„Zgomotul de fundal” al creierului poate explica valoarea terapiei de șoc | Revista Quanta

Terapia electroconvulsivă are o problemă de relații publice. Tratamentul, care trimite curenți electrici prin creier pentru a induce o scurtă criză, are conotații barbare, inumane - de exemplu, a fost descrisă ca o pedeapsă sadică în film. un zbor deasupra unui cuib de cuci. Dar pentru pacienții cu depresie care nu se ameliorează cu medicamente, terapia electroconvulsivă (ECT) poate fi foarte eficientă.

Studiile au descoperit că aproximativ 50% până la 70% dintre pacienții cu tulburare depresivă majoră vezi ca simptomele lor se imbunatatesc după un curs de ECT. În comparație, medicamentele au vizat modificarea chimiei creierului ajuta doar 10% pana la 40% a bolnavilor de depresie.

Totuși, chiar și după multe decenii de utilizare, oamenii de știință nu știu cum ECT modifică biologia de bază a creierului. Bradley Voytek, un neuroștiință de la Universitatea din California, San Diego, a spus că un psihiatru i-a spus odată că terapia „repornește creierul” – o explicație pe care a găsit-o „foarte nesatisfăcătoare”.

Recent, Voytek și colaboratorii săi și-au asociat cercetările asupra tiparelor electrice ale creierului cu datele pacienților pentru a explora de ce inducerea convulsiilor are efecte antidepresive. În două studii publicate în toamna trecută, cercetătorii au observat că ECT și o terapie convulsivă asociată au crescut zgomot de fond nestructurat ascunzându-se în spatele undelor cerebrale bine definite. Oamenii de știință numesc acest zgomot de fond „activitate aperiodică”.

Autorii au sugerat că crizele induse ar putea ajuta la restabilirea echilibrului creierului de excitație și inhibiție, care ar putea avea un efect antidepresiv general.

„De fiecare dată când vorbesc cu cineva care nu este în acest domeniu despre această muncă, ei îmi spun: „Încă fac asta? Încă mai folosesc electroșocuri? Credeam că asta era doar în filmele de groază'”, a spus Sydney Smith, un student absolvent în neuroștiințe în laboratorul lui Voytek și primul autor al noilor studii. „Confruntarea cu stigmatul din jurul său a devenit și mai mult o motivație pentru a înțelege cum funcționează.”

În urmă cu aproximativ opt ani, Voytek a făcut echipă cu psihiatrul Maryam Soltani, de asemenea, la Universitatea din California, San Diego, și colegii ei, care colectau date de electroencefalogramă la pacienții supuși ECT pentru tulburare depresivă majoră diagnosticată. Cercetătorii au atașat electrozi în partea din față a capului pacienților pentru a măsura puterea electrică a creierului înainte și după tratamentul ECT.

Decenii de studii de electroencefalogramă au arătat că producția electrică a unui creier sănătos produce modele de oscilații repetitive sau unde cerebrale. De exemplu, undele alfa, cu frecvențe de la 8 până la 12 herți, tind să apară în timpul relaxării profunde sau al somnului. Cercetările anterioare care au conectat undele alfa cu depresia i-au determinat pe Soltani și Voytek să emită inițial ipoteza că ECT influențează undele alfa. Dacă este adevărat, asta ar ajuta și la explicarea de ce ECT tinde să facă încetini anumite frecvențe în ieșirea electroencefalogramei.

Dar o analiză preliminară a primilor doi pacienți a arătat ceva diferit: o creștere marcată a activității aperiodice sau „zgomot de fond” provenit din creier.

Acest zgomot de fond a fost un subiect fierbinte pentru laboratorul Voytek în ultimii ani. În loc să se concentreze asupra undelor cerebrale ordonate, precum undele alfa, care apar la frecvențe cunoscute, Voytek studiază fuzz-ul dezordonat dintre acestea. Deși activitatea aperiodică nu generează un model evident pe o electroencefalogramă, grupul său a făcut-o au dezvoltat instrumente statistice care dezvăluie structura de bază. Este această structură aperiodică pe care cercetătorii au observat-o în datele despre pacienții ECT ale lui Soltani.

