Icke-invasiv hjärnstimulering för Parkinsons sjukdom
Datum: Augusti 2021
Utarbetad av SIC-medlemHan-Lin Chiang, läkare
FörfattarnaJohn Rothwell, MS, PhD., Robert Chen, MA, MBBChir, MSc, FRCPC, Yoshikazu Ugawa, MD, PhD.
redaktör: Un Jung Kang, MD
Beskrivning
Repetitiv transkraniell magnetisk stimulering (rTMS) och transkraniell elektrisk stimulering (tES)* är två icke-invasiva hjärnstimuleringstekniker som kan modulera hjärnans plasticitet och har tillämpats på olika neurologiska sjukdomar, inklusive Parkinsons sjukdom (PD). Effekten av sådana tekniker på PD har dock varit kontroversiell. I det här blogginlägget bjöd vi in tre experter inom detta område, professor John Rothwell, professor Robert Chen och professor Yoshikazu Ugawa, för att diskutera mekanismerna, effekterna och framtida forskningsinriktningar för rTMS och tES.
*tES är ett paraplybegrepp som inkluderar transkraniell likströmsstimulering (tDCS), transkraniell växelströmsstimulering (tACS) och andra.
Vilka är de möjliga mekanismerna för rTMS och tES vid behandling av Parkinsons symtom?
Professor RothwellBåde rTMS och tES kan ibland ge effekter på hjärnan som varar längre än appliceringsperioden. Effekterna tros bero på förändringar i effektiviteten hos synaptiska kopplingar, vanligtvis kallade "plasticitet". De är övergående, åtminstone efter en enda applicering, och varar cirka 30 minuter. De är också variabla och små, vilket innebär att det är svårt att med säkerhet förutsäga hur en individ kommer att reagera vid ett visst tillfälle.
Tanken är att rTMS- eller tES-inducerad plasticitet skulle kunna återställa funktionen i felfungerande områden i hjärnan, eller förbättra kompensationen genom att förbättra funktionen i icke-skadade delar av hjärnan. För att uppnå en långvarig terapeutisk effekt tillämpas flera sessioner med rTMS eller tES med tanken att effekterna av varje session ska summeras över tid.
En sista punkt att notera är att rTMS och tES är mycket mer effektiva på att stimulera hjärnans yta (främst hjärnbarken och kanske lillhjärnan) än djupa strukturer. Därför är det osannolikt att de påverkar den primära patologin för Parkinsons sjukdom i basala ganglierna.
Professor ChenDet finns olika mekanismer för TMS jämfört med tES. TMS aktiverar neuroner medan tES tros påverka membranpotentialer, vilket förändrar neuronal excitabilitet och avfyrningshastigheter snarare än att direkt aktivera neuroner. Mekanismerna för neuromodulering är inte helt förstådda, men de tros generellt inducera neuroplasticitet och att effekterna varar längre än stimuleringen. Långsiktiga potentierings- och långsiktiga depressionsmekanismer kan vara involverade. Stimuleringen påverkade också inte bara de stimulerade områdena utan även regioner som är sammankopplade med det stimulerade området. Flera sessioner behövs vanligtvis för att producera varaktiga kliniska effekter.
Professor UgawaDen mest troliga mekanismen bakom behandlingen är induktion av synaptisk plasticitet i båda. rTMS kan inducera vissa lokala områden och tDCS kan inducera plasticitet i stora områden. Var plasticiteten uppstår återstår att lösa. De direkta effekterna på cortex, indirekt effekt på basala ganglierna genom kortikala förändringar, eller nätverksförändringar i hela hjärnan.
Vilken är den mest lovande effekten av rTMS och tES på icke-motoriska och motoriska symtom vid Parkinsons sjukdom?
Professor RothwellrTMS: Det har gjorts ett litet antal mindre studier av effekterna av rTMS på symtom på gång, tremor, akinesi, rigiditet, dyskinesi och depression vid Parkinsons sjukdom, vilka har riktat in sig på olika områden i cortex och lillhjärnan. Lovande effekter har observerats på gång och dyskinesi i flera studier såväl som på depression. De totala effekterna är dock små och det är svårt att jämföra resultaten från olika studier eftersom de ofta använder helt olika stimuleringsparametrar. Min sammanfattning skulle vara att vissa patienter kan uppleva användbar klinisk nytta, men för närvarande är metoderna inte tillräckligt tillförlitliga för att överleva någon form av massklinisk utrullning. Många centra väljer att hitta sätt att upptäcka vilka patienter som kan ha störst nytta och riktar sedan behandlingen mot dessa populationer.
tES: Mycket liknande svar som rTMS ovan. Det finns dock mindre data om prövningar med tES.
