In einer kürzlich in der Zeitschrift veröffentlichten Studie NaturmedizinForscher untersuchten die Wirksamkeit und Sicherheit der Tiefenhirnstimulation (DBS) innerhalb der zentralen lateralen (CL) Thalamuskerne und des zugehörigen medialen dorsalen Tegmentaltrakts (CL/DTTm) von Personen mit mittelschwerer bis schwerer traumatischer Hirnverletzung (msTBI).
Studien deuten darauf hin, dass Defizite in der Exekutivfunktion und der Informationsverarbeitungsgeschwindigkeit bei msTBI-Patienten die Lebensqualität und den Wiedereinstieg in die Gesellschaft behindern, wobei die CL-Thalamuskerne ein entscheidender Knotenpunkt sind. Derzeit gibt es keine wirksame Behandlung für diese Anomalien, wobei die „Mesokreislauf-Theorie“ darauf hinweist, dass eine CL-Unteraktivierung eine Ursache ist.
Studie: Thalamus-Tiefenhirnstimulation bei traumatischer Hirnverletzung: eine randomisierte Machbarkeitsstudie der Phase 1. Bildnachweis: SciePro / Shutterstock
Über die Studie
In der vorliegenden randomisierten Machbarkeitsstudie der Phase 1 bewerteten die Forscher die Wirksamkeit und Sicherheit von CL DBI bei Menschen mit chronisch traumatischen Hirnverletzungen, die sich auf die tägliche Funktionsfähigkeit und Beschäftigungsfähigkeit auswirken.
Ziel der Studie war es, mithilfe von Thalamus-DBS-Elektroden eine Therapie für anhaltende kognitive Beeinträchtigungen bei msTBI-Patienten zu entwickeln. Als Stimulationsziele wurden der laterale Abschnitt des zentralen lateralen Kerns des Thalami und das dazugehörige DTTm-Faserbündel ausgewählt. Sie führten biophysikalische Modellierungen durch, um virtuelle Hirnstimulationselektroden im CL/DTTm-Bündel jedes Individuums abhängig von Stimulationsamplituden und -ort zu steuern. Die Forscher untersuchten die Sicherheit und Wirksamkeit von Thalamus-DBS bei der Behandlung kognitiver Beeinträchtigungen.
An der Studie nahmen Personen mit msTBI teil [Glasgow Coma Scale (GCS) scores of 3 to 12], funktionelle Behinderung und kognitive Beeinträchtigungen (GOS-E-Werte von 5 bis 7). Das Team erhielt 419 Anfragen zum Experiment und prüfte 15 Personen auf ihre Eignung. Von August 2018 bis Mai 2021 wurden sechs Personen registriert und nach dem Zufallsprinzip zugeteilt. Das Team schloss neun nicht teilnahmeberechtigte Personen aus und ließ sechs Personen, vier Männer und zwei Frauen mit Schädel-Hirn-Trauma-Vorgeschichten, für die Analyse übrig.
Die Forscher teilten die Teilnehmer randomisiert einer von drei Ausgangssituationen mit einer Dauer von 30 Tagen, 44 Tagen oder 58 Tagen nach der Operation zu. Die Teilnehmer wurden nach der Titrationsphase, einem 90-tägigen offenen Therapiezeitraum und 21-tägigen Therapiefortführungs- oder -entzugsbedingungen doppelblind verblindet, um den Einfluss der Teilnehmer und Untersucher auf die Bewertung des Endergebnisses zu reduzieren. Das primäre Wirksamkeitsergebnis war eine Steigerung der exekutiven Kontrolle, gemessen an der Verarbeitungsgeschwindigkeit, und eine mindestens 10-prozentige Verkürzung der Zeit, die für die Durchführung des Trail-Making-Tests Teil B (TMT-B) von der Grundlinie (präoperativ) bis zum Abschluss erforderlich war des dreimonatigen Behandlungszeitraums.
