Rangsangan Otak Boleh Membantu Kognisi di Parkinson
Penyelidikan baru menunjukkan bahawa rangsangan frekuensi rendah di kawasan otak dalam mungkin dapat meningkatkan fungsi kognitif pada pesakit dengan penyakit Parkinson (PD). Sekiranya benar, penemuan ini menentukan tahap potensi rangsangan otak untuk merawat penyakit kognitif yang lain.
Karya baru oleh pakar neurologi dan pakar bedah saraf di University of Iowa memberikan bukti langsung pertama mengenai hubungan di otak manusia antara kawasan pemikiran otak dan kawasan yang berkaitan dengan pergerakan kawalan.
Para penyelidik menggunakan rakaman otak intraoperatif yang jarang berlaku untuk mencari hubungan yang berpotensi antara korteks frontal otak dan struktur yang lebih dalam yang disebut inti subthalamic (STN).
Kajian itu terdapat dalam jurnal dalam talian Otak, menunjukkan bahawa rangsangan STN pada frekuensi rendah meningkatkan prestasi pesakit PD pada tugas kognitif sederhana yang biasanya terganggu oleh PD.
"Tidak jarang anda mengenal pasti hubungan baru dalam otak manusia," kata Nandakumar Narayanan, M.D., Ph.D., penolong profesor neurologi UI dan pengarang kajian kanan.
"Keberadaan jalur hiper arah ini dari korteks prefrontal ke STN telah diperhatikan selama sekitar satu dekad, tetapi ini adalah pertama kalinya kami menunjukkan secara eksperimen bahawa ia wujud dan berfungsi pada orang.
"Kami juga dapat menunjukkan bahawa jika kita merangsang STN, kita mengubah aktiviti kortikal frontal dan kita menganggapnya melalui jalan ini," katanya. "Dan jika kita merangsang STN dan mengubah aktiviti kortikal, kita benar-benar dapat mengubah tingkah laku dengan cara yang bermanfaat, meningkatkan prestasi kognitif pesakit."
Penyakit Parkinson adalah keadaan neurodegeneratif progresif yang mempengaruhi kira-kira satu juta orang di Amerika Syarikat. Rangsangan otak mendalam terhadap STN pada frekuensi tinggi telah disetujui untuk merawat masalah pergerakan pada beberapa pesakit dengan PD.
Selain menyebabkan masalah pergerakan, PD juga mempengaruhi pemikiran atau kognisi. Penemuan baru meningkatkan kemungkinan bahawa rangsangan otak dalam STN pada frekuensi (rendah) yang berbeza juga dapat meningkatkan gejala kognitif pada PD, dan mungkin juga pada penyakit neurologi dan psikiatri lain.
Dalam penyelidikan itu, pasukan dapat memetakan hubungan STN-korteks dengan "mendengarkan" pada aktiviti otak semasa operasi untuk menanamkan elektrod rangsangan otak dalam (DBS) pada pesakit dengan PD.
Pakar bedah saraf UI Jeremy Greenlee, MD, melakukan lebih daripada 30 pembedahan sedemikian setiap tahun dan kepakarannya sangat penting untuk eksperimen pemetaan. Dengan menggunakan elektrod rakaman khusus yang diletakkan di dalam otak pesakit, Greenlee mendengar aktiviti otak untuk meletakkan alat DBS dengan tepat.
Elektrod tersebut juga membolehkan rakaman langsung aktiviti otak untuk tujuan eksperimen pada pesakit yang terjaga semasa prosedur tanpa menambahkan risiko. Rakaman intraoperatif seperti ini tidak begitu biasa, tetapi Greenlee dan rakannya UI mempunyai sejarah kepakaran yang panjang dalam teknik ini.
Semasa operasi, pesakit melakukan tugas kognitif sederhana sebagai cara merangsang satu bahagian otak sambil merakam aktiviti elektrik dari bahagian lain yang bersambung. Mendengarkan aktiviti saraf semasa tugas membolehkan pasukan memetakan hubungan.
"Kami dapat membangkitkan respons untuk menunjukkan hubungan yang berfungsi," jelas Greenlee. "Tindak balas yang sangat pantas menunjukkan satu sambungan sinaptik langsung - itulah maksud hyperdirect."
Setelah membuktikan wujudnya hubungan hyperdirect, para penyelidik seterusnya menyiasat kesan rangsangan STN frekuensi rendah pada kemampuan kognitif. Pasukan Narayanan menggunakan tugas berfikir yang sangat sederhana - dengan tepat menganggarkan berlalunya selang waktu yang pendek - untuk mengkaji kerosakan kognitif pada pesakit PD dan model haiwan PD.
Mereka mendapati rangsangan meningkatkan prestasi kognitif.
Semasa lawatan tindak lanjut pasca operasi, para penyelidik meminta pesakit melakukan tugas jangka waktu selang dengan stimulator DBS yang ditetapkan ke salah satu dari tiga tetapan: frekuensi tinggi (normal untuk mengawal pergerakan), tidak ada rangsangan, atau pengaturan frekuensi rendah 4 Hz. Hanya rangsangan 4 Hz yang meningkatkan prestasi pesakit pada ujian masa.
Para penyelidik berpendapat bahawa frekuensi seperti saluran komunikasi antara rangkaian. Sekiranya dua rangkaian bekerja bersama pada frekuensi yang sama, itu mungkin cara unik rangkaian berinteraksi dan maklumat dihantar.
Sumber: Universiti Iowa / EurekAlert
