Uno studio recente del Baylor College of Medicine e del Texas Children’s Hospital ha identificato uno specifico modello di attività neurale come nuovo biomarcatore per prevedere e monitorare con precisione lo stato clinico degli individui affetti da disturbo ossessivo-compulsivo (DOC) sottoposti a stimolazione cerebrale profonda (DBS), un approccio terapeutico in rapida crescita per i gravi disturbi psichiatrici.
Monitorare con precisione gli individui con disturbo ossessivo-compulsivo
Lo studio, condotto dai dottori Sameer Sheth e Wayne Goodman insieme ai co-autori principali, i dottori Nicole Provenza, Sandy Reddy e Anthony Allam, è stato pubblicato su Nature Medicine.
“I recenti progressi nella neuromodulazione chirurgica hanno consentito un monitoraggio continuo a lungo termine dell’attività cerebrale nei pazienti con Disturbo ossessivo-compulsivo durante la loro vita quotidiana”, ha affermato la dott. ssa Nicole Provenza, professoressa associata al Baylor College of Medicine e McNair Scholar. “Abbiamo utilizzato questa nuova opportunità per identificare le firme neurali chiave che possono fungere da predittori dello stato clinico in dodici individui con Disturbo ossessivo-compulsivo resistente al trattamento che stavano ricevendo la terapia DBS”.
Il disturbo ossessivo-compulsivo è una condizione di salute mentale comune e debilitante che colpisce il 2-3% della popolazione mondiale. Circa due milioni di persone negli Stati Uniti ne soffrono. Nei casi gravi, i pazienti trascorrono una quantità straordinaria di tempo a mettere in atto compulsioni ripetitive, apparentemente insensate, e a perseverare su pensieri intrusivi.
Il disturbo ossessivo-compulsivo ha un impatto enorme sul benessere e sulla qualità della vita dei pazienti e dei loro assistenti e può interferire con la capacità di mantenere un impiego e relazioni. Mentre la psicoterapia e i farmaci sono efficaci nella maggior parte degli individui colpiti, circa il 20-40% degli individui con DOC grave è resistente a questi trattamenti convenzionali.
Dall’inizio degli anni 2000, la terapia DBS è stata utilizzata per modulare l’attività neurale in regioni specifiche del cervello collegate ai sintomi del DOC. Molti pazienti che si qualificano per questa terapia non hanno ricevuto sufficienti benefici dalle terapie convenzionali. In questa popolazione resistente al trattamento, circa due terzi dei pazienti mostrano un significativo miglioramento dei sintomi del DOC dopo la DBS.
Proprio come i dispositivi pacemaker regolano l’attività elettrica nel cuore, i dispositivi DBS regolano l’attività elettrica nel cervello. I dispositivi DBS trasportano impulsi elettrici dal generatore, solitamente impiantato nella parte superiore del torace, tramite una coppia di sottili cavi (fili) a specifiche regioni bersaglio nel cervello. La messa a punto precisa dei parametri di stimolazione consente agli impulsi elettrici di ripristinare un circuito cerebrale disfunzionale a uno stato sano.
La DBS è una procedura approvata dalla FDA, comunemente utilizzata per trattare disturbi del movimento come i tremori essenziali e il morbo di Parkinson, e viene sempre più utilizzata per trattare il disturbo ossessivo-compulsivo grave.
“Abbiamo assistito a notevoli progressi nel campo della ricerca sulla DBS, una tecnologia utilizzata da decenni per curare i disturbi del movimento”, ha affermato il dott. John Ngai, direttore della Brain Research Through Advancing Innovative Neurotechnologies Initiative (BRAIN Initiative) presso i National Institutes of Health.
“Il progresso qui segnalato rappresenta solo uno di una lunga lista di casi di successo in cui la BRAIN Initiative ha contribuito a sviluppare una nuova generazione di tecnologie DBS, avvicinando i trattamenti per patologie come il disturbo ossessivo-compulsivo alla clinica”.
Definire la dose corretta è spesso più difficile per i disturbi psichiatrici come il DOC che per i disturbi del movimento.
“Nei pazienti con disturbi del movimento, è più evidente quando la stimolazione è erogata e regolata correttamente, perché i movimenti anomali come tremori o rigidità diminuiscono immediatamente”, ha affermato il dott. Sheth, professore e vicepresidente della ricerca presso il Dipartimento di neurochirurgia del Baylor College of Medicine, direttore dei laboratori della Gordon and Mary Cain Pediatric Neurology Research Foundation e ricercatore presso il Jan and Dan Duncan Neurological Research Institute presso il Texas Children’s Hospital.
“È molto più difficile raggiungere questo livello di programmazione DBS precisa per disturbo ossessivo-compulsivo e altri disturbi psichiatrici perché c’è un lungo ritardo tra l’inizio della stimolazione e il miglioramento dei sintomi. È difficile sapere quale particolare aggiustamento abbia portato a un particolare cambiamento mesi dopo.