Professor Chen:
rTMS: Effekterna på förbättring av motoriska symtom är lovande. Det finns mindre studier om levodopa-inducerad dyskinesi och gångstörningar som också är uppmuntrande. För icke-motoriska symtom finns det bevis för att det kan gynna depression (godkänt i många länder för behandlingsresistent depression)
tES: Det finns färre studier än rTMS, men tES kan också hjälpa till med motoriska symtom och vissa studier tyder på att det kan hjälpa kognitiva symtom.
Professor Ugawa:
rTMS: Enligt min erfarenhet är den mest lovande effekten den gynnsamma effekten på rigiditet och akinesi. Det är inte effektivt vid tremor. rTMS över SMA kan vara lovande. rTMS över M1 är också effektivt.
Vilka är begränsningarna och framtida forskningsinriktningarna för rTMS och tES vid behandling av Parkinsons sjukdom?
Professor Rothwell:
rTMS: Den största begränsningen är att effekterna är små, särskilt jämfört med effekterna av konventionella läkemedel. Det kan finnas ett visst utrymme för att använda rTMS för att behandla biverkningar av nuvarande behandlingar, eller symtom som inte är välkontrollerade konventionellt. Ett annat problem är att förstå exakt vad rTMS kan göra i hjärnan. På en nivå är uppfattningen att rTMS kan modulera "plasticitet" mycket attraktiv, men verkligheten är komplex. Det är inte lätt att rikta rTMS till specifika uppsättningar synapser i hjärnan, och det är osannolikt att några symtom kan behandlas genom att bara ändra ett begränsat antal kopplingar i hjärnan. Det är möjligt att rTMS tillfälligt försätter hjärnan i ett tillstånd där konnektiviteten tillfälligt är mer formbar, vilket kan öka effektiviteten hos konventionella terapier som erbjuder ett mer holistiskt sätt att förändra hjärnkretsar. Detta är anledningen till att kombinera rTMS med en session med konventionell terapi, såsom gångträning eller träning. Framtida forskning kan hjälpa oss att förstå mer om vad vi uppnår med rTMS.
tES: Som med rTMS ovan.
Professor Chen:
rTMS: Det kommer att vara en kompletterande behandling och kommer inte att ersätta behandlingar som levodopa eller DBS. Det kommer att vara relativt dyrt eftersom teknisk personal behövs. Stora randomiserade kontrollerade studier behövs fortfarande för att säkerställa effekt. Kombination med andra behandlingar (t.ex. rehabilitering, även DBS) bör undersökas ytterligare.
tES: Liknar rTMS men kostnaden för enheten är lägre, den kan potentiellt appliceras av patienten hemma. Den är också enklare att applicera samtidigt med vissa behandlingar som rehabilitering.
Professor Ugawa:
rTMS: Effekten är inte tillräckligt stor jämfört med läkemedel mot Parkinsons sjukdom, och rTMS-intervention kräver avsevärd tid och medicinsk personal vid tillämpning på patienterna. Några möjligheter för den framtida inriktningen av rTMS-behandling inkluderar samtidiga rTMS över flera delar av hjärnan, kombination med andra behandlingsmetoder, såsom tES eller TUS (transkraniell ultraljudsstimulering), och cerebellär stimulering.
Slutsats
rTMS och tES är icke-invasiva hjärnstimuleringar som kan modulera neuroplasticitet genom sin effekt på kortikala regioner och deras sammankopplade vägar. Effektens varaktighet är kort och magnituden liten, men de kan förstärkas genom flera sessioner eller i kombination med fysisk träning. För patienter med Parkinsons sjukdom är den motoriska effekten av rTMS, särskilt rigiditet, bradykinesi, gång och dyskinesier, lovande. Det finns också bevis som stöder dess behandling av Parkinsons depression. Behandlingseffekten av tES tros vara likartad med rTMS, förutom att det finns mindre data. För närvarande kan rTMS/tES endast fungera som tilläggsbehandlingar. Framtida forskning med fokus på kombinationsbehandlingar med andra behandlingsmetoder, samtidig stimulering av olika hjärnregioner och patienturval kommer förhoppningsvis att ge oss mer information.