차세대 뇌 임플란트는 우울증에 대한 새로운 희망을 제공합니다

그녀는 우울증으로 재발합니다 패배처럼 느껴졌지만 지속적인 정신과 구호를 달성하는 데 중요한 단서가 제공되었습니다.

앨라배마 출신의 67 세의 여성은 이미 10 년 동안 정신 질환과의 전투에서 4 개의 주요 우울한 에피소드를 견뎌냈습니다. 수많은 약물 및 기타 요법을 소진 한 후 2015 년에 그녀는 실험적인 최후의 수단으로 향했습니다. 깊은 뇌 자극또는 DBS.

신경 외과 의사는 두개골 아래 몇 인치 아래로 전극을 이식하여 이마 뒤에있는 뇌 영역에서 작은 신경 섬유 묶음을 표적으로하여 기분 조절을위한 중요한 허브 역할을합니다. 얇은 와이어는 전극을 상단 가슴에 신중하게 삽입 된 펄스 발생기에 연결했습니다. 일단 활성화되면이 장치는 정상적인 고주파 전기 스트림을 전달하여 표적 회로를 부드럽게 윙윙 거리며 부적응 패턴을 방해하고 뇌의 맥박 조정기처럼 신경 활동의 더 건강한 균형을 회복시킵니다.

처음에는 치료가 효과가있는 것 같았습니다. 그 여자의 절망은 잠겨 있었고, 그녀는 완화에 더 가까워졌다. 일요일에 남편과 함께 몇 시간 동안 축구를 보는 것은 지루한 느낌이 들기 시작했습니다. 소파에서 내리고 다른 활동을 추구하려는 그녀의 욕구가 돌아 왔습니다.

X- 선 이미지는 우울증 치료를 위해 이식 된 2 쌍의 DBS 전극을 보여줍니다. Baylor 의과 대학 신경 외과학과

그러나 4 개월 후, 어둠이 다시 들어갔다. 여자의 갑작스런 침체는 그녀의 회복을 면밀히 모니터링하고 있던 의료 팀을 눈을 멀게했다. 의사들은 임플란트의 자극 매개 변수를 세 번 조정하여 조건이 마침내 안정화되기 전에 전압을 천천히 증가시켜야했습니다.

임상의가 나중에 데이터를 검토했을 때, 그들은 여성의 뇌에 내장 된 전극이 그녀가하기 전에 양조 문제를 감지했다는 것을 깨달았습니다. 그녀의 신경 섬유를 통과하는 전기 패턴의 미묘한 변화는 외부 증상이 다시 나타나기 전에 몇 주 전에 임박한 재발을 표시했습니다. 임상의가 그 신호에 대해 행동했다면, 재발을 방지하기 위해 자극 설정을 조정했을 수도 있습니다.

무게가 좋은 생각입니다 Patricio Riva Posse애틀랜타에있는 Emory University School of Medicine의 정신과 의사는 여성을 치료했습니다. 그는 지금 되돌아 보면서 뇌의 회로가 킬로미터라는 것을 알고 있다면“나는 일찍 행동했을 것”이라고 말했다.

다행스럽게도 리바 포스는 더 이상 무엇을 할 수 있었는지에 머물지 않아도됩니다. 뉴욕시 마운트 시나이의 Icahn School of Medicine 및 애틀랜타의 조지아 테크 (Georgia Tech)의 동료들과 함께 DBS 하드웨어 및 인공 지능 (AI)의 진보를 활용하여 우울증에 대한보다 정확한 치료법을 설계하고 있습니다. 팀의 목표는 오늘날 정신과를 지배하는 환자 계정, 임상 직감, 설문지, 기분 척도 (환자 계정, 임상 직감, 설문지, 기분 척도)가 아닌 객관적인 신경 데이터를 기반으로하는 것입니다.

선구적인 신경과 전문의 Helen S. Mayberg Riva Posse와 함께 팀을 공동으로 옮겼습니다 크리스토퍼 로젤 조지아 기술의. 궁극적으로, 그들은 후회적이고 사후에 조정하기보다는 선제 적 개입을 가능하게하기를 희망합니다.

