Направленная нейромодуляция, адаптированная к характерным симптомам отдельных пациентов, становится все более распространенным способом исправления сбоев в работе мозговых цепей у людей с эпилепсией или болезнью Паркинсона. Теперь ученые из Семейного центра расстройств настроения Dolby при Калифорнийском университете в Сан-Франциско продемонстрировали новый подход персонализированной нейромодуляции, который, по крайней мере у одного пациента, смог облегчить симптомы тяжелой устойчивой к лечению депрессии в течение нескольких минут.
Этот подход разрабатывается специально как потенциальное лечение для людей с изнурительной депрессией, не реагирующих на существующие методы лечения и подверженных высокому риску самоубийства.
«Мозг, как и сердце, является электрическим органом. Мы полагаем, что целевая терапия, как при эпилепсии или болезни Паркинсона может сделать пациентов здоровее», – рассказывает доктор Кэтрин Скангос, доцент кафедры психиатрии и поведенческих наук и автор нового исследования, ответственный за корреспонденцию. «Предыдущие попытки разработать нейромодуляцию для лечения депрессии всегда использовали стимуляцию в одном и том же месте для всех пациентов и по регулярному графику, который не позволял нацеливаться конкретнее. Мы знаем, что депрессия влияет на людей по-разному, но идея отображение индивидуальных участков для нейромодуляции, соответствующих отдельному пациенту не рассматривалась».
В тематическом исследовании, опубликованном в журнале Nature Medicine, Скангос и ее коллеги картировали эффекты легкой стимуляции нескольких участков мозга, связанных с настроением, у пациента с тяжелой устойчивой к лечению депрессией. Они обнаружили, что стимуляция на разных участках может облегчить различные симптомы заболевания головного мозга: уменьшает тревогу, повышает уровень энергии или восстанавливает удовольствие от повседневной деятельности. При этом преимущества стимуляции разных участков зависят от психического состояния пациента в конкретное время.
Доказательство концепции закладывает основу для крупного пятилетнего клинического исследования, которое возглавляет Скангос, получившее название PRESIDIO. Оно оценит эффективность персонализированной нейромодуляции у 12 пациентов с тяжелой устойчивой к лечению депрессией. Испытание будет основываться на текущем исследовании путем выявления сигнатур мозга, отражающих симптомы у отдельных участников. Обладая этой информацией, устройства нейромодуляции могут быть запрограммированы так, чтобы в реальном времени реагировать на неисправные состояния сети с помощью целевой стимуляции, возвращающей мозговые цепи пациента в равновесие.
«Мы разработали концепцию индивидуального подхода к лечению отдельного человека, демонстрирующую, что отличительные эффекты стимуляции различных областей мозга воспроизводимы, продолжительны и зависят от состояния конкретного пациента», – рассказывает Эндрю Кристал, доктор медицины, директор Центра Dolby и соавтор нового исследования. «Наше испытание станет новаторским. Каждый человек потенциально получит различное, индивидуальное лечение, и мы будем предоставлять его только тогда, когда персонализированные мозговые сигнатуры депрессивного состояния мозга указывают на необходимость лечения».
Эпилепсия заложила основу для исследования нейромодуляции депрессии
Депрессия – одно из наиболее распространенных психических расстройств, затрагивающее 264 миллиона человек во всем мире и приводящее к сотням тысяч смертей в год. Но до 30 процентов пациентов не реагируют на стандартные методы, такие как лекарства или психотерапия. Некоторые из этих людей положительно реагируют на электросудорожную терапию (ЭСТ), но стигма и побочные эффекты делают ЭСТ нежелательной для многих, и каждый десятый пациент получает лишь небольшую пользу.
Предыдущее исследование Эдварда Чанга, доктора медицины, соавтора нового исследования, продемонстрировало потенциал картирования мозга для выявления перспективных участков для стимуляции, улучшающей настроение. Эти исследования были проведены в Центре эпилепсии Калифорнийского университета в Сан-Франциско (UCSF) на пациентах с клинической депрессией и без нее, которым уже были имплантированы электроды в мозг для картирования приступов перед операцией по эпилепсии.
«Наша предыдущая работа показала доказательство принципа целенаправленной стимуляции различных областей мозга для улучшения настроения, но нерешенным остается вопрос о том, будет ли такой же подход применяться только к пациентам с депрессией», – рассказывает Чанг, заведующий кафедрой неврологической хирургии UCSF и заслуженный профессор.
Пример использования картирования мозга иллюстрирует персонализированную нейромодуляцию и облегчение симптомов
В новом исследовании команда UCSF продемонстрировала использование аналогичного подхода к картированию мозга для определения участков терапевтической стимуляции для конкретного пациента в качестве первой фазы исследования PRESIDIO.
Команда использовала минимально инвазивный подход, называемый стерео-ЭЭГ, чтобы поместить 10 внутричерепных электродов в мозг первого пациента, включенного в исследование – 36-летней женщины, которая с детства пережила несколько эпизодов тяжелой устойчивой к лечению депрессии. Затем пациентка провела 10 дней в медицинском центре UCSF Helen Diller в Парнас-Хайтс, в то время как исследователи систематически картировали эффекты мягкой стимуляции в ряде областей мозга, которые, как показали предыдущие исследования, могли влиять на настроение.
