Para peneliti telah memetakan sirkuit disfungsional otak yang terkait dengan Parkinson, distonia, OCD, dan Tourette, mengungkap area yang ditargetkan untuk perawatan stimulasi otak dalam (DBS) yang efektif. Terobosan ini tidak hanya meningkatkan presisi DBS namun juga membuka kemungkinan metode neuromodulasi non-invasif. Kredit: SciTechDaily.com
Para peneliti menggunakan stimulasi otak dalam untuk melokalisasi jalur saraf yang terganggu.
Ketika koneksi tertentu di otak tidak berfungsi, kondisi seperti penyakit Parkinson, distonia, gangguan obsesif-kompulsif (OCD), dan sindrom Tourette dapat muncul. Merangsang bagian tertentu di otak secara langsung dapat membantu mengurangi gejala gangguan tersebut.
Untuk menentukan dengan tepat area target terapi di otak, tim yang dipimpin oleh peneliti dari Charité – Universitätsmedizin dan Brigham and Women’s Hospital menganalisis data dari pasien di seluruh dunia yang telah menjalani implantasi elektroda kecil untuk merangsang otak. Hasilnya adalah peta unik jaringan otak yang terganggu yang kini telah dipublikasikan Ilmu Saraf Alam.
Gangguan neurologis dan neuropsikiatri muncul dengan spektrum gejala yang berbeda-beda, mulai dari gangguan suasana hati dan pemrosesan informasi hingga defisit motorik. Tapi mereka punya satu kesamaan: Semuanya disebabkan oleh tidak berfungsinya koneksi antara wilayah tertentu di otak. Dalam istilah sederhana, ketika sirkuit otak menjadi tidak berfungsi, sirkuit tersebut dapat bertindak sebagai rem terhadap fungsi otak yang biasanya dijalankan oleh sirkuit tersebut.
Stimulasi otak dalam (DBS) menargetkan sirkuit yang tidak berfungsi seperti ini dan dapat berperan dalam mengurangi gejala di berbagai area. Dalam pendekatan bedah saraf ini, elektroda kecil ditanamkan ke area otak target yang ditentukan secara tepat. Elektroda kemudian secara kronis memancarkan gelombang listrik lemah ke jaringan sekitarnya. Efek stimulasi berjalan sepanjang jalur saraf ke area yang lebih jauh di otak untuk mengungkap dampak penuhnya. Namun stimulasi tidak selalu berhasil. Bahkan perbedaan kecil dalam penempatan elektroda dapat menyebabkan efek pengobatan yang lebih lemah.
Sirkuit otak spesifik mana yang perlu distimulasi untuk mencapai hasil optimal ketika menangani berbagai gejala adalah pertanyaan bagi tim internasional yang dipimpin oleh ahli saraf Prof. Andreas Horn dan Dr. Ningfei Li di Charité and Brigham and Women’s Hospital. “Tujuan kami adalah untuk lebih memahami bagian otak mana yang memungkinkan ‘rem’ dapat dilepaskan melalui neuromodulasi untuk menormalkan gejala penyakit Parkinson, misalnya,” kata Ningfei Li.
Menjelajahi sebuah paradoks yang tampak
Pekerjaan para peneliti membahas sebuah paradoks yang telah diketahui selama beberapa waktu di bidang ini. Area spesifik di ganglia basalis yang disebut nukleus subtalamus dianggap sebagai target efektif DBS untuk mengobati gejala penyakit Parkinson dan distonia, yang keduanya termasuk dalam spektrum gangguan pergerakan. Baru-baru ini, wilayah otak yang sama juga diidentifikasi sebagai target yang berhasil untuk mengobati gangguan neuropsikiatri seperti OCD dan gangguan tic.
Hal ini menimbulkan pertanyaan bagaimana inti sel yang kecil, yang panjangnya hanya sekitar satu sentimeter, dapat menjadi sasaran efektif gejala berbagai disfungsi otak. Untuk menyelidiki pertanyaan ini, tim menganalisis data dari 534 elektroda DBS yang ditanamkan pada 261 pasien di seluruh dunia. Dari kelompok ini, 70 pasien didiagnosis menderita distonia, 127 pasien menderita penyakit Parkinson, 50 pasien menderita OCD, dan 14 pasien menderita sindrom Tourette. Dengan menggunakan perangkat lunak yang dikembangkan oleh tim, para peneliti merekonstruksi lokasi yang tepat dari setiap elektroda. Simulasi komputer kemudian digunakan untuk memetakan saluran saraf yang diaktifkan pada pasien dengan hasil pengobatan yang optimal atau suboptimal.