“Il nostro obiettivo nell’intraprendere questo studio era quindi trovare un biomarcatore neurale affidabile per guidarci durante la gestione della DBS e monitorare da remoto i cambiamenti nei sintomi dei nostri pazienti. Ciò è particolarmente importante perché molti dei nostri pazienti percorrono lunghe distanze da tutto il paese o dal mondo per sottoporsi al trattamento della DBS, che per il disturbo ossessivo-compulsivo è attualmente offerto solo in pochissimi centri specializzati”.
Per identificare un target ottimale per lo sviluppo di un biomarcatore, il team si è concentrato su uno dei comportamenti più caratteristici del DOC: la tendenza all’evitamento patologico. Gli individui con DOC spesso soffrono di un evitamento difficile da controllare di potenziali danni o sofferenze. Nel tentativo di evitare tali minacce percepite nella vita quotidiana, sono spesso afflitti da pensieri interiori intrusivi e paure irrazionali (ossessioni), che portano a rigide routine e comportamenti ripetitivi (compulsioni).
L’obiettivo del team era comprendere come le oscillazioni cerebrali a bassa frequenza nell’intervallo theta (4-8 Hz) e alfa (8-12 Hz), che secondo una vasta mole di letteratura scientifica svolgono un ruolo di primo piano nei processi cognitivi, venissero alterate negli individui con disturbo ossessivo-compulsivo grave e resistente al trattamento. Per farlo, hanno sfruttato una nuova caratteristica dei moderni dispositivi DBS: la capacità non solo di fornire stimolazione ma anche di registrare l’attività cerebrale.
Di solito, gli studi che monitorano i pattern di attività cerebrale sono progettati per essere brevi episodi condotti mentre i partecipanti eseguono un compito cognitivo specifico. Tuttavia, questo studio è unico perché i ricercatori sono stati in grado di utilizzare il sistema DBS per monitorare continuamente i pattern di attività cerebrale sullo sfondo delle attività quotidiane. Questa caratteristica dello studio ha portato la ricerca nelle vite naturali dei partecipanti allo studio piuttosto che confinarla in contesti di laboratorio innaturali.
Le registrazioni sono iniziate al momento dell’impianto del sistema DBS. Poiché la stimolazione solitamente inizia giorni o settimane dopo, il team è stato in grado di misurare i pattern di attività neurale nello stato gravemente sintomatico. È interessante notare che hanno scoperto che l’attività neurale dello striato ventrale a 9 Hz (bordo theta-alfa) ha dimostrato un ritmo circadiano prominente che fluttuava nel ciclo delle 24 ore.
“Prima della DBS, avevamo osservato un modello di attività neurale estremamente prevedibile e periodico in tutti i partecipanti”, ha affermato il dott. Goodman, professore e titolare della cattedra di psichiatria DC e Irene Ellwood presso il Dipartimento di psichiatria e scienze comportamentali Menninger presso il Baylor College of Medicine.
“Dopo l’attivazione della DBS, quando gli individui hanno iniziato a rispondere e a migliorare sintomaticamente, abbiamo visto una rottura in questo schema prevedibile. Questo è un fenomeno molto interessante e abbiamo una teoria per spiegarlo. Gli individui con disturbo ossessivo-compulsivo hanno un repertorio limitato di risposte a qualsiasi situazione data. Spesso eseguono ripetutamente gli stessi rituali e raramente variano le loro routine o si impegnano in nuove attività, il che può comportare un’elevata prevedibilità dell’attività in questa regione del cervello.
“Dopo l’attivazione della DBS, il loro repertorio comportamentale si espande; potrebbero rispondere in modo più flessibile alle situazioni e non essere semplicemente spinti da un forte desiderio di evitare i fattori scatenanti del disturbo ossessivo-compulsivo. Questo repertorio espanso potrebbe essere un riflesso del modello di attività cerebrale più diversificato. Pertanto, pensiamo che questa perdita di un’attività neurale altamente prevedibile indichi che i partecipanti si sono impegnati in meno comportamenti DOC ripetitivi e compulsivi.”
“In sintesi, abbiamo identificato un biomarcatore neurofisiologico che può fungere da indicatore affidabile di miglioramenti nell’umore e nei comportamenti nei pazienti con disturbo ossessivo-compulsivo dopo il trattamento DBS. Prevediamo che queste scoperte trasformeranno il modo in cui i pazienti vengono monitorati durante la terapia DBS”, ha aggiunto il dott. Sheth, che è anche McNair Scholar e Cullen Foundation Endowed Chair presso il Baylor College of Medicine.
“Incorporare queste informazioni in un cruscotto rivolto al medico, ad esempio, potrebbe aiutare a guidare l’erogazione della terapia, demistificando così il processo di programmazione DBS per il DOC e rendendo la terapia più accessibile a un numero maggiore di medici e pazienti. Inoltre, siamo entusiasti della potenziale possibilità che firme di attività neurale simili possano essere alla base di altri disturbi neuropsichiatrici e potrebbero servire come biomarcatori per diagnosticare, prevedere e monitorare tali condizioni”, ha concluso il dott. Provenza.
