HAMBURG, Jerman – Sekitar 86 miliar sel saraf di otak kita bekerja sama dalam jaringan dinamis yang kompleks untuk mengontrol hampir setiap proses sensorimotor dan kognitif. Namun, cara informasi diproses di berbagai wilayah otak masih belum jelas. Sudah ada beberapa pendekatan yang menjanjikan untuk secara khusus memengaruhi dinamika jaringan saraf untuk mengobati penyakit saraf dan kejiwaan.
Salah satu topik utama pada Kongres Ilmu Saraf Klinis Masyarakat Jerman untuk Neurofisiologi Klinis dan Pencitraan Saraf Fungsional (DGKN), yang baru-baru ini diadakan di Hamburg, Jerman, adalah dinamika jaringan serebral dalam proses sensorimotor dan kognitif, serta gangguan pada jaringan. dinamika penyakit saraf dan kejiwaan.
“Kami tidak akan dapat mengembangkan terapi inovatif untuk penyakit neurologis dan psikiatri yang meluas hingga kami memahami fungsi saraf pada setiap tingkat kompleksitasnya,” kata Prof. Andreas K. Engel, PhD, direktur Institute for Neurophysiology and Pathophysiology di University Hospital of Hamburg-Eppendorf, presiden DGKN, dan presiden kongres, saat konferensi pers online.
Mencirikan Keadaan Kesadaran
Selama lebih dari 30 tahun, telah diketahui bahwa sinyal saraf di otak digabungkan secara dinamis. Meskipun penelitian intensif, signifikansi fungsional dari penggabungan ini pada pemrosesan informasi sebagian besar masih belum diketahui.
Metode neuroimaging seperti electroencephalography (EEG), magnetoencephalography (MEG), magnetic resonance imaging (MRI) struktural dan fungsional, dan pemeriksaan elektrofisiologi digunakan. Perhitungan model data menunjukkan bahwa kopling dinamis sinyal di korteks memainkan peran penting dalam kinerja memori, proses berpikir, dan mengembangkan persepsi, antara lain.
Telah ditunjukkan bahwa dinamika jaringan sinyal saraf mungkin dapat mencirikan keadaan kesadaran. Sinyal saraf dan pola kopling berbeda secara signifikan antara individu sehat dalam keadaan terjaga dan mereka yang tertidur, di bawah anestesi umum, atau dalam keadaan vegetatif. Dalam pandangan Engel, mungkin di masa depan algoritma pembelajaran mesin dapat digunakan untuk mengklasifikasikan kondisi kesadaran.
Perubahan Aktivitas Otak sebagai Biomarker?
Perbedaan dinamika sinyal saraf antara individu sehat dan pasien dengan penyakit kejiwaan seperti skizofrenia tampak jauh lebih penting untuk praktik klinis. “Perubahan karakteristik dalam aktivitas otak di korteks pendengaran primer dapat dianggap sebagai biomarker potensial dan digunakan untuk memprediksi perjalanan klinis penyakit kejiwaan, seperti psikosis,” lapor Engel.
Aktivitas gamma-band di korteks pendengaran bisa menjadi penanda potensial untuk skizofrenia. Menurut pemeriksaan MEG, nilainya menurun baik pada orang yang berisiko tinggi psikosis dan mengalami gejala pertama dibandingkan dengan kontrol.
Aktivasi atau Penghambatan Jaringan Cerebral sebagai Pendekatan Terapi Baru
Pendekatan terapeutik baru berdasarkan aktivasi atau penghambatan jaringan serebral saat ini merupakan bidang penelitian intensif. Kolaborasi interdisipliner yang erat antara peneliti sains dasar dan dokter diperlukan, tegas Engel. Penggunaan stimulasi otak non-invasif sudah dapat dijangkau untuk neurorehabilitasi pasien stroke. “Saya optimis dalam beberapa tahun stimulasi otak akan ditetapkan sebagai elemen integral dari terapi stroke,” kata Prof. Christian Grefkes-Hermann, MD, PhD, direktur Departemen Neurologi di Rumah Sakit Universitas Frankfurt dan wakil pertama presiden DGKN.
Meskipun kemajuan besar dalam terapi stroke akut, banyak pasien harus menanggung defisit permanen dalam kehidupan sehari-hari mereka, katanya. Menurut Grefkes-Hermann, prosedur rehabilitasi seringkali menimbulkan efek yang tidak memuaskan, dan hasilnya sangat bervariasi. Ia berharap kedepannya dapat dilakukan personalisasi terapi dengan menggunakan pola jaringan sehingga dapat meningkatkan hasil.
