Parkinsonovou nemocí trpí ve světě více než deset milionů lidí. V mozku jim odumírají neurony produkující dopamin, což se projeví problémy s pohybem. Později mívají narušeny i další funkce mozku. Chybějící dopamin lze do určité míry nahradit léky. Jejich účinky ale s postupem choroby slábnou a projevy onemocnění nabývají opět na síle.
Počátky Parkinsonovy nemoci zkoumá tým českých vědců |
V devadesátých letech proto začali lékaři léčit pokročilé případy Parkinsonovy choroby pomocí elektrod zavedených přímo do mozku. Elektrody dráždí příslušné mozkové centrum a kompenzují tak problémy vzniklé nedostatkem dopaminu. Impulzy pro dráždění mozku generuje pro elektrodu v mozku přístroj podobný kardiostimulátoru, který má pacient voperovaný pod kůží na hrudníku.
Už první studie testující tuto tzv. hlubokou stimulaci mozku přinesly povzbudivé výsledky. Pacienti mohli snížit užívání léků o 40 procent. Přitom se o pětinu prodloužila doba, kdy necítili vážnější problémy s pohybem. Lékaři voperovali pacientům po celém světě statisíce těchto stimulačních přístrojů. Kromě Parkinsonovy choroby lze drážděním příslušných mozkových center dosáhnout úlevy i při jiných zdravotních problémech, jako je silný třes rukou, epilepsie nebo těžké obsesivní chování.
Léčivé signály
Jedno z velkých omezení hluboké stimulace mozku spočívá v tom, že elektroda pouze vysílá signály, ale neregistruje vlastní aktivitu mozku. Stimulace přichází bez ohledu na to, jak mozek na stimulaci reaguje a co se v něm odehrává. Lékaři proto „ladí“ parametry stimulačních impulzů na základě jejich výsledného efektu, např. podle úspěšnosti potlačení třesu rukou nebo podle zlepšení celkové pohyblivosti pacientů.
„Tyhle přístroje byly sice schváleny pro léčbu, ale všem bylo jasné, že jsou to hloupé systémy,“ vysvětluje v rozhovoru pro vědecký časopis Nature Biotechnology neurolog Mark George z Jihokarolínské lékařské univerzity. „Byly to jen elegantní berličky. Práci mozku to ani v nejmenším nezměnilo.“
Naslouchání mozku
V zemích Evropské unie, ve Spojených státech a v Japonsku se nyní začal používat nový přístroj, který mozek nejen stimuluje, ale také mu „naslouchá“.
Přístroj Percept s technologií BrainSense, vyvinutý americkou firmou Medtronic, stimuluje mozek a zároveň registruje aktivity mozku. Data se ukládají a lékaři mají možnost je sledovat průběžně nebo si je zpětně vyvolat. Mohou tak sledovat třeba reakce na podání léku nebo dění v mozku během zhoršení pacientova stavu.
Parkinsonova choroba je nevyzpytatelná. Ohrožuje i mladší věkové skupiny |
Parkinsonova choroba má individuální průběh. Technologie BrainSense dovoluje na tyto rozdíly citlivě reagovat a naladit pacientovi stimulaci na míru.
Pacient má možnost sám aktivně stimulaci zapínat nebo vypínat. V době, kdy mu zabírají léky, se bez stimulace obejde. Když účinky léků odezní a je příliš brzy na další dávku, plní Percept svou úlohu naplno. Díky cílené stimulaci se podařilo výrazně zkrátit trvání vlastních elektrických impulzů. To přineslo významné omezení nežádoucích vedlejších účinků nadměrné stimulace projevujících se např. poruchami řeči. Zároveň se prodloužila životnost baterie na pět let.
Souběh obou režimů, tedy produkce poměrně silných impulzů na jedné straně a registrace velmi slabé přirozené aktivity mozku na straně druhé, představoval pro konstruktéry Perceptu tvrdý oříšek. „Je to jako naslouchat šepotu vedle naplno běžícího motoru tryskového letadla,“ přibližuje obtíže Steven Goetz z firmy Medtronic.
Percept dokáže „řev“ impulzů úspěšně odfiltrovat a díky tomu zaznamená podstatně „tišší“ aktivity mozku. Registruje v něm tzv. beta vlny a gama vlny. Právě vznik abnormálních beta vln s frekvencí od 13 do 30 hertzů v části mozku označované jako subtalamické jádro je typický pro pohybové potíže provázející Parkinsonovu chorobu.
Abnormální průběh gama vln s frekvencí od 60 do 80 Hz je typický pro poruchu pohybu označovanou jako dystonie. Ta se projevuje opakovanými nechtěnými pohyby nebo strnulými pozicemi. Přístroj pomáhá i takto postiženým pacientům. Při klinických testech voperovali němečtí neurologové Percept malému pianistovi, kterého dystonie ochromila během pouhých dvou let natolik, že nemohl ani chodit. Operace chlapci vrátila nejen schopnost chůze, ale dovolila mu opět hrát na klavír.
Cíl: inteligentní stimulátor
Konečným cílem vývoje přístrojů pro hlubokou stimulaci mozku je „inteligentní“ zařízení, které bude průběžně sledovat aktivity mozku pacienta, samo je vyhodnotí a na základě takto získaných informací pak zoptimalizuje stimulační režim. K tomu má Percept ještě daleko. Jeho software však je připraven na rozšíření o algoritmy zajišťující tyto činnosti. Přístroj sám už k naplnění ambiciózní vize významně přispívá.
Jak přibývá pacientů léčených pomocí přístrojů snímajících aktivity mozku, narůstá i objem informací o tom, co se děje v mozku lidí s Parkinsonovou chorobou a dalšími závažnými onemocněními. Lékaři se dozvídají, jak se aktivita mozku mění v závislosti na postupu choroby nebo jak se mění v reakci na podání léků.
„Ještě nikdy kolem nás nechodilo tolik lidí s elektrodami v mozku,“ říká Mark George. „Je úžasné, že vědci dostanou takto získaná data k dispozici a budou je zkoumat.“ Na inteligentních systémech stimulace mozku se již intenzivně pracuje. Podle neurologa Philipa Starra z Kalifornské univerzity v San Francisku však ještě nedozrály pro klinické zkoušky.
„Inteligentní systém hluboké stimulace mozku reagující na podněty z mozku vyžaduje velký technologický skok,“ říká Starr. „Ale my ho nakonec určitě zvládneme.“
