El cerebro cambia su ritmo a los pocos minutos de la estimulación terapéutica durante la cirugía de estimulación cerebral profunda para la depresión resistente al tratamiento.
Según una nueva investigación publicada en la revista ‘Translational Psychiatry’.
La estimulación cerebral profunda (ECP) ha demostrado ser un tratamiento eficaz para muchos pacientes que sufren depresión resistente al tratamiento, pero no se sabe exactamente cómo funciona. Científicos de todo el mundo están buscando biomarcadores objetivos de la eficacia del tratamiento con ECP para que este enfoque experimental pueda ser optimizado, aprobado y difundido entre quienes lo necesitan.
La nueva investigación presenta nuevas pruebas de que una breve exposición intraoperatoria a la estimulación terapéutica en el momento de la cirugía de implantación induce un cambio de estado cerebral electrofisiológico rápido y consistente, indexado por una disminución de la potencia beta medida en el lugar de la estimulación.
«Esta investigación proporciona a las personas que han luchado contra la depresión una sensación de esperanza a través de los avances en la tecnología existente.
Gracias a estos descubrimientos estamos avanzando enormemente en la comprensión de los trastornos cerebrales y mentales debilitantes y esperamos ver cómo la estimulación cerebral profunda seguirá mejorando la vida de las personas»
John Ngai, director de la Iniciativa BRAIN de los NIH.
Estos cambios de estado cerebral intraoperativos se observan en sujetos individuales y se correlacionan con una disminución significativa y sostenida de los síntomas depresivos fuera de la sala de operaciones sin estimulación adicional, estableciendo la reducción de la potencia beta como un nuevo biomarcador para la optimización del tratamiento EDP.
Los datos presentados proceden de un estudio realizado en colaboración con la Universidad de Emory y la Escuela de Medicina Icahn del Monte Sinaí. Dirigida por la doctora Helen S. Mayberg, catedrática de neuroterapia en Mount Sinai y directora fundadora del Centro Familiar Nash de Terapéutica de Circuitos Avanzados de Mount Sinai, esta investigación forma parte de una subvención en curso financiada por la Iniciativa BRAIN de los Institutos Nacionales de Salud (NIH).
La estimulación cerebral profunda está aprobada por la Administración de Alimentos y Medicamentos de los Estados Unidos (FDA) para tratar el temblor esencial, la enfermedad de Parkinson, la epilepsia y el trastorno obsesivo-compulsivo.
Qué es la estimulación cerebral profunda
Se trata de un procedimiento neuroquirúrgico que consiste en la colocación de un neuroestimulador (a veces denominado «marcapasos cerebral»), que envía impulsos eléctricos de alta frecuencia a través de electrodos implantados en lo más profundo del cerebro a zonas específicas responsables de los síntomas de cada trastorno.
Aunque todavía es un tratamiento experimental, la ECP del cíngulo subcalloso (área 25), una zona del cerebro que se ha considerado que desempeña un papel importante en la depresión, se ha demostrado repetidamente como una intervención prometedora para los pacientes que sufren depresión resistente al tratamiento.
Los cambios conductuales agudos y la respuesta antidepresiva a largo plazo pueden obtenerse de forma fiable con la estimulación de este circuito de depresión bien definido y dirigido quirúrgicamente, utilizando una guía de neuroimagen individualizada.
Aunque se ha demostrado repetidamente la eficacia clínica de la ECP en el transcurso de seis meses de tratamiento, existen diferencias en la cronología de la recuperación entre los distintos pacientes. Comprender los mecanismos de estos efectos conductuales iniciales, rápidos y reproducibles, y su papel en la predicción de las trayectorias de respuesta más críticas a largo plazo será clave para un tratamiento eficaz y el diseño de futuros estudios.