Tujuannya adalah untuk mengatur ulang area otak yang aktivitas jaringannya telah terganggu setelah stroke menggunakan stimulasi magnetik transkranial (TMS) yang ditargetkan. “Faktor terpenting untuk pemulihan fungsional setelah stroke adalah reorganisasi saraf,” kata Grefkes-Hermann. Dengan metode baru neurorehabilitasi, gangguan konektivitas jaringan, yang terkait dengan defisit fungsi motorik, pertama kali divisualisasikan menggunakan MRI fungsional (fMRI).
Pencitraan atau EEG memperlihatkan area otak yang paling diuntungkan dari neurostimulasi. Selanjutnya, sel-sel saraf di wilayah ini dapat distimulasi secara tepat dengan TMS. Karena belahan otak yang sehat biasanya terlalu aktif setelah stroke, ada upaya simultan untuk menghambat korteks motorik kontralesi.
Hasil awal penuh harapan. Pada periode awal setelah stroke, TMS dapat digunakan pada beberapa pasien untuk memperbaiki hubungan patologis dan dengan demikian memperbaiki defisit motorik, lapor Grefkes-Hermann. Pola fMRI juga dapat digunakan untuk memprediksi pemulihan dan efek intervensi secara individual. Uji coba fase 3 saat ini sedang dilakukan terhadap 150 pasien yang mengalami stroke dan bertujuan untuk mempelajari kemanjuran prosedur baru ini.
Gabungan TMS dan EEG
Dengan kombinasi TMS dan pengukuran simultan aktivitas EEG, pengembangan lebih lanjut dari analisis konektivitas fMRI saat ini sedang diuji. Grefkes-Hermann percaya bahwa prosedur ini, yang lebih hemat biaya, memiliki resolusi temporal yang lebih tinggi, dan dapat digunakan langsung di samping tempat tidur, memiliki lebih banyak potensi untuk perencanaan terapi yang dipersonalisasi dalam praktik klinis.
Prosedur TMS-EEG juga memungkinkan untuk memprediksi risiko delirium pasca stroke, yang mempengaruhi sekitar 30% pasien stroke dan sangat memperburuk hasilnya, digarisbawahi Prof. Ulf Ziemann, MD, direktur medis dari Departemen Neurologi di Tübingen Rumah Sakit Universitas. Dalam sebuah penelitian terhadap 33 pasien stroke akut, timbulnya delirium pasca stroke dapat diprediksi dengan tingkat akurasi yang tinggi dengan menggunakan prosedur TMS-EEG tidak lebih dari 48 jam setelah kejadian.
Metode lain yang menjanjikan dan non-invasif untuk aktivasi neuron yang disebutkan oleh Ziemann termasuk stimulasi ultrasound terfokus transkranial (tFUS) dengan intensitas rendah, yang sedang dipelajari untuk nyeri kronis, demensia, epilepsi, cedera otak traumatis, dan depresi, serta stimulasi pulsa transkranial (TPS). ), yang juga didasarkan pada ultrasound. Dalam studi percontohan dari 35 pasien dengan penyakit Alzheimer, penggunaan TPS dalam waktu 3 bulan memiliki efek positif pada kognisi. Namun, penelitian ini tidak terkontrol dan oleh karena itu diperlukan penilaian lebih lanjut.
Stimulasi Otak Dalam Kustom
Untuk stimulasi otak dalam (DBS), terapi mapan untuk penyakit Parkinson dan gangguan gerakan lainnya, tujuannya adalah stimulasi jaringan terkait gejala individual, lapor Prof. Andrea Kühn, MD, kepala Bagian Gangguan Gerakan dan Neuromodulasi di Departemen of Neurologi Rumah Sakit Universitas Charité Berlin.
Di pusat penelitian kolaboratif panregional ReTune, yang sekarang telah didukung selama 4 tahun oleh €10 juta dari German Research Foundation (DFG), algoritme pemrograman berbantuan komputer dan pencitraan sedang dikembangkan untuk DBS. Mereka akan sangat menyederhanakan prosedur standar yang memakan waktu untuk pengaturan terbaik dari parameter stimulasi, yang memerlukan tinggal di rumah sakit selama beberapa hari.
Sebuah studi crossover acak dari 35 pasien dengan penyakit Parkinson membuktikan kesetaraan dari DBS cepat yang dibantu algoritma untuk mengendalikan gejala motorik dibandingkan dengan prosedur standar.
Metode baru memiliki potensi untuk meningkatkan hasil pasien dengan penyakit saraf dan kejiwaan, menurut para ilmuwan. Namun, data positif tersebut masih harus divalidasi dalam penelitian selanjutnya.
Artikel ini diterjemahkan dari Medscape edisi bahasa Jerman.
Untuk berita lebih lanjut, ikuti Medscape di Facebook, Twitter, Instagram, YouTube, dan LinkedIn.