Într-o studiu inițial din nouă pacienți, publicat în noiembrie 2023 în Psihiatria translațională, cercetatorii au raportat ca activitatea aperiodica a crescut dupa ECT. Apoi în un studiu însoțitor, neurologii au abordat seturi de date mai mari colectate anterior de la 22 pacienţi primind ECT şi 23 pacienţi primesc terapie pentru convulsii magnetice, care utilizează câmpuri magnetice mai degrabă decât curenți electrici pentru a induce convulsii. Aceste analize au constatat, de asemenea, că activitatea aperiodică tinde să crească după terapii.

Se crede că activitatea aperiodică este legată de echilibrul excitației și inhibiției din creier. Atunci când un neuron primește un semnal de la un alt neuron, acesta va fi fie excitat, fie inhibat - adică, mai mult sau mai puțin probabil să se declanșeze. În 2017, Voytek și colaboratorii au publicat un studiu în jurnalul NeuroImage sugerând că activitatea aperiodică reflectă procese inhibitorii.

Legătura dintre activitatea aperiodică și inhibiție necesită mai multe cercetări ulterioare. Totuși, când cercetătorii au pus această descoperire împreună cu noile lor cercetări clinice, au postulat că terapiile convulsive ar putea inhiba unele grupuri de neuroni și că inhibarea poate apărea ca o creștere a activității aperiodice pe electroencefalogramă.

Autorii au speculat că efectul inhibitor al ECT ar putea fi asociat cu o scădere a simptomelor depresiei. „ECT ar putea ameliora simptomele depresive prin restabilirea nivelurilor sănătoase de inhibiție în cortexele frontale”, au scris Smith și colegii săi în studiul lor inițial ECT din noiembrie 2023.

Echipa de cercetare nu a proiectat aceste experimente pentru a arăta o legătură între activitatea aperiodică și depresie. Este posibil ca conexiunea să existe, dar „a dovedi că este un joc foarte diferit”, a spus K. Ranga Rama Krishnan, consilier principal al CEO-ului Rush University System for Health din Chicago. Krishnan, care a petrecut câteva decenii supervizând un program care includea ECT la Universitatea Duke, nu a fost implicat în studii.

Pentru a dovedi definitiv, cercetătorii ar trebui să studieze o populație de pacienți mult mai mare, a spus Krishnan, și să execute un design experimental deliberat. Cu toate acestea, aceste documente sunt „un pas în direcția cea bună”, a spus el.

O altă concluzie importantă este că versiunile electrice și magnetice ale terapiilor au generat schimbări similare în activitatea aperiodică, a spus Sarah Lisanby, director al unității de neuromodulație neinvazivă de la Institutul Național de Sănătate Mintală, care nu a fost implicat în cercetare. Aceasta sugerează că nu câmpurile electrice din ECT ameliorează simptomele depresiei, ci mai degrabă criza indusă, a spus ea.

a lui Lisanby cercetare recentă arată că terapia convulsiilor magnetice este la fel de eficientă ca ECT și are efecte secundare mai puține și mai puțin severe. Cu toate acestea, în timp ce ECT este disponibilă în mod obișnuit în mediile clinice, terapia convulsiilor magnetice nu a fost aprobată de Food and Drug Administration și este disponibilă numai în contextul studiilor de cercetare.

Smith și Voytek preconizează că, dacă rezultatele lor se mențin în studiile viitoare, activitatea aperiodică ar putea deveni o măsură care într-o zi îi ajută pe medici să prezică care pacienți ar beneficia cel mai mult de pe urma acestor tratamente. În timp ce ECT este în prezent „ca un baros” în livrarea sa brută către creier, studierea mecanismelor sale ar putea duce în cele din urmă la o versiune mai precisă, mai puțin stresantă și mai confortabilă a acesteia, a spus Voytek.

Dincolo de aplicațiile clinice, această linie de cercetare poate ajuta pacienții să înțeleagă ce se întâmplă în creier în timpul ECT și de ce ar putea beneficia de aceasta. „Cel puțin o parte din acea conversație despre riscurile și beneficiile primirii acestui tratament poate fi de genul „Și asta încercăm să schimbăm în creierul tău”, a spus Smith.

Pentru un pacient, a adăugat ea, acest tip de explicație ar fi mai bine decât să compare tratamentul cu „un buton de resetare”.