Исследователи обнаружили, что 90-секундная стимуляция нескольких различных участков мозга может надежно вызвать ряд отличительных положительных эмоциональных состояний, что измеряется набором клинических шкал, использовавшихся для оценки настроения пациента и тяжести депрессии на протяжении всего исследования. Например, после стимуляции одной области пациентка сообщила о «приятном покалывании», в то время как стимуляция второй области вызвала ощущение «нейтральной настороженности». Стимуляция третьей области, называемой орбитофронтальной корой (ОФК), которая была идентифицирована в более ранних исследованиях Чанга, вызвала ощущение спокойного удовольствия «как… после чтение хорошей книги».
Затем команда проверила более длительную (от трех до 10 минут) стимуляцию этих трех областей, чтобы попытаться на большее время облегчить симптомы депрессии у пациентки. К своему удивлению, они обнаружили, что стимуляция каждого из трех участков улучшала ее симптомы по-разному, в зависимости от психического состояния пациентки во время стимуляции. Например, когда она испытывала беспокойство, пациентка сообщала о стимуляции ОФК как о положительной и успокаивающей, но если такая же стимуляция применялась, когда она испытывала усталость, это ухудшало ее настроение и заставляло чувствовать себя чрезмерно сонной. Противоположная картина наблюдалась в двух других участках, где стимуляция повышала уровень возбуждения и энергии пациентки.
«Я перепробовала буквально все, и первые несколько дней немного волновалась, что это не сработает», – вспоминает пациентка. «Но потом, когда они нашли нужное место, это было похоже на желание рассмеяться, я почувствовала веселье и счастье, и мир превратился из оттенков темно-серого в забавный».
Исследователи сосредоточили свое внимание на области, известной как вентральная капсула/вентральное полосатое тело, которая, по-видимому, лучше всего устраняет основные симптомы этого конкретного пациента, такие как низкая энергия и потеря удовольствия от повседневной деятельности.
«По мере того как они продолжали играть с этой областью, я постепенно смотрела на рукоделие, которым занималась, чтобы отвлечься от негативных мыслей, и поняла, что мне это нравится, а я не чувствовал этого годами», – рассказывает пациентка. «В тот момент меня так отчетливо поразило то, что моя депрессия не была чем-то связанным с моими конкретными действиями. Это действительно проблема в моем мозгу, которую эта стимуляция могла исправить. Каждый раз я понимала, что могут вернуться к работе, могу делать то, что хочу».
Исследователи обнаружили, что эффекты стимуляции можно адаптировать к настроению пациента, и что положительный эффект длился часами, что значительно превышает 40-минутное окно, предусмотренное в протоколе. Симптомы пациентки также значительно улучшились в течение 10-дневного исследования, что привело к временной ремиссии, продолжавшейся шесть недель.
«Было замечательно видеть тот факт, что мы могли устранять симптомы этого пациента на несколько часов с помощью всего лишь нескольких минут целевой стимуляции», – рассказывает Кристал. «Это подчеркивает, что даже самая тяжелая депрессия является заболеванием электрической цепи мозга, которой просто нужна стимуляция. В отличии от антидепрессантов, которые могут потребовать длительного употребления, прежде чем наступит эффект, этот подход будет эффективным именно потому, что он требует лишь кратковременной стимуляции для изменения нежелательного состояния мозга».
Обнадеживающие первые результаты целевой нейромодуляции, наблюдаемые в текущих испытаниях
Когда симптомы пациентки вернулись после ее первоначальной ремиссии, исследователи приступили к следующему этапу исследования PRESIDIO – имплантации чувствительного нейромодулирующего устройства, называемого системой NeuroPace RNS. Это устройство широко используется для контроля припадков у пациентов с эпилепсией, у которых оно может обнаруживать признаки приближающихся припадков в реальном времени и инициировать кратковременную целенаправленную стимуляцию, отменяющую их. В испытании PRESIDIO устройство вместо этого выявляет характерные паттерны мозговой активности, указывающие на то, что участник движется к сильно подавленному состоянию, а затем обеспечивает мягкие, необнаруживаемые уровни стимуляции целевой области мозга, чтобы противодействовать этому.
«Мы надеемся, что обеспечение нежной нейромодуляции в течение каждого дня поможет предотвратить длительные депрессивные эпизоды у пациентов», – рассказывает Скангос, которая недавно была удостоена награды 1907 Research Trailblazer Award за ее работу по изучению нейронных схем депрессии. «Идея состоит в том, что, поддерживая правильное функционирование активности нейронных цепей, можно отучить пути, поддерживающие патологические негативные мыслительные процессы при депрессии».
Устройство NeuroPace было имплантировано в июне 2020 года и активировано в августе, и до сих пор участница исследования сообщала, что ее симптомы, из-за которых за последние семь лет она не могла водить машину и работать, почти полностью исчезли, несмотря на серьезные жизненные факторы, такие как заражение COVID, помощь ее родителям в переезде из штата и уход за матерью.
«2020 год был ужасным для всех, и у меня было несколько особенно стрессовых жизненных событий, но впервые за долгое время я чувствую, что могу снова вставать по утрам», – рассказывает она. «Я не могу точно сказать, когда включается устройство, но в целом я чувствую больше ясности, способности рационально смотреть на свои эмоции и применять инструменты, над которыми я работала с помощью психотерапии».
На следующем этапе испытания пациент будет переключаться между шестью неделями с включенным устройством и шестью неделями без него, не зная, работает ли оно, чтобы оценить возможные эффекты плацебо.