Die Forscher führten halbstrukturierte Interviews durch und führten eine Post-hoc-Analyse durch, um die Konsistenz von Elektrodenimplantationen innerhalb der menschlichen CL/DTTm-Struktur zu untersuchen. Sie bauten eine maßgeschneiderte Datenverarbeitungspipeline auf und identifizierten CL-Neuronen und das DTTm-Faserbündel als Hauptstrukturen für die DBS-Aktivierung, um präklinische Ergebnisse umzusetzen. Es wurde ein synthetischer Atlas erstellt, um die Elektrodenplatzierung bei fünf Personen zu koordinieren. Dabei kamen Magnetresonanztomographie (MRT) mit Nullung der weißen Substanz, automatisierte Thalamussegmentierung, DTI und biophysikalische Modellierung angelegter elektrischer Felder zum Einsatz. Die Forscher bewerteten die evozierten Reaktionen im EEG, um die Konsistenz der physiologischen Wirkungen bei einzelnen Personen zu beurteilen, und verglichen ihre Ergebnisse mit denen von zwei Untergruppen von msTBI-Patienten.
Ergebnisse
Die sechs Personen hatten bilaterale DBS-Ableitungen ohne Zwischenfälle. Neuartige Bildgebungs- und Thalamusteilungsverfahren sowie biophysikalische Schätzmodelle ermöglichten eine präzise Identifizierung der Lage der zentralen lateralen Kerne und DTTm-Fasern der Teilnehmer. Fünf Patienten haben alle Ergebnisbewertungen abgeschlossen und das primäre Ziel erreicht (Schwellenwert einer Verbesserung von 10 % vom Ausgangswert bis zum Ende der Behandlungsphase bei TMT-B; mittlere Verbesserung 32 %).
Zwei Personen erreichten die Verbesserungskriterien, zwei blieben stabil und eine erfüllte das Verringerungskriterium für das sekundäre Endziel, die Änderung der TBIQoL-Müdigkeit. Vier Studienteilnehmer (durchschnittlich 33 %) zeigten eine Verbesserung von >10 %. Alle fünf Probanden zeigten bessere TMT-A-Werte für die Geschwindigkeit der visuellen Suche, was möglicherweise mit frontostriatalen Funktionen und der Geschwindigkeit der Datenverarbeitung zusammenhängt. Die Ruff 2&7-Prüfung, die die selektive Aufmerksamkeit in zeitgesteuerten Situationen misst, zeigte erhebliche Fortschritte bei den vier Probanden, die den Test abgeschlossen haben.
Zwei Personen stiegen von der unteren GOS-E-Behinderungskategorie in die obere bis mittlere Behinderungskategorie auf. Der funktionelle Zustand der verbleibenden drei Personen blieb stabil. Das Team bewertete die TMT-B-Werte in zwei Intervallen (nach der Operation und zu Beginn der Behandlung), vor der DBS-Exposition. Drei der fünf Personen nahmen freiwillig an der randomisierten Blindentzugsphase teil. Nur ein Proband, der zufällig der OFF-Bedingung zugeordnet wurde, zeigte einen Rückgang der TMT-B-Werte um 34 %, was auf Entzugserscheinungen hindeutet.
Trotz der Unterschiede in der Atrophie entdeckte die Studie ähnliche Zielansätze zur Erkennung des Faserausflusses vom Seitenflügel des CL in den DTTm bei allen Probanden. Der zeitliche Verlauf und die räumliche Lokalisierung der P4-Hemisphären im Frontalhirn waren vergleichbar, was darauf hindeutet, dass P4 in beiden Hemisphären eine therapeutische Stimulation erhielt.
Insgesamt zeigten die Studienergebnisse, dass die tiefe Hirnstimulation (DBS) mit CL/DTTm die exekutive Kontrolle bei Patienten mit msTBI während der chronischen Erholungsphase verbessern kann. Die Ergebnisse zeigten, dass DBS die exekutive Funktion durch primäre und performative Beurteilungen sowie sekundäre Maßnahmen zur Behandlung von Müdigkeit, psychischer Gesundheit und globaler Funktionsfähigkeit verbesserte. Die in der Studie verwendete Zieltechnik umfasste eine dichte Anhäufung aktiver Elektrodenverbindungen im synthetischen Atlas-Thalamus. Bei einigen Probanden traten jedoch vorübergehende sensorische und andere nachteilige Auswirkungen auf.