정신과의 새로운 국경입니다. 이 분야는 치료 결정을 안내하기위한 객관적인 조치가없는 몇 안되는 의료 분야 중 하나였습니다. 그러나 AI 중심 분석으로 실시간 뇌 모니터링의 출현으로 마침내 변경 될 수 있습니다. “지금은 완전히 다른 사고 방식입니다 Martijn은 달린다,이 연구에 관여하는 시나이 산 정신과 의사. “불행히도 내 직감은 100 %가 아닙니다 [accurate]그는 인정합니다.“그래서 궁극적으로 나는 항상 뇌를 더 신뢰할 것입니다.”

연구원들은 장치 출력 및 플래그 경고 부호를 지속적으로 모니터링하도록 설계된 AI 구동 도구 인 “자동 경보 시스템”을 개발하고 있습니다.

다른 연구 그룹은 비슷한 목표를 추구하고 있으며, 정신 건강을 위해 DBS 치료를 오랫동안 정의하고 개별 요구에 맞는 정확한 자극으로 대체 한 1 개의 크기에 맞는 접근 방식을 넘어서고 있습니다. 표준화 된 프로토콜은 혜택을받습니다 약 60 % 치료 저항성 우울증을 가진 사람들 중에서도 여전히 의미있는 구호없이 실질적인 소수를 남깁니다.

일부 1 세대 장치가 가까워지고 있지만 DBS 플랫폼은 아직 우울증 치료에 대한 승인을받지 않았습니다. 그러나 이들은 수십 년 전의 기술에 뿌리를두고 있지만, 시나이 마운트 팀과 다른 사람들은 새로운 지평을 열고 있습니다. 그들은 뇌 데이터를 활용하여 재발을 예측하거나 자극 매개 변수를 최적화하거나 반응 형 폐쇄 루프 방식으로 장치 출력을 동적으로 조정하는 분석 프레임 워크를 조사하고 있습니다.

“이 분야는 단지 흥미 진진한 곳에 있습니다.”라고 말합니다. 벤자민 데이비슨토론토의 Sunnybrook Health Sciences Center의 신경 외과 의사. “상황이 어지러운 속도로 움직이기 시작했습니다.”

우울증에 대한 DBS의 기원

그 운동량은 지난 20 년 동안 아기 단계를 통해 발전한 분야에서 비교적 최근의 현상입니다. 상업적, 임상 적 좌절에 의해, 새로운 수술 기술의 채택을 제외하고는 거의 변하지 않았다. 가장 큰 발전은 Tractography라는 이미징 유도 외과 접근법이었습니다. 전극 배치에서 더 큰 정밀도해부학 적 랜드 마크가 아닌 뇌 섬유 묶음 사이의 연결 패턴에 의해 정보.

Mayberg는“이 이야기는 새로운 신경 과학 도구를 사용하여 타겟팅을 최적화하고 개선하기위한 반복 중 하나입니다. 치료 내성 우울증에 대한 세계 최초의 DBS 시험 2000 년대 초 토론토 대학교에서. “2005 년에 구상되고 출판 된 절차는 본질적으로 오늘날 우리가 계속하는 일입니다.”라고 그녀는 말합니다.

DBS는 주로 필수 진전과 같은 운동 장애를 관리하는 데 사용됩니다. 파킨슨 병. 이러한 질병의 경우, 그것은 흔들리고 승인 된 치료법으로, 흔들림 및 근육 강성과 같은 증상을 크게 줄일 수 있습니다.

그러나 Mayberg는 SGC (Subgenual Cingulate)라는 뇌 영역의 발견에서 영감을 얻었습니다. 급성 슬픔의 주요 역할 그리고 항우울제 치료의 효과. 그녀는이 영역을 자극하면 심각한 치료 저항성 우울증을 완화시킬 수 있다고 이론화했다. 그녀의 환자는 일반적으로 여러 유형의 항우울제 약물과 전기 경련 요법과 같은 더욱 과감한 조치를 취한 사람들이었습니다.

치료는 모든 사람에게 효과가 없었지만 많은 사람들이 기분이 나아졌습니다. 수술 6 개월 후, 20 명 코호트 중 12 명은 우울 증상의 심각한 증가를 경험했으며, 7 명은 전적으로 완화되었습니다. 그 효과는 지속되었으며, 많은 사람들이 오늘날까지 계속해서 혜택을보고하고 있습니다. Andres Lozano토론토 대학교 신경 외과 의사.

