Research press release


Nature Neuroscience

How deep brain stimulation works in Parkinson’s disease



Coralie de Hemptinneほかの研究者は、23人のPD患者について、DBS電極埋め込み処置の前とその最中、さらにその後の神経活動を測定した。de HemptinneらはDBSを施したときに脳領域同士の連絡が緩和する時期と様相を明らかにし、この“脱共役”が身体運動を企画し実行するとされる脳領域で特異的に起こっていることを示した。これにより、脱共役した脳領域が目的に沿った運動を起こせるようになり、また、脱共役の程度はDBS治療の恩恵の度合いに相関していた。

de Hemptinneたちは、脳活動を監視し必要に応じて刺激を与えるような“スマート”DBS装置の開発を目指すこれからの臨床研究に、今回の発見が役立つ可能性を示唆している。DBSが慢性疼痛や大うつ病のような神経疾患の重篤型の処置にも用いられている昨今、今回の新研究は、DBSが他の疾患でも正常な神経活動を復活させる汎用性のある仕組みをもたらす可能性がある。

Deep brain stimulation (DBS) may work by reducing abnormally strong co-activation between of brain regions in patients with Parkinson’s disease, reports a paper published online in Nature Neuroscience. This may explain why DBS is an effective treatment for Parkinsonian locomotor deficits.

DBS is a surgical procedure where electrodes are implanted in the brain to deliver an electrical impulse. Precisely timed electrical stimulation is given to a specific brain region to correct abnormal neuronal activities and the therapeutic benefits are immediate. However, it is unclear how exactly DBS works to alleviate locomotor defects in patients with Parkinson’s Disease (PD).

Coralie de Hemptinne and colleagues measured neural activities before, during and after DBS electrode implantation surgery in 23 PD patients. They revealed the manner and timing by which brain regions communicate with each other is reduced when DBS is administered, and that this ‘uncoupling’ occurs specifically in regions known to plan and execute body movements. This then allowed the uncoupled brain regions to engage in a task-relevant movement and the level of uncoupling was correlated with the degree of DBS’s therapeutic benefit.

The authors suggest that these findings may be used in future clinical studies to develop a ‘smart’ DBS device that could monitor brain activity and apply stimulation as needed. As DBS is also used to treat severe forms of neurological diseases such as chronic pain and major depression, this new study also provides a general mechanism by which DBS may be able to restore normal neural activities in other diseases.

doi: 10.1038/nn.3997

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