Ny mikroelektrodteknik för precis hjärnstimulering testas på patienter i svensk studie

Artikeln publicerades ursprungligen av Lunds universitet.

Djupt inne i vår hjärna, i områden som kallas Thalamus och Subthalamus, kontrolleras bland annat våra rörelsemönster. Vid Parkinsons sjukdom, där bristen på dopamin stör kommunikationen mellan olika delar av hjärnan, kan djup hjärnstimulering, DBS (Deep Brain Stimulation) i detta område, hjälpa nervcellskretsarna att återfå en mer normal funktion. Det kan leda till att skakningar minskar och att kroppen återfår en del av den kontroll som sjukdomen tagit ifrån den. 

Men det finns många utmaningar med dagens terapi. Bara någon bråkdel av en millimeter kan avgöra om stimuleringen lindrar symtomen eller i stället orsakar biverkningar. Hjärnans anatomi varierar dessutom från person till person, vilket gör att elektroderna ibland inte hamnar i den optimala positionen.

– En annan utmaning har varit att elektroder som förs in i hjärnvävnaden ofta orsakar en lokal förlust av nervceller och inflammation som kan ge ärrvävnad, som i sin tur kan minska effekten av DBS. Det är de här problemen som vi nu vill komma åt, säger Jens Schouenborg, professor som leder forskningsverksamheten vid Neuronano Research Center vid Lunds universitet.

Samspel med hjärnvävnad

Elektrodtekniken, som kallas ”High Definition Brain Stimulation” ska undersökas på patienter med Parkinsons sjukdom eller essentiell tremor (en sjukdom som orsakar ofrivilliga skakningar). Tekniken bygger på mjuka, mycket små, sjögräsliknande mikrofibrer som är vävnadsvänliga och utformade för att fungera väl i kontakt med kroppens vävnader, och som kan samspela med hjärnvävnaden på ett annat sätt än dagens teknik.

– Eftersom vi kan använda mycket svaga elektriska signaler blir stimuleringen skonsam. Signalerna är i nivå med dem som nervcellerna själva använder, och vi kan samtidigt undvika områden där stimuleringen av nervceller riskerar att ge biverkningar, säger Jens Schouenborg.

Genomförs på Skånes universitetssjukhus

Totalt tolv patienter ingår i studien, som genomförs vid Skånes universitetssjukhus under ledning av neurokirurg Hjalmar Bjartmarz. 

– Dagens elektroder som vi använder vid DBS-behandling är i princip desamma som utvecklades för 30 år sedan. Om den här studien visar att de nya, tunnare nanoelektroderna lyckas stimulera och få effekt i hjärnan så är detta ett stort framsteg som på sikt kan revolutionera fältet, säger Hjalmar Bjartmarz.

Syftet med studien är att se om den nya tekniken kan åstadkomma kraftfulla terapeutiska effekter med minimala biverkningar, vilket tidigare uppnåtts i djurförsök.

– På samma gång kartlägger vi hjärnans svar på stimulering för att kunna placera DBS-elektroderna mer exakt, säger Hjalmar Bjartmarz.

Tredimensionell karta

Mikroelektroderna kopplas till en batteridriven stimulator, och forskarna kan sedan stimulera små avgränsade nervcellsområden. Mikroelektroderna bildar kluster i målområdet och med hjälp av återkoppling från patienten får personalen reda på hur stimuleringarna inom olika delar av klustret upplevs och påverkar darrningar och rörelser. Informationen används också för att skapa en tredimensionell karta som kan hjälpa neurokirurgen att hitta den optimala placeringen av den schemalagda permanenta DBS-elektroden.

– Elektroderna är väldigt mjuka, så för att kunna få dem på exakt rätt plats i hjärnan behöver vi något som guidar dem. Därför har vi bland annat utvecklat ett system av små mikrokanaler i gelatin som hjälper oss att föra elektroderna rätt. Sedan löses gelatinet upp, säger Jens Schouenborg.

Sedan Jens Schouenborg och hans kollegor på Neuronano Research Center påbörjade forskningen kring hjärnelektroder 2006 har visionen varit att både möjliggöra avancerad hjärnforskning på hur nervcellerna kommunicerar med varandra under normala betingelser – och att utveckla ny och effektiv terapi vid degenerativa sjukdomar.

Lovande resultat

Forskarna fokuserade först på att göra elektroderna och metoden för att föra in dem i hjärnan så skonsamma som möjligt för vävnaden. När de lyckats minimera påverkan på hjärnvävnaden började de utveckla tekniken för att kunna användas i behandling. I denna teknikutveckling har även medicinteknikbolaget Neuronano AB deltagit för att bland annat säkerställa att försöksanordningen uppfyller regulatoriska kraven.

– Efter att ha uppnått lovande resultat i djurförsök och efter omfattande prekliniska säkerhetstester kommer nu tekniken att utvärderas på patienter. Det ligger många år av hårt arbete bakom detta projekt, så det känns väldigt bra att nu kunna ta detta steg mot bättre behandling av Parkinsons sjukdom och essentiell tremor, säger Jens Schouenborg.

Tekniken har fungerat i djurförsök med inriktning mot både smärta och Parkinsons sjukdom.

– Därför hoppas vi att elektrodtekniken på sikt kommer att kunna användas även för många andra kroniska tillstånd för vilka det inte finns effektiv behandling – till exempel Alzheimers sjukdom och andra demenssjukdomar, behandlingsresistent högt blodtryck, insomnia med mera, säger Jens Schouenborg. 

Parkinsons sjukdom

• Parkinsons sjukdom är en neurologisk sjukdom där nervceller i ett område djupt inne i hjärnan successivt går förlorade. Cellerna producerar dopamin – en signalsubstans som spelar en avgörande roll för hjärnans kontroll av kroppens rörelser.
• När dopaminnivåerna sjunker försämras kommunikationen mellan olika delar av hjärnan, vilket gör det svårare att styra musklerna.
• De vanligaste symtomen är:
  • Skakningar, framför allt när kroppen är i vila.
  • Muskelstelhet och ökad spänning i musklerna.
  • Långsamma och tröga rörelser, som kan vara svåra att påbörja.

Källa: Hjärnfonden