Недавнее исследование, проведенное в Медицинском колледже Бейлора и Детской больнице Техаса, выявило определенный паттерн нейронной активности в качестве нового биомаркера для точного прогнозирования и мониторинга клинического состояния лиц с обсессивно-компульсивным расстройством (ОКР), прошедших глубокую стимуляцию мозга (ГСМ) — быстро развивающийся терапевтический подход к лечению тяжелых психических расстройств.

Исследование, проведенное под руководством докторов Самира Шета и Уэйна Гудмана, а также соавторов докторов Николь Провенца, Сэнди Редди и Энтони Аллама, было опубликовано в журнале Nature Medicine .

«Последние достижения в хирургической нейромодуляции позволили проводить долгосрочный непрерывный мониторинг мозговой активности у пациентов с ОКР в повседневной жизни», — сказала доктор Николь Провенза, доцент Медицинского колледжа Бейлора и стипендиат McNair. «Мы использовали эту новую возможность для выявления ключевых нейронных сигнатур, которые могут служить предикторами клинического состояния у двенадцати человек с резистентным к лечению ОКР, получавших терапию DBS».

DBS становится эффективным методом лечения тяжелого, резистентного к терапии ОКР
ОКР — распространенное и изнурительное психическое расстройство, которое поражает 2–3% населения во всем мире. Около двух миллионов человек в США страдают от ОКР. В тяжелых случаях пациенты тратят необычайно много времени на выполнение повторяющихся, кажущихся бессмысленными компульсий и настойчиво продолжают преследовать навязчивые мысли.

ОКР оказывает огромное влияние на благополучие и качество жизни пациентов и лиц, осуществляющих уход за ними, и может повлиять на способность сохранять работу и отношения. Хотя психотерапия и лекарства эффективны для большинства затронутых лиц, примерно 20–40% лиц с тяжелым ОКР устойчивы к этим традиционным методам лечения.

С начала 2000-х годов терапия DBS использовалась для модуляции нейронной активности в определенных областях мозга, связанных с симптомами ОКР. Многие пациенты, которым показана эта терапия, не получили достаточной пользы от обычных методов лечения. В этой устойчивой к лечению популяции примерно две трети пациентов демонстрируют значительное улучшение симптомов ОКР после DBS.

Подобно тому, как кардиостимуляторы регулируют электрическую активность сердца, устройства DBS регулируют электрическую активность мозга. Устройства DBS передают электрические импульсы от генератора, обычно имплантируемого в верхнюю часть груди, через пару тонких проводов (проводов) к определенным целевым областям мозга. Точная настройка параметров стимуляции позволяет электрическим импульсам восстанавливать дисфункциональную мозговую цепь до здорового состояния.

DBS — это одобренная FDA процедура, которая обычно применяется для лечения двигательных расстройств , таких как эссенциальный тремор и болезнь Паркинсона, и все чаще применяется для лечения тяжелого обсессивно-компульсивного расстройства.

«Мы увидели значительный прогресс в области исследований DBS — технологии, которая десятилетиями использовалась для лечения двигательных расстройств», — сказал доктор Джон Нгай, директор Инициативы по исследованию мозга посредством развития инновационных нейротехнологий (Инициатива BRAIN) в Национальном институте здравоохранения.

«Прогресс, о котором здесь сообщается, представляет собой лишь один из растущего списка историй успеха, в которых инициатива BRAIN помогла разработать новое поколение технологий глубокой стимуляции мозга, приблизив лечение таких состояний, как обсессивно-компульсивное расстройство, к клиническим случаям».

Необходимость клинического биомаркера для мониторинга реакции пациента с ОКР на глубокую стимуляцию мозга
Определить правильную дозировку при таких психических расстройствах, как обсессивно-компульсивное расстройство, зачастую сложнее, чем при двигательных расстройствах.

«У пациентов с двигательными расстройствами более очевидно, когда стимуляция и настройка выполнены правильно, поскольку аномальные движения, такие как тремор или скованность, сразу же уменьшаются», — говорит доктор Шет, профессор и заместитель председателя по исследованиям на кафедре нейрохирургии Медицинского колледжа Бейлора, директор Лабораторий Фонда исследований детской неврологии Гордона и Мэри Кейн и исследователь Неврологического научно-исследовательского института имени Джен и Дэна Дунканов при Детской больнице Техаса.

Временная динамика нейронной активности VS отражает поведенческий фенотип и клинический статус. Кредит: Nature Medicine (2024). DOI: 10.1038/s41591-024-03125-0
«Однако гораздо сложнее достичь такого уровня точного программирования DBS при ОКР и других психиатрических расстройствах, поскольку существует длительная задержка между началом стимуляции и улучшением симптомов. Трудно узнать, какая именно корректировка привела к конкретному изменению спустя месяцы».

