Forskere viser, at en kendt teknik kan nå dybt ind i hjernen
Amerikanske forskere har demonstreret, at hjernestimuleringsteknikken TMS kan bruges målrettet til at påvirke hippocampus. Dette hjerneområde spiller en central rolle for hukommelse og følelser og har i årevis været forbundet med Alzheimer, depression og posttraumatisk stress.
Et sårbart knudepunkt dybt inde i hjernen
Hippocampus er gemt væk midt i tindingelappen, langt fra kraniet. Alligevel styrer dette relativt lille område en overraskende stor del af det, der gør os til mennesker. Det hjælper med at lagre nye minder, genkende omgivelser og regulere følelsesmæssige reaktioner på stressende eller truende situationer.
Når hippocampus kommer i ubalance, går det galt på flere fronter. Folk kan have svært ved at lagre ny information, miste orienteringsevnen eller sidde fast i vedvarende angst- og stressreaktioner. Læger ser afvigelser i denne struktur ved bl.a.:
- Alzheimers sygdom og andre former for demens
- depressive lidelser
- angstlidelser
- posttraumatisk belastningsreaktion (PTSD)
Netop fordi denne ene struktur påvirker så mange processer, har forskere i årevis søgt efter måder at styre dens funktion på. Medicin rammer ofte hele hjernen på én gang og giver hurtigt bivirkninger. Dyb hjernestimulering med elektroder kræver hjerneoperationer. En sikker, ikke-kirurgisk metode, der alligevel når dybt nok, har længe virket som en uopnåelig drøm.
Sådan når magnetstimulering et dybtliggende område
Transkraniel magnetisk stimulering (TMS) har eksisteret i psykiatrien i en årrække. En spole placeret mod kraniet afgiver korte magnetiske pulser, som sætter elektrisk aktivitet i gang i et lille stykke hjernebarken lige under spolen. Teknikken hjælper eksempelvis en del af de patienter, der lider af behandlingsresistent depression.
Det store problem er, at strømimpulsen svækkes hurtigt med dybden. Direkte stimulering af hippocampus syntes derfor kun mulig med implanterede elektroder. Den amerikanske forskergruppe valgte en anden tilgang og udnyttede den måde, hjernen faktisk fungerer på: som et netværk.
I stedet for at ramme målområdet direkte stimulerer forskerne et knudepunkt på overfladen, der er tæt forbundet med hippocampus.
Hver hippocampus kommunikerer løbende med forskellige områder på hjernens ydre overflade, bl.a. i den parietale og frontale hjernebark. Via disse forbindelser bevæger signaler sig konstant frem og tilbage. Ved præcist at kortlægge, hvilke overfladiske regioner der hos den enkelte person svinger stærkest i takt med hippocampus, kan man udpege en indirekte adgangsvej.
En sjælden mulighed: direkte indblik i hippocampus under stimulering
I studiets første fase arbejdede holdet med otte patienter, der allerede var i behandling for et neurokirurgisk problem. De bar midlertidigt dybtliggende elektroder omkring hippocampus til diagnostik og behandling. Det gav forskerne en enestående mulighed: at måle direkte, hvad der skete på det sted, de ønskede at påvirke.
De kombinerede to teknikker:
- TMS på ydersiden af kraniet for at stimulere et specifikt stykke hjernebark
- intrakraniel EEG (iEEG) via de allerede tilstedeværende elektroder for at registrere den elektriske aktivitet i og omkring hippocampus
To typer stimuleringsprotokoller blev anvendt. Først enkelte isolerede pulser for at se, om hippocampus reagerede direkte. Derefter serier af gentagne pulser, sammenlignelige med de behandlingsskemaer, der allerede bruges ved depression. I begge tilfælde undersøgte forskerne, om de elektriske mønstre i hippocampus ændrede sig.
Hos fire patienter havde man på forhånd ved hjælp af funktionel MRI identificeret, hvilken kortikal placering der var stærkest forbundet med hippocampus. Netop dette personaliserede sted modtog magnetpulserne. I denne gruppe viste hippocampus en tydelig og målbar reaktion.
Hos de øvrige fire patienter brugte forskerne ikke en individuelt tilpasset placering, men derimod et mere generelt udgangspunkt. I denne gruppe var reaktionen i hippocampus markant svagere eller næsten fraværende.
Graden af reaktion i hippocampus hang direkte sammen med, hvor præcist den valgte placering på overfladen var tilpasset den pågældende persons hjerne.
Fra operationsstuen til raske forsøgspersoner
Da otte patienter med elektroder udgør en lille og meget særlig gruppe, gentog forskerne deres tilgang i et større, fuldstændig ikke-invasivt studie. Her deltog 79 raske frivillige. De modtog TMS på et forudvalgt sted, mens deres hjerneaktivitet blev fulgt med funktionel MRI.