Mayberg의 가설은 정확한 것으로 보인다.

DBS 실패로부터 학습

그러나 모든 초기 잠재력에 대해 DBS는 주류 정신과 치료로 인기를 얻지 못했습니다. 그것은 때때로 강박 관념 장애가있는 사람들에게는 때때로 사용되지만,이 기술은 우울증에 대한 승인을받지 않았으며 연구 시험에 크게 국한되어 있습니다. 유명한 실패.

가장 주목할만한 좌절 중 하나는 2013 년에 발생했습니다.이 장치 회사 St. Jude Medical은 무작위 시험에서 Mayberg의 연구 결과를 복제하여 200 명의 참가자를 입대 할 계획입니다. 그러나 연구는 조기에 중단되었습니다 90 명의 ​​환자 만 등록한 후. 임시 분석에 따르면 치료가 가짜 자극보다 더 효과적이지 않다는 것을 발견했습니다.

그것은 들판에 분쇄 된 타격이었다. Mayberg와 다른 사람들은 자금 조달 기관과 과학계가 우울증에 대한 DBS의 생존 가능성에 대해 점점 더 회의적으로 성장함에 따라 연구를 계속하기 위해 고군분투했습니다.

그러나 후시의 이점으로, 많은 연구자들은 이제 St. Jude 실패가 DBS 자체의 고유 한 단점보다 연구의 디자인 결함에 더 많은 빚을 졌다고 생각합니다. 참가자의 장기 추적 관찰은 치료의 항우울제 효과가 꾸준히 강화되었음을 나타 냈습니다. 시험은 단순히 잘못된 타임 라인에 대한 응답을 측정했을 수 있습니다. 또한, DBS 전극의 신경 외과 배치는 뇌 연결에 대한 구식 이해에 의존하여 차선책을 초래합니다. 이것은 초기 6 ~ 12 개월 평가 창을지나 치료 반응을 지연 시켰을 수 있습니다.

이러한 실수는 연구 결과를 훼손했을 것입니다. 재판 수사관들은 나중에 결론을 내렸다. 그러나 올바른 시험 디자인으로 대부분의 전문가들은 미래의 연구가 성공할 것으로 예상합니다. “이것은 큰 차이를 만들 수 있습니다 Darin Dougherty보스턴에있는 매사추세츠 종합 병원의 정신과 의사. “희망적으로 배운 교훈만으로도 정상을 극복하기에 충분할 것입니다.”

Sarah로 확인 된 환자는 UC 샌프란시스코에서 우울증을위한 최초의 폐쇄 루프 DBS 시스템의 시험에 참여합니다. 모리스 라미레즈

생의학 회사 인 Abbott (2017 년 St. Jude를 인수 한)은 현재 미국 전역의 22 개 사이트에서 Do-Over 연구를 진행하고 있습니다. Dougherty, Figee, Riva Posse 및 현장의 다른 지도자들이 노력에 참여하고 있습니다. 그만큼 100 인 시험2024 년 9 월에 시작된 것은 마침내 우울증의 치료 전략으로서 규제 승인과 DBS의 더 넓은 규모의 채택으로 이어질 수있었습니다.

그러나 Abbott의 연구는 “Set-it and-Forget-IT”접근 방식을 취하며, 여기서 자극 매개 변수는 초기 방문 중에 프로그래밍되고 시간이 지남에 따라 크게 변경되지 않은 상태로 유지됩니다. 설정은 일반적으로 환자에 걸쳐 표준화되며, 각각 약 90 마이크로 초와 130 Hertz로 고정 된 일반적인 맥박 폭과 주파수가 고정되어 있습니다. 볼트로 측정 된 자극의 진폭만이 일반적으로 개별 내성 또는 증상 심각도를 수용하도록 조정됩니다.