Sirkuit otak yang terpengaruh pada penyakit Parkinson (hijau), distonia (kuning), sindrom Tourette (biru), dan gangguan obsesif-kompulsif (merah). Inset: area target optimal untuk stimulasi otak dalam di ganglia basalis. Kredit: Charite | Barbara Holunder
Dengan menggunakan hasil ini, mereka dapat mengidentifikasi sirkuit otak tertentu yang menjadi tidak berfungsi pada masing-masing dari empat kelainan tersebut. Mereka dikaitkan dengan wilayah relevan di bagian depan otak yang memainkan peran penting dalam fungsi motorik, kontrol impuls, dan pemrosesan informasi. “Sirkuit yang kami identifikasi sebagian tumpang tindih, yang bagi kami menyiratkan bahwa malfungsi yang tercermin dalam gejala yang diteliti tidak sepenuhnya independen satu sama lain,” kata Barbara Hollunder, seorang Ph.D. rekan di Pusat Ilmu Saraf Einstein di Charité dan penulis pertama studi ini.
Artinya, sebagai langkah awal, para peneliti telah berhasil melokalisasi jaringan yang tepat di otak depan dan otak tengah yang penting untuk mengobati penyakit Parkinson, distonia, gangguan obsesif-kompulsif, dan sindrom Tourette. Menerapkan pendekatan yang sama pada gangguan dengan gejala berbeda secara bertahap menghasilkan peta yang menunjukkan bagaimana sirkuit otak tertentu dikaitkan dengan gejala tertentu. “Dengan analogi dengan istilah ‘connectome’, yang menggambarkan peta komprehensif dari semua koneksi saraf yang ada di otak, dan ‘genom’, yang digunakan untuk seluruh informasi genetik yang ditemukan dalam suatu organisme, kami menciptakan istilah manusia. ‘disfungsi.’ Suatu hari nanti, kami berharap disfungsi ini akan menggambarkan keseluruhan sirkuit otak yang biasanya menjadi tidak berfungsi akibat gangguan jaringan,” jelas Hollunder.
Keberhasilan awal dengan pengobatan selama penelitian
Temuan para peneliti telah memberikan manfaat pada beberapa pasien pertama. Penyetelan yang tepat dan penempatan elektroda yang presisi memungkinkan untuk meringankan gejala OCD parah yang resistan terhadap pengobatan, misalnya. “Kami berencana untuk menyempurnakan teknik ini dan membidik lebih tepat lagi sirkuit otak yang tidak berfungsi untuk gejala tertentu. Misalnya, kita dapat mengisolasi sirkuit yang terlibat dalam obsesi atau kompulsi pada OCD, atau gejala komorbiditas lainnya yang umum ditemukan pada pasien ini, seperti depresi dan gangguan kecemasan, untuk melakukan pengobatan lebih lanjut secara individual,” kata Ningfei Li, sambil menatap masa depan.
Para peneliti juga percaya bahwa lebih dari satu wilayah otak mungkin bertanggung jawab atas perbaikan gejala tertentu. Mereka menduga bahwa jaringan saraf itu sendiri mengirimkan efek terapeutik, yang dapat dimodulasi dari berbagai titik di otak. Ini berarti penelitian ini tidak hanya memberikan wawasan berharga untuk pengobatan bedah saraf yang ditargetkan, namun juga dapat menginspirasi pendekatan untuk neuromodulasi noninvasif seperti stimulasi magnetik transkranial (TMS), di mana medan magnet digunakan untuk merangsang area tertentu di otak dari luar otak. tanpa perlu operasi.
Referensi: “Memetakan sirkuit disfungsional di korteks frontal menggunakan stimulasi otak dalam” oleh Barbara Hollunder, Jill L. Ostrem, Ilkem Aysu Sahin, Nanditha Rajamani, Simon Oxenford, Konstantin Butenko, Clemens Neudorfer, Pablo Reinhardt, Patricia Zvarova, Mircea Polosan, Harith Akram, Matteo Vissani, Chencheng Zhang, Bomin Sun, Pavel Navratil, Martin M. Reich, Jens Volkmann, Fang-Cheng Yeh, Juan Carlos Baldermann, Till A. Dembek, Veerle Visser-Vandewalle, Eduardo Joaquim Lopes Alho, Paulo Roberto Franceschini, Pranav Nanda, Carsten Finke, Andrea A. Kühn, Darin D. Dougherty, R. Mark Richardson, Hagai Bergman, Mahlon R. DeLong, Alberto Mazzoni, Luigi M. Romito, Himanshu Tyagi, Ludvic Zrinzo, Eileen M. Joyce, Stephan Chabardes , Philip A. Starr, Ningfei Li dan Andreas Horn, 22 Februari 2024, Ilmu Saraf Alam.
DOI: 10.1038/s41593-024-01570-1
RisalahPos.com Network
Related posts
# PARTNERSHIP