Det samme mønster viste sig igen. Jo stærkere den stimulerede barkreregion var funktionelt koblet til hippocampus, desto større var ændringen i signalet fra den dybe struktur. Og jo tættere spolepositionens faktiske placering lå på den ideelt beregnede position, desto kraftigere var effekten.
Dataene viser dermed noget tilsyneladende enkelt: en målrettet og personaliseret placering af TMS-spolen er forskellen på et skud i mørket og et præcist træf i et dybtliggende netværk.
Derfor giver dette håb ved Alzheimer, depression og PTSD
Studiet præsenterer endnu ikke en færdig behandling. Ingen Alzheimer- eller PTSD-patienter er fulgt over lang tid for at se, om deres symptomer bedres. Værdien ligger på et tidligere stadie: for første gang er det overbevisende dokumenteret, at en ikke-invasiv teknik målrettet kan aktivere og dæmpe den menneskelige hippocampus, og at dette kan måles pålideligt.
For kliniske anvendelser åbner det nye veje. Læger overvejer eksempelvis:
- behandling af hukommelsesproblemer i tidlige stadier af Alzheimer ved at træne netværkene omkring hippocampus
- at dæmpe overdrevne angstreaktioner ved PTSD ved at rekalibrere kredsløbene for følelsesmæssige minder
- supplerende terapi ved behandlingsresistent depression, rettet mod dybe stemningsnetværk frem for kun overfladiske barkomkråder
Ideen om fuldstændigt standardiserede protokoller er også under pres. Hvor TMS nu ofte gives efter et fast skema på det samme sted på kraniet, peger denne forskning i retning af skræddersyede løsninger tilpasset den enkeltes hjernefornaindringer.
En fremtidig TMS-behandling kunne begynde med en personlig hjernescanning, hvorefter en computer præcist beregner, hvor spolen skal placeres.
Hvad dette kræver af sygehuse og patienter
For sygehusene betyder denne tilgang, at TMS ikke længere kan stå alene uden avanceret billeddiagnostik. Funktionel MRI, præcise hjernekort og software, der beregner forbindelser, bliver en del af behandlingsforløbet. Det kræver tid og ressourcer, men kan gøre behandlinger mere præcise og muligvis også kortere.
For patienter kan denne udvikling på sigt skabe flere muligheder i rummet mellem "at tage en tablet" og "at gå på operationsbordet". Et personaliseret TMS-forløb kunne eksempelvis kombineres med samtaleterapi eller hukommelsesrehabilitering, hvor hjernen modtager de rette impulser på præcis det rigtige tidspunkt.
Forklaring: hvad er TMS, hippocampus og funktionel konnektivitet?
Hvad gør TMS præcist?
Ved TMS holder en behandler en spole mod kraniet. Et kort strømstød gennem spolen frembringer et magnetfelt, som i et kort øjeblik inducerer en svag strøm i de underliggende hjerneceller. Denne ekstra impuls kan gøre nerveceller mere eller mindre aktive afhængigt af pulsmønstret. Gentagne sessioner kan ændre følsomheden i bestemte netværk varigt.
Hippocampus' rolle
Hippocampus findes i begge hjernehalvdele og minder i form lidt om en søhest. Området hjælper med at omdanne kortidshukommelse til langtidshukommelse. Skader på hippocampus giver ofte det velkendte billede, hvor en person stadig husker sin barndom, men ikke kan fastholde nye begivenheder. Frygtbetingning og evnen til at slippe angst er ligeledes knyttet til dette område.
Funktionel konnektivitet på et almindeligt sprog
Funktionel konnektivitet betyder, at to hjerneområder koordinerer deres aktivitetsmønstre med hinanden. Hvis område A bliver mere aktivt og område B næsten samtidig gør det samme, og dette gentages konsekvent, taler forskerne om et funktionelt netværk. Med hvile-MRI kan man følge sådanne mønstre, mens en person ligger stille i scanneren og ikke foretager sig noget. Det giver en slags kort over, hvilke hjerneområder der "slår i takt" med hinanden.
Disse netværkskort danner grundlaget for de personaliserede TMS-mål i dette studie. Det er ikke den anatomiske form, men derimod den måde, hjernedele samarbejder på, der afgør, hvor en puls har størst effekt.
I de kommende år forventer neurologer og psykiatere flere forsøg, hvor TMS anvendes på denne måde, først i små, omhyggeligt kontrollerede studier. Det store spørgsmål vil hele tiden være det samme: hvis man stimulerer det rigtige netværk på det rigtige sted, forbedres patienternes liv mærkbart – og holder denne effekt også på længere sigt?