«Lo que descubrimos fue que a los pocos minutos de la estimulación dentro del quirófano, se producía un cambio en el ritmo cerebral beta. Los pacientes que mostraban mayores cambios experimentaban luego un mayor alivio de su depresión en la semana posterior a la cirugía», señala Allison C. Waters, Profesora Adjunta de Psiquiatría, y Neurociencia, en el Icahn Mount Sinai y co-primera autora del trabajo.
«El ritmo beta se asocia convencionalmente con la determinación del cerebro de si debe detenerse o seguir con un curso de acción, razón por la cual los neurólogos se dirigen al beta con la ECP para tratar los trastornos del movimiento –añade–. No hemos tenido una señal clara a la que dirigirnos con la ECP para la depresión, pero ahora podemos especular sobre cómo podría funcionar la señal beta en este contexto: una liberación del freno que genera la fatiga y la lentitud, o la interrupción de un ciclo habitual de pensamiento negativo centrado en uno mismo».
«Pudimos aprovechar los enfoques del aprendizaje automático y la inteligencia artificial explicable para explorar cambios desconocidos (ocultos) en el estado del cerebro que explicarían los cambios de comportamiento obvios observados anteriormente», añade Mohammad Sendi, candidato al doctorado en el Departamento de Ingeniería Biomédica de la Universidad de Emory y el Instituto de Tecnología de Georgia y coprimer autor del trabajo.
Ocho pacientes con depresión resistente al tratamiento se sometieron a un registro electrofisiológico en el quirófano durante las cirugías de implantación de cables de ECP. Utilizando modelos de tractografía específicos del paciente antes de la cirugía, los investigadores identificaron el objetivo «óptimo» dentro del CCE para la colocación del cable.
A continuación, se administró la estimulación en el quirófano durante una hora, mientras se registraban simultáneamente los potenciales de campo locales (LFP), es decir, las señales eléctricas entre las neuronas de las profundidades del cerebro.
Posteriormente se utilizó un método de clasificación de aprendizaje automático para discriminar entre los LFP intracraneales registrados en la línea de base (sin estimulación) y después de la primera exposición a la estimulación dentro del quirófano.
A continuación, se evaluó la importancia de las entradas espectrales (theta, 4-8Hz; alfa, 9-121Hz; beta, 13-30Hz) en el modelo para el éxito del clasificador y se probaron como predictores de la respuesta antidepresiva. Se observó una disminución de las puntuaciones de depresión en un 45,6 por ciento después de una semana y esta respuesta antidepresiva temprana se correlacionó con una disminución de la potencia beta de la LFP del SCC, que fue la que más contribuyó al éxito del clasificador.
«Por lo general, pensamos que el tratamiento de la depresión tarda de semanas a meses en mostrar cambios estables y significativos en las características clínicas centrales de la enfermedad», señala la doctora Mayberg.
«Este estudio muestra cambios reproducibles y consistentes en una lectura cerebral durante los primeros minutos de estimulación optimizada en la sala de operaciones en pacientes individuales –destaca–. Esto proporciona una nueva comprensión mecánica del ‘interruptor de la depresión’ que hace que un paciente pase de un estado de dolor mental sostenido e inmovilidad al alivio y a la capacidad renovada de moverse y participar».
John Ngai, director de la Iniciativa BRAIN de los NIH, «esta investigación proporciona a las personas que han luchado contra la depresión una sensación de esperanza a través de los avances en la tecnología existente. Gracias a estos descubrimientos estamos avanzando enormemente en la comprensión de los trastornos cerebrales y mentales debilitantes y esperamos ver cómo la estimulación cerebral profunda seguirá mejorando la vida de las personas», resalta.
Los estudios que continúan rastreando estos biomarcadores del estado del cerebro durante la terapia de ECP en curso están en marcha en el Centro de la Familia Nash para Terapias Avanzadas de Mount Sinai West en Nueva York. La fase II de esta subvención de 5 años de la Iniciativa BRAIN de los Institutos Nacionales de Salud (NIH) de Estados Unidos está reclutando actualmente nuevos sujetos.