«Таким образом, при проведении данного исследования мы стремились найти надежный нейронный биомаркер, который будет служить нам руководством при лечении DBS и удаленно отслеживать изменения симптомов у наших пациентов. Это особенно важно, поскольку многие из наших пациентов приезжают на большие расстояния из других уголков страны или мира, чтобы получить лечение DBS, которое в настоящее время предлагается при ОКР лишь в очень немногих специализированных центрах».

Воздействие на корень проблемы ОКР
Чтобы определить оптимальную цель для разработки биомаркера, команда сосредоточилась на одном из наиболее характерных поведенческих проявлений ОКР — тенденции к патологическому избеганию. Люди с ОКР часто страдают от трудноконтролируемого избегания потенциального вреда или дистресса. Пытаясь избежать таких предполагаемых угроз в повседневной жизни, они часто страдают от навязчивых внутренних мыслей и иррациональных страхов (обсессий), которые приводят к жесткой рутине и повторяющемуся поведению (компульсиям).

Целью команды было понять, как низкочастотные колебания мозга в диапазоне от тета (4–8 Гц) до альфа (8–12 Гц), которые, как было обнаружено в большом объеме научной литературы, играют важную роль в когнитивных процессах, были изменены у людей с тяжелым, устойчивым к лечению ОКР. Для этого они воспользовались новой функцией современных устройств DBS — способностью не только обеспечивать стимуляцию, но и регистрировать активность мозга.

Обычно исследования, отслеживающие модели мозговой активности, разрабатываются как краткие эпизоды, которые проводятся, когда участники выполняют определенную когнитивную задачу. Однако это исследование уникально, поскольку исследователи смогли использовать систему DBS для непрерывного отслеживания моделей мозговой активности на фоне повседневной деятельности. Эта особенность исследования перенесла исследование в естественную жизнь участников исследования, а не ограничивала его неестественными лабораторными условиями.

Записи начались после имплантации системы DBS. Поскольку стимуляция обычно начинается через несколько дней или недель, команда смогла измерить паттерны нейронной активности в состоянии с тяжелыми симптомами. Интересно, что они обнаружили, что 9 Гц (граница тета-альфа) вентральной нейронной активности полосатого тела демонстрировала выраженный циркадный ритм, который колебался в течение 24-часового цикла.

«До проведения DBS мы наблюдали крайне предсказуемую и периодическую картину нейронной активности у всех участников», — сказал доктор Гудман, профессор и доктор наук, а также заведующий кафедрой психиатрии Ирен Эллвуд на кафедре психиатрии и поведенческих наук имени Меннингера в Медицинском колледже Бейлора.

«Однако после активации DBS, когда люди начали реагировать и симптоматически улучшаться, мы увидели сбой в этой предсказуемой схеме. Это очень интересное явление, и у нас есть теория, объясняющая его. У людей с ОКР ограниченный репертуар реакций на любую заданную ситуацию. Они часто выполняют одни и те же ритуалы повторно и редко меняют свои привычки или занимаются новыми видами деятельности, что может привести к высокой предсказуемости активности в этой области мозга.

«Однако после активации DBS их поведенческий репертуар расширяется; они могут более гибко реагировать на ситуации, а не просто руководствоваться сильным желанием избегать триггеров ОКР. Этот расширенный репертуар может быть отражением более разнообразной модели мозговой активности. Таким образом, мы считаем, что эта потеря высоко предсказуемой нейронной активности указывает на то, что участники демонстрировали меньше повторяющегося и компульсивного поведения ОКР».

«Подводя итог, мы выявили нейрофизиологический биомаркер, который может служить надежным индикатором улучшения настроения и поведения у пациентов с ОКР после лечения DBS. Мы ожидаем, что эти результаты изменят способ наблюдения за пациентами во время терапии DBS», — добавил доктор Шет, который также является стипендиатом McNair и заведующим кафедрой фонда Cullen Foundation в Медицинском колледже Бейлора.

«Например, включение этой информации в панель управления, доступную врачу, может помочь в организации терапии, тем самым проясняя процесс программирования DBS при ОКР и делая терапию более доступной для большего числа врачей и пациентов. Более того, мы воодушевлены потенциальной возможностью того, что подобные сигнатуры нейронной активности могут лежать в основе других нейропсихиатрических расстройств и могут служить биомаркерами для диагностики, прогнозирования и мониторинга этих состояний», — заключил доктор Провенца.