이 치료 접근법은 간단하고 확장 가능하지만 우울증의 동적 특성과 한 개인에서 다음 개인으로의 다양한 증상에 반응하는 적응력이 부족합니다. 이 제한은 부분적으로 Abbott 플랫폼의 기술 단점에서 비롯됩니다. 정확하게 조정 된 전기를 전달할 수 있지만 신경 활동을 느끼고 기록하는 능력이 부족합니다. 이 피드백 메커니즘이 없으면 장치는 뇌 상태의 교대를 감지 할 수 없으며, 이는 재발 또는 매개 변수 조정의 필요성을 알릴 수 있으며, 임상의는 환자의 보고서에 의존합니다.

대조적으로, 새로운 DBS DE 간질 및 운동 장애에 대한 악의는 신호를 자극하고 기록 할 수 있습니다. Medtronic ‘s 지각 시스템과 신경류 반응 형 신경 자극기예를 들어, 실시간 피드백 기능을 제공하여보다 적응 형 요법을 가능하게 할 수 있습니다. 연구원들은 우울증에 대한 유연성을 DBS에 가져오고 싶어합니다.

우울증에 대한 반응 형 DBS가 어떻게 작동하는지

Riva Posse의 67 세 환자의 예를 다시 고려하십시오. 처럼 설명합니다 자연 2 년 전,이 여성은 임상 증상이 다시 나타나기 5 주 전에 신경 불안정성의 징후를 감지하는 Percept 플랫폼의 연구 등급 버전을 받았습니다.

“환자가 틀렸다는 것을 알기 전에, 재발의 증상이 될 수있는 행동의 힌트조차 있었기 때문에 뇌 신호가 잘못된 방향으로 향했다”고 말했다.

Rozell의 모델은 신경 네트워크 분류 체계 (뇌 신호 분석 용)를 생성 인과 관계 설명 자 (주요 활동 패턴을 식별하기위한)와 결합했습니다. 그의 작품은 우울증 재발 상태와 회복 상태를 안정적으로 구별하는 뚜렷한 바이오 마커를 발견했다. 흥미롭게도 바이오 마커는 또한 수면 품질의 변화를 반영했습니다수면 패턴이 열악하기 때문에 초기 지표는 종종 우울증 증상의 복귀보다 우선합니다.

우울증은 여러 형태를 취할 수 있습니다. 어떤 사람들은 그것을 감정적 인 낙담으로 경험하는 반면, 다른 사람들은 강박적인 생각이나 즐거움의 상실로 어려움을 겪고 있습니다.

그러나 Rozell의 모델이 제공 한 통찰력은 잠시 후에 환자를 돕기에는 너무 늦었습니다. 그녀의 재발이 발생한 후에 만 ​​검증되었습니다. 이러한 제한 사항을 해결하기 위해 연구원들은 이제 Mayberg가 “자동 경보 시스템”이라고 부르는 것을 개발하는 것을 목표로 실시간 사용에 대한 접근 방식을 개선하고 있습니다.

이러한 시스템은 이러한 뇌 신호가 본격적인 우울한 에피소드로 확대되기 전에 임상의가 개입하도록 유도 할 수 있습니다. 동시에, 환자의 잘못된 경고를 걸러 내면서 정상적인 스트레스 나 불안을 임박한 재발의 징후로 해석 할 수있는 사용자에게 안심을 제공 할 수 있습니다. 이 신경 피드백에 의해 정보를 얻은 정신과 의사는 자극 설정을 미세 조정하기로 선택할 수 있습니다. 또는 심리 치료 또는 약물 조정과 같은 추가 지원을 적극적으로 권장 할 수 있습니다.

DBS의 루프를 닫습니다

한 걸음 더 나아가 샌프란시스코 캘리포니아 대학교 (University of California)의 연구원들은 인간의 의사 결정의 필요성을 제거하는 우울증에 대한 완전히 폐쇄 된 루프 DBS 시스템을 모색하고 있습니다. 그들의 접근 방식은 장치 자체가 뇌 활동에 따라 실시간으로 자극 매개 변수를 자동으로 조정할 수 있도록합니다.

첫 번째 환자에 대한보고 (30 대 여성이 사라)라는 이름을 보았습니다. 문서화 된 변형 개선 그녀의 기분, 정서적 균형, 일상적인 기능 및 삶에 대한 전반적인 전망에서 임플란트가 켜진 후 첫 주에.

