مهندسی برق و تعمیر مدارهای مغز

مجید جویا- تحریک عمقی مغز یا ‌DBS، برای سالیان سال جادوی سیاه روانشناسی بوده است، فرو کردن الکترودها در مناطقی از مغز که با بیماری‌های روانی ارتباط دارند، فرستادن پالس‌های سریع جریان ضعیف، و معجزه! علایم زمین‌گیر کننده افسردگی، بیماری وسواس و حتی مصرف بیش از حد مواد مخدر به این ترتیب درمان می‌شوند.

اکنون تصویر برداری مغزی از افرادی که تن به دی‌بی‌اس برای درمان افسردگی می‌دهند، مکانیزمی را که در ورای این تاثیرات قرار دارد (و این که بر روی چه کسانی این روش درمانی موثر است و روی چه کسانی نه) آشکار می‌کند. یافته حیاتی این است که به نظر می‌رسد که دی‌بی‌اس آرایه‌ای از مناطق مغزی را تنظیم می‌کنند، و نه فقط منطقه اطراف الکترود.

به گزارش نیوساینتیست، این روش عجیب درمانی، امروزه منجر به خلق تصویر جدیدی از بیماری‌های روانی شده است و به جای این که آنها را ناشی از عدم تعادل شیمیایی در مناطق خاصی از مغز بداند، شرایطی می‌بیند که بر یک شبکه درهم تنیده مغزی تاثیر می‌گذارند. هلن میبرگ از دانشگاه اموری در آتلانتای جرجیا، که گروهش به دنبال کشف رازهای دی‌بی‌اس هستند، می‌گوید: «مغز مانند یک مدار چاپی کار می‌کند».دی‌بی‌اس شامل ارسال مداوم پالس‌های فرکانس بالای جریان ضعیف برق به یک منطقه مشخص از مغز، با استفاده از محرک‌هایی است که با عمل جراحی در مغز کار گذاشته شده‌اند. به رغم تهاجمی بودن این روش، آن قدر در درمان پارکینسون و دیگر اختلالات حرکتی موثر نشان داده که امروزه جزو روش‌های اصلی درمانی به شمار می‌رود و تا کنون هزاران بیمار، این میله‌ها را در مغز خود کاشته‌اند.

در دهه گذشته، پژوهشگران، دی‌بی‌اس را برای شرایط دیگر نیز آزمودند. این روش در کاهش برخی نشانه‌های اختلال دوقطبی و سندروم تورت، بسیار کارامد بوده است. به تازگی نیز سازمان ملی غذا و داروی ایالات متحده (اف‌دی‌ای)، استفاده از این روش را برای درمان اختلال وسواس تایید کرده است.

شرکت‌هایی که ابزارهای دی‌بی‌اس را تولید می‌کنند نیز به دنیال این هستند که این روش برای درمان افسردگی نیز؛ که در درمان آن عملکرد خوبی داشته است؛ پذیرفته شود. در سال 2005، گروه میبرگ نشان داد که دی‌بی‌اس می‌تواند به درمان بیماران مبتلا به نوعی از افسردگی که تا پیش از آن کاملا بدون علاج تصور می‌شد کمک کند.

پاسخ آنی
پژوهشگران در شش بیمار با افسردگی عمیق که تمام درمان‌های دیگر در مورد آنها با شکست مواجه شده بود، تحریک کننده‌ها را در منطقه‌ای از مغز قرار دادند که با احساسات مرتبط است. در چهار نفر از آنها بیماری بهبود یافت.

این منطقه به این دلیل انتخاب شد که تصویر برداری‌ها نشان داده‌اند که در خیلی از افراد مبتلا به افسردگی، این منطقه بیش‌‌فعال است. اکثر پژوهشگران، فکر می‌کردند که دی‌بی‌اس فعالیت این مناطق را متوقف می‌کند. این توضیح می‌داد که چرا اکثر بیماران به محض اینکه سیستم تحریک روشن می‌شد به آن پاسخ می‌دادند: خیلی‌ها گفتند که بعد از روشن شدن دستگاه اتاق آزمایش روشن‌تر شده است. و به گفته میبرگ در جریان یک سخنرانی در ام‌آی‌تی، مانند این بود که «انگار ناگهان چیز دردناکی متوقف شده است».

ولی، این همه داستان نبود. اسکن‌های پی‌ای‌تی نشان دادند که به رغم این که دی‌بی‌اس مطابق انتظار فعالیت را در این منطقه کم کرد، به نظر می‌رسد که دیگر مناطق نیز تحت تاثیر قرار گرفتند، مخصوصا مناطق نزدیک به لب پیشین مغز، که مسئول تصمیم‌گیری و ارزیابی احساسات است.

پس دی‌بی‌اس چگونه کار می‌کند؟ توماس اشلیپفر از بیمارستان دانشگاه بن در آلمان، می‌گوید که دیگر مغز فقط به صورت تعدادی از مناطق مجزا در نظر گرفته نمی‌شود، بلکه به صورت تعدادی از شبکه‌های مرتبط با هم تصور می‌شود که در بیماری‌های روانی ممکن است ارتباط آن‌ها با هم مختل شود. به گفته او، دی‌بی‌اس «این شبکه‌های خراب را تعمیر می‌کند».

کار اخیر او بر روی ده بیمار افسرده مقاوم به درمان این نظر را تایید می‌کند. گروه او از دی‌بی‌اس در منطقه‌ Nucleus accumbens مغز استفاده کرد که با حالت شادی ارتباط دارد و اکنون می‌دانیم که در بیماران مبتلا به افسردگی عملکرد آن مختل می‌شود.

اسکن‌های پی‌ای‌تی از هفت نفر از بیماران نشان داد که به نظر نمی‌رسد که ایمپلنت فعالیت در این منطقه را تحت تاثیر قرار دهد، ولی در عوض فعالیت در همان منطقه‌ای را متوقف کرد که گروه میبرