange år nå har den blitt brukt til å behandle Parkinsons sykdom. Ved å sende små støt til regionene i hjernen som kontrollerer bevegelse, kan denne stimuleringen bidra til å holde skjelvingene fra Parkinson under kontroll.
Det fungerer som en slags pacemaker for hjernen. En kirurg setter inn en sonde i et spesifikt område av hjernen, og den kobles med ledninger under huden til en batteripakke som er implantert nær toppen av brystet til en person. En lege stiller inn styrken på den elektriske pulsen, hvor lenge den varer og hvor ofte den oppstår. En type stimulering kan øke hjernecelleaktiviteten, en annen kan bremse den.
Ikke overraskende, etter hvert som teknologien og behandlingen har blitt mer raffinert, har forskere begynt å se på andre måter hjernestimulering kan brukes, og ikke bare for å behandle nevrologiske skader som følge av Alzheimers eller traumatiske hjerneskader, men også for å adressere psykiske helseforstyrrelser og til og med, til en viss grad, oppførsel. Det pågår for eksempel studier for å se om det kan hjelpe folk med å slutte å røyke.
Her er et utvalg av den siste forskningen på hjernestimulering:
Å senke Alzheimers: Alzheimers sykdom er fortsatt en av medisinens mest avskrekkende utfordringer, både når det gjelder å finne en årsak og utvikle en virkelig effektiv behandling. Nå gjennomfører et team ledet av forskere ved Johns Hopkins University en klinisk studie for å se om dyp hjernestimulering kan bremse hukommelsestap og kognitiv tilbakegang.
Forskningen innebærer å plassere implantater i hjernen til rundt 40 pasienter med mild Alzheimers sykdom og måle progresjon av sykdommen over en 18-måneders periode. Spesifikt blir enhetene implantert i pasientenes fornix - et knippe nervefibre som forbinder venstre og høyre side av hippocampus. Det er regionen i hjernen assosiert med minne. Teorien er at hjernestimulering i dette området kan redusere skadehastigheten på fornix og til og med skape nye hjerneceller i hippocampus.
Den siste fasen av forsøket, som forventes å vare i fire år, fokuserte på sikkerheten til implantatene hos Alzheimers pasienter. Så langt har det ikke funnet noen alvorlige bivirkninger.
Så lenge til den store kvalen ?: Forskere ved Imperial College London sier at hjernestimulering til og med kan brukes til å lette bevegelsessyke. Forskere er ikke helt sikre på hva som forårsaker den urolige følelsen, men de tror det har å gjøre med hjernen som prøver å behandle motstridende signaler fra ørene og øynene våre når vi er i bevegelse. Tidligere forskning har bestemt at et velfungerende vestibulært system - det er den delen av det indre øret som sanser bevegelse - gjør det mer sannsynlig at noen vil føle den kvalmende følelsen.
Så forskerne lurte på hva som ville skje hvis de brukte en elektrisk strøm for å dempe signalene fra det vestibulære systemet til hjernen. De jobbet med 10 menn og 10 kvinnelige frivillige som ble enige om å bruke en hette utstyrt med elektroder og deretter i 10 minutter få en mild elektrisk strøm designet for å hemme hjernecelleaktiviteten. Det ble fulgt av en tur på en stol som roterte og vippet i forskjellige hastigheter for å få dem til å føle seg syke.
Det viste seg at de som fikk stimulering som reduserte hjernecelleaktiviteten, hadde mindre sannsynlighet for å føle seg kvalme og kom seg raskere enn folk som hjernen ble stimulert til å øke celleaktiviteten. Nå snakker forskerne med potensielle partnere om å utvikle en bærbar stimuleringsenhet mot kvalme du kan hente på medisinbutikken.
Minner blir gjort om dette: På en konferanse tidligere denne måneden kunngjorde DARPA, forskningsarmen til forsvarsdepartementet, at som en del av en studie den har finansiert, scoret pasienter som fikk hjerneimplantater bedre på minnetester. Traumatiske hjerneskader er et stort tema for det amerikanske militæret - nesten 300 000 medlemmer av tjenesten har blitt behandlet for en siden 2000. Så DARPA leder forskningsinnsats for hvordan elektrisk stimulering kan brukes til å hjelpe mennesker med ødelagte hjerner å skape og hente minner.
Forskere har arbeidet med hjernekirurgipasienter som har meldt seg frivillig til å være en del av minneprosjektet. Målet er å tydeligere identifisere prosessen for hvordan hjernen danner og husker minner og deretter bruke milde sjokk fra implantater for å gjenskape den prosessen. Det er bare et år inn i prosjektet, men DARPA sier at basert på resultatene så langt ser det ut som mulig å kartlegge og tolke nevrale signaler som kommer fra en hjerne når den koder eller henter et minne, og faktisk forbedrer den tilbakekallingen ved å elektrisk stimulere målrettede deler av hjernen.
Legg ned den sigaretten: Et annet prosjekt i de tidlige stadiene er å se på hvordan hjernestimulering kan hjelpe folk til å kjempe mot sug etter sigaretter eller usunn mat. Caryn Lerman, seniordirektør ved Abramson Cancer Center fra University of Pennsylvania, mottok nylig tilskudd for å undersøke om å bruke elektriske støt på deler av den prefrontale cortex bak pannen - et hjerneområde bundet til selvkontroll - kan hjelpe folk motstå trang til delta i usunn oppførsel.
Tanken er at hvis riktig målrettet, denne stimuleringen kan styrke veier som brukes til å bekjempe ønsket om å lyse opp. Foreløpige resultater fra et eksperiment med 25 røykere fant at etter en 20-minutters økt med elektriske stimulatorer festet til pannen, klarte folk å vente lenger før de rakte etter en sigarett enn de som fikk placebo-behandling. De røykte også færre sigaretter.
Hjertesvikt: Forskere ved Cleveland Clinic har søkt Food and Drug Administration (FDA) om tillatelse til å begynne å teste dyp hjernestimulering av ofre for menneskelig hjerneslag. Behandlingen så ut til å ha virket med rotter - det så ut til å fremme veksten av nye nevroner i hjernen.
Ikke at noen tror at dette kan gi en kur mot slag. Når de oppstår, blir blodtilførselen til hjernen avskåret og noen områder stenges bare ned, mens kommunikasjonen til andre regioner blir forstyrret. Elektrisk stimulering kan ikke gi døde nevroner liv igjen. Men det kan bidra til å skape nye nevrale forbindelser, spesielt i lillehjernen, den delen av hjernen som kontrollerer frivillige bevegelser. Håpet er at deler av hjernen som fortsatt er sunne, da vil være bedre i stand til å kompensere for skadede.
Rundt 800 000 mennesker i USA får slag hvert år. Og ifølge National Stroke Association er omtrent halvparten av de som overlever hardt svekket.
Økende empati: Men hva med å bruke hjernestimulering for å endre hvordan folk føler det? Forskere ved Harvard University og Vanderbilt University har dristet seg inn i det territoriet med et eksperiment relatert til doling out of Justice.
De ga 66 frivillige historier om en fiktiv person ved navn John - spesielt de fortalte en rekke forbrytelser han hadde begått og hans mentale tilstand da han hadde begått dem. På forhånd fikk noen av deltakerne en form for hjernestimulering som kunne forstyrre aktiviteten i den prefrontale cortex, som spiller en nøkkelrolle ikke bare i selvkontroll, men også beslutningstaking. For andre var stimuleringsapparatet festet, men slått aldri på.
De frivillige ble bedt om å bestemme hvor klanderverdig John var, og også på en skala fra 0 til 9 bestemme hvor ekstrem straffen hans skulle være. Det forskerne fant er at menneskene hvis hjerneaktivitet ble forstyrret valgte mindre alvorlige straff.
Hvilket reiser kanskje det største spørsmålet om stimulering av hjernen: Når blir det å fikse hjernen til å endre hjernen?