Sarah는 폐쇄 루프 DBS 시스템이 그녀의 삶에 대한 즐거움과 목적을 회복했다고보고합니다. 존 록

사라는 2021 년 기자 회견에서 연구의 초기 발견을 발표 한“내 인생은 즉시 상승했다”고 말했다. “나는 자살 생각에서 자신을 산만하게하는 데 사용한 취미는 갑자기 다시 즐겁게되었다. 나는 몇 시간 동안 불분명 한 불분명에 갇히지 않고 먹어야 할 것에 대해 작은 결정을 내릴 수 있었다”고 덧붙였다.

에 따르면 Andrew KrystalUC 샌프란시스코 정신과 의사는 노력을 주도한 이후 비슷한 혜택이 비슷한 혜택을 보았습니다.

각각의 경우에, 환자는 먼저 전형적인 신경 활동에 대한 집중적 인 10 일 탐색을 거쳤으며, 10 개의 전극 (뇌의 양쪽에 5 개의 위치를 ​​목표로하여). 이 기간 동안 연구자들은 자극과 감지 모두에 가장 효과적인 사이트를 식별하기 위해 일련의 테스트를 투여합니다. 최적의 위치가 결정되면, 영구 DBS 시스템을 이식하기 위해 두 번째 수술이 수행되는데, 이제는 두 개의 전극으로 단순화됩니다. 하나는 자극 전달에 전념하고 다른 하나는 신경 활동을 기록합니다.

기록 전극이 우울증과 관련된 뇌 활동 (하루에 수백 번 발생할 수있는 사건)을 감지하면 다른 전극이 몇 초 동안 지속되는 짧은 전기 파열을 전달하도록 유도합니다. 이 접근법은 실시간 뇌 활동에 대한 응답으로 자동으로 작동하기 때문에 눈에 띄는 것뿐만 아니라 정신과 조건에 대해 DBS에서보다 일반적으로 사용되는 지속적인 자극보다는 간헐적 인 주문형 자극을 사용하기 때문입니다.

이 적응적이고 역동적 인 피드백 전략은 우울증과 함께 살기 어려울 수있는 기분과 정서적 긴장의 일상적인 변동을 해결하는 데 특히 적합 할 수 있다고 지적합니다. 캐서린 스칸우스연구에 참여한 정신과 의사. 환자들은 식료품 점의 체크 아웃 라인에서 스트레스가 많은 상호 작용과 같이 주요 순간에 자극을받는 것으로 인해 고통에 빠지는 것을 막았다 고 말했다. 작년 펜실베이니아 대학교 (University of Pennsylvania)의 직원들과 합류 한 Scangos는“그들은 그들이 가장 필요로 할 때 자극을 받고 있다고 말할 수있었습니다.

UC San Francisco Neurosurgeon에 따르면 올바른 사이트와 매개 변수를 식별하는 것은 복잡하고 노동 집약적 인 프로세스이며, 어떤 설정이 가장 잘 작동하는지 항상 명확하지는 않습니다. 크리스틴 판매자. 그들이 수집 한 모든 데이터는“현상금의 저주”를 만듭니다. 그러나 그녀의 관점에서, 결과는이 개인화 된 접근 방식을 취하는 효과를 보여줍니다. 그녀는“아무도 동일한 임플란트를 가지고 있지 않다”고 말했다.

우울증에 대한 DBS에 대한 새로운 아이디어

한편, 휴스턴에있는 Baylor College of Medicine의 한 팀은 우울증을 위해 맞춤형 DBS에 대한 다른 접근 방식을 추구하고 있습니다. 이 팀의 표준화 된 임플란트는 두 개의 조정 된 전극 세트로 구성됩니다. 하나는 심오한 슬픔과 관련된 SGC 뇌 영역을 대상으로하는 반면, 다른 하나는 뇌의 기저핵 깊은 곳에서 보상 및 동기 부여 허브를 자극합니다.

임상의가 EEG (Electroencephalography)를 통해 기록을 취하는 뇌에 ​​또 다른 10 개의 전극을 일시적으로 배치 할 때, 초기 수술 절차 중에 프론트 엔드에서 커스터마이징이 발생합니다. 이 방법은 뇌파를 추적하고 환자가 다양한 검사와 활동을 겪을 때 Baylor 팀은 관련 신경망과 연결을 매핑 할 수 있습니다. 동시에, 의사는 자극 필드의 진폭, 맥박 폭, 주파수 및 모양으로 바이올린을 만들 수 있습니다.

