חגי ברגמן, ספטמבר 2021
מבוסס על – Deep Brain Stimulation Offers Parkinson’s Patients New Hope, by Leah Jessen, digital communication manager; and Matthew R. Bailey, president Foundation of Biomedical research.
https://fbresearch.org/animal-research-unlocking-medical-miracles/deep-brain-stimulation-parkinsons
מחקרים עם קופים הניחו את היסודות לטיפולים באמצעות גירוי חשמלי של המוח למחלת הפרקינסון
גירוי מוחי עמוק (Deep Brain Stimulation – DBS) הוא טיפול הבנוי על עשרות שנים של מחקר בבני אדם ובעלי חיים, ומציע יתרונות ברורים לחולי מחלת פרקינסון. מחלה הנגרמת על ידי הפרעה במעגלים העצביים של המוח שמשחקים תפקיד בבקרת התנועה.
DBS כרוך בהשתלת אלקטרודות במוח ו"משתמש בגירוי חשמלי כדי לווסת אותות חשמליים במעגלים עצביים לאזורים המזוהים במוח וממנו כדי לשפר את תסמיני התנועה ", על פי המכון הלאומי להפרעות נוירולוגיות ושבץ.
תסמיני מחלת פרקינסון כוללים רעד בגפיים, קושי בתנועות, ואיטיות בתנועה אוטומטית, נוקשות שרירים ויציבה מכופפת קדימה. הסימפטומים שונים בין המטופלים ולאורך זמן עבור כל אדם. המחלה מתקדמת ופוגעת ביותר ממיליון איש בארה"ב ויותר מעשרה מיליון ברחבי העולם.
ההיסטוריה הקצרה הבאה של טיפולים רפואיים למחת פרקינסון מסבירה כיצד מדענים זיהו את מיקומי היעד היעילים ביותר לגירוי מוצלח של DBS בחולי פרקינסון.
המנתח ג'יימס פרקינסון אפיין לראשונה את המחלה בשנת 1817 והתייחס אליה כאל "שיתוק רועד". ההבנה הבסיסית של הגורם למחלה הייתה חסרה עד המאה העשרים. בין הטיפולים הראשונים במחלת פרקינסון בשנות השלושים עד שנות החמישים של המאה העשרים היה ניתוח שכלל הרס של אזורי מוח. ניתוח זה התרכז בקבוצה של מבני מוח, המכונים גרעינים הבסיס, השוכנים עמוק במוח. גרעינים הבסיס הם מרכיבים של מעגלים הכוללים את קליפת המוח, גזע המוח והתלמוס, המעורבים בשליטה על התנועה וההתנהגות (ראה איור 1). עם זאת, הצלחת ההתערבויות הכירורגיות הייתה מוגבלת מכיוון שמנתחים לא ידעו אז את האזור המדויק של הגרעינים הבסיסיים ששלטו בתנועה.
התקדמות משמעותית הגיעה בשנות ה -60 של המאה העשרים, לא מניתוח אלא מתרופה בשם L-dopa שהוצגה בעקבות גילוי דופמין בגרעיני הבסיס ודלדולו בחולי פרקינסון. תרופה זו, שהחליפה את הדופמין במוח, הפחיתה באופן דרמטי את תסמיני המחלה ובסופו של דבר סיימה את הצורך בניתוח פרט לחולים עם רעד שאינו מגיב. עם זאת, המשך השימוש ב- L-dopa הוביל לבעיות בקרב חולים רבים שפיתחו תנועות לא רצוניות ותנודות מוטוריות עקב שחיקה מוקדמת של אפקט הטיפול.
מחקר בסיסי עם קופי מעבדה הביא להבנה טובה יותר של הבסיס העצבי למחלת פרקינסון ולסייע בפיתוח טיפולים חדשים. המדענים חקרו קופים מכיוון שהארגון של גרעיני הבסיס שלהם דומה מאוד לזה של בני אדם. (איור 1 הוא ייצוג של הגרעינים הבזליים האנושיים.)
חגי ברגמן, ספטמבר 2021
מחקר זה הביא לסופו של הרעיון המוקדם כי קיים מרכז של נוירונים השולטים בתפקודים כגון תנועה. במקום זאת, מדענים גילו שמדובר בשורה של קבוצות של נוירונים שיש ביניהם קשרים ספציפיים ביותר. שינויים בפעילות הנוירונים הללו מילאו תפקיד בבקרת התנועות ובהפרעות של התנועות הללו. קבוצות נוירונים מחוברות אלה הן מעגלים, כמו סדרת רכיבים מחוברים על לוח אלקטרוני. תיקון אחד הלוחות הללו דורש איתור ותיקון רכיבים שנכשלו. באופן דומה, משימת המדענים הייתה לזהות את קבוצות הנוירונים (המרכיבים) ולקבוע את הקשרים ביניהם (המעגלים) וכיצד הם קשורים לתנועה.
כיום הקהילה הרפואית רואה בהפרעות תנועה רבות "הפרעות במעגלים", הנובעות מפעילות מעגלית לא תקינה. רוב המומחים בתחום מאמינים כי הסימנים והתסמינים העיקריים של הפרעות נוירולוגיות ופסיכיאטריות נובעים מהפרעות במעגלים.
מדענים מיפו ולמדו את המעגלים העצביים בגרעיני הבסיס של קופים במשך יותר מ -40 שנה. למוח הקוף מבנה אנטומי הדומה לבני אדם, מה שהופך אותו לאחד המודלים החיות הלא אנושיות הקרובות ביותר להבנת המוח האנושי. פריצת דרך בתחילת שנות השמונים התרחשה עם פיתוח מודל פרימטים לא אנושי של מחלת פרקינסון המייצר תסמינים נוירולוגיים דומים לאנשים עם המחלה.
בדיקות עם קופים סייעו להסביר כיצד תפקוד לקוי של מעגל עצבי ספציפי הכולל חלק מהגרעינים הבסיסיים, הגרעין הסבתלמי (sub-thalamic nucleus), יכול לגרום לתסמיני מחלת פרקינסון. נגע בגרעין הסבתלמי הפחית את הסימפטומים במודל הקופים של מחלת פרקינסון ובכך סיפק מטרה חדשה יעילה ביותר לניתוח.
השתקה כירורגית של אותו אזור בחולים אנושיים הפחיתה גם את תסמיני המחלה עם זאת, לפעמים עם תופעות לוואי עקביות, ולכן המנתחים השתמשו בגירוי חשמלי בחולים אנושיים בכדי לבדוק אם גירוי מוחי עמוק של הגרעין הסבתלמי יפחית את תסמיני המחלה ואכן הגירוי החשמלי עבד כמו ההשתקה הכירוגית.
חולים המקבלים טיפול גירוי מוחי עמוק חווים ירידה משמעותית בתסמיני מחלת פרקינסון במשך חמש שנים לפחות לאחר התערבות כירורגית ולפי הדיווחים יש להם איכות חיים מוגברת בהשוואה לטיפול רפואי. גירוי מוחי עמוק של הגרעין הסבתלמי הוא לכן טיפול משנה חיים לחולי פרקינסון רבים, ולמעלה מ -200,000 חולים ברחבי העולם טופלו בהצלחה בטיפול זה (בישראל הוא הוכלל בסל הבריאות בשנת 2003 וקרוב ל 800 חולים כבר טופלו).