‘Deepfocus’ oferece estimulação cerebral minimamente invasiva pelo nariz

Pesquisadores da Universidade Carnegie Mellon e da Allegheny Health Network desenvolveram um novo método para estimulação cerebral profunda. A técnica, chamada “Deepfocus”, usa estimulação elétrica transcraniana (TES) no couro cabeludo e estimulação elétrica transnasal (TNES) para obter uma estimulação elétrica mais precisa no cérebro. Os resultados são publicados no Jornal de Engenharia Neural.

O Deepfocus usa proximidade e vias altamente condutivas oferecidas por ossos finos entre a cavidade nasal e o cérebro para criar campos elétricos maiores e mais precisos em regiões cerebrais profundas do que as configurações tradicionais de eletrodos do couro cabeludo.

“Ao atravessar o nariz, podemos colocar eletrodos o mais próximo possível do cérebro sem abrir o crânio”, explicou Mats Forssell, um cientista de pesquisa elétrica e de engenharia de computadores que é um principal autor do estudo. “Obtemos acesso a estruturas no fundo do cérebro, que são difíceis de alcançar de outras maneiras. É isso que torna essa técnica tão poderosa”.

O foco Deepfocas pode permitir o direcionamento mais eficiente e de menor risco de estruturas cerebrais profundas para tratar múltiplas condições neurais, incluindo depressão, TEPT, TOC, dependência e transtorno de abuso de substâncias. Ao direcionar o “circuito de recompensa” do cérebro (o córtex orbitofrontal, a área de Brodmann 25, a amígdala etc.) e o gerenciamento de fatores ambientais e de hora do dia, o Focus Deepfoces pode interromper as associações do cérebro com os desejos.

O Deepfocus pode fornecer tratamentos de curto e longo prazo. Os tratamentos crônicos que requerem estimulação persistente podem ser entregues através de um implante, enquanto aplicações agudas podem ser entregues em sessões curtas com inserção endoscópica e remoção do dispositivo.

“A nova abordagem oferece acesso a partes do cérebro que são tradicionalmente desafiadores cirurgicamente”, disse Boyle Cheng, professora de neurocirurgia do Instituto de Neurociência da Allegheny Health Network (AHN) que trabalhou no estudo.

“A inovação da equipe fornece avanços interessantes na entrega de energia em termos de segurança e eficácia. Por fim, o potencial de melhores tratamentos clínicos com menos complicações em pacientes com vários distúrbios neurológicos é altamente motivador”.

Há precedentes para o tratamento de condições neurológicas com eletrodos implantados no cérebro profundo, mas requer um procedimento cirúrgico sofisticado para implantar o sistema (eletrodos, bateria e circuitos associados), que é altamente invasivo e carrega risco de hemorragia e infecção intracraniana. Esse método também não é orientador, o que significa que o alvo de estimulação não pode ser alterado quando os eletrodos são implantados dentro do cérebro.

“Os resultados iniciais da estimulação cerebral profunda invasiva (DBS) no tratamento de condições neuropsiquiátricas têm sido muito promissoras”, disse Pulkit Grover, autor sênior deste estudo e professor de engenharia elétrica e computacional, engenharia biomédica e instituto de neurociência da CMU. “Mas a cirurgia sofisticada necessária para a tecnologia DBS invasiva torna improvável que seja amplamente adotado. Além disso, a abordagem invasiva oferece flexibilidade limitada aos médicos após a colocação de eletrodos”.

Técnicas não invasivas, como estimulação magnética transcraniana (TMS), estimulação por ultrassom focada transcraniana (TFUs) e estimulação elétrica transcraniana (TEs), têm menor risco e são orientais, mas não são tão eficazes quanto os eletrodos implantados devido a profundidade e resolução limitadas. TMS e TES também podem causar dor no couro cabeludo devido a correntes elétricas mais intensas. O Deepfocus oferece uma solução minimamente invasiva, mais precisa, menos dolorosa e orientável.

Dr. Alexander Whiting, neurocirurgião e diretor de cirurgia de epilepsia do Instituto de Neurociência da AHN que trabalhou neste estudo, disse: “Essa nova ferramenta pode ser um divisor de águas, oferecendo a capacidade de tratar áreas profundas do cérebro em distúrbios de saúde mental como Depressão, TOC e vício de uma maneira minimamente invasiva que não envolve incisões tradicionais ou a colocação permanente de hardware implantado “.

Juntamente com o Deepfocus, os pesquisadores desenvolveram o DeeProast, uma plataforma de simulação e otimização usada para calibrar cuidadosamente as correntes injetadas nessa nova técnica. O DEEPROAST simula o efeito das geometrias complexas dos ossos da base do crânio nos campos elétricos gerados pelo DeepFocus usando modelos de cabeça realistas. Ele otimiza a colocação de eletrodos no couro cabeludo e no nariz e ajuda os padrões de injeção de corrente elétrica a serem mais precisos e eficientes.

“Com a plataforma Deeproast, podemos simular como o campo elétrico viaja dentro do cérebro realisticamente”, disse Yuxin Guo, um doutorado da Universidade Carnegie Mellon. aluno que trabalhou nesta pesquisa.

“Além disso, o DEEProast automatiza e otimiza a colocação de eletrodos no couro cabeludo e transnasalmente, para que as regiões do cérebro profunda possam ser direcionadas com melhor eficiência e focalidade. Isso permite a estimulação de alvos cerebrais profundos que antes eram difíceis de acessar, permitindo intervenções mais precisas para condições Como depressão, TEPT e vício. “

Grover acrescentou: “Os EUA estão enfrentando uma grave crise de saúde mental, com TEPT, depressão e distúrbios do uso de substâncias entre os desafios sociais mais prementes. Enquanto a estimulação do cérebro profundo implantado cirurgicamente mostrou-se promissor, não possui aceitação generalizada e o FDA necessário aprovações para essas condições. solução aplicável. “