“그러면 기본적으로 그 사람의 네트워크를 올바른 방향으로 이동할 개인의 맞춤형 자극 매개 변수를 설계 할 수 있습니다.”라고 설명합니다. Sameer Sheth프로젝트를 이끄는 신경 외과 의사. Sheth와 그의 동료들은 7 명을 대했다 유망한 초기 결과.

이러한 고도로 개별화 된 접근법은 추가 수술 절차와 병원의 긴 체류가 포함됩니다. 그러나 매사추세츠 종합 병원의 Dougherty가 지적한 바와 같이,“우리는 나중에 비 침습적 접근법을 사용할 수 있도록이 침습적 연구를 먼저해야합니다.”

그는 두피 또는 고급 이미징 기술의 전극이 최적의 목표를 식별하고 처리 조정을 안내 할 수있는 미래를 상상합니다. 그러나 그럼에도 불구하고 DBS가 고도로 개인화 된 프로그래밍이 필요하다면 우울증의 진압에서 전 세계 수백만 명의 사람들이 접근 할 수있게하는 것은 어려울 것입니다.

“문제는 항상 사물의 확장성에 관한 것입니다.”라고 말합니다. Volker A. Coenen독일 프라이 부르크 의료 센터의 신경 외과 의사. 따라서 Coenen은 표준화 된 DBS 프로토콜을 테스트하는 데 그의 에너지에 초점을 맞추고 있습니다. Vercise Gevia 보스턴 과학에서 내측 뇌 묶음으로 알려진 뇌 영역으로의 시스템.

그의 관점에서,이 뇌 영역은 보상 시스템과 정서적 조절 네트워크를 보상하는보다 직접적이고 효율적인 경로를 제공합니다. 그럼에도 불구하고, 고려중인 다양한 뇌 영역은 모두 서로 연결되어 있으며, 이들은 왜 어느 정도의 치료 적 이점을 제공하는 것처럼 보입니다. Coenen은“네트워크를 다른 각도에서 혼란스럽게 할 수 있습니다.

DBS를 향한 길

그렇다면 어떤 사이트가 가장 좋습니까? 대답은 특정 증상과 각 개인에게 고유 한 기본 뇌 회로에 달려 있다고합니다. Alik Widge미니애폴리스에있는 미네소타 대학교의 정신과 의사 및 생물 의학 엔지니어.

“우울증에 대한 DBS와 같은 것은 없다. 특정인지 감정 증후군을 치료하기위한 DBS가있다”고 그는 주장했다. 우울증은 여러 형태를 취할 수 있습니다. 어떤 사람들은 그것을 감정적 인 낙담으로 경험하는 반면, 다른 사람들은 강박적인 생각이나 즐거움의 상실로 어려움을 겪고 있습니다.

최적의 자극 방법도 다를 수 있습니다. 지속적인 자극은 우울증이 꾸준하고 지속적인 코스를 따르는 사람들에게 가장 효과적 일 수 있으며, 매일 기복이 발생하면 증상이 변동하는 사람들에게는 간헐적이거나 반응적인 자극이 더 적합 할 수 있습니다. 리바 포세 (Riva Posse)는“날씨와 기후의 차이와 같습니다.

궁극적으로, 자극 매개 변수를 조정하거나, 최고의 뇌 목표를 찾거나, 자극을 실시간 뇌 신호에 반응하는지 여부에 관계없이, 분야의 연구원들을위한 목표는 여전히 동일합니다. “여기에서 눌 수있는 레버가 너무 많습니다.”라고 말합니다. Nir Lipsman토론토의 Sunnybrook에서 Harquail Center for Neuromodulation을 지시합니다. 그는 최소한 이러한 노력 중 일부가 새로운 치료 가능성을 잠금 해제 할 것이라고 확신합니다.

Lipsman은“필드는 일종의 재설정을 경험하고 있습니다. 이제 신경 활동이 가이드로서 DBS를 겪는 사람들의 두뇌도 마찬가지로 일종의 재설정을 경험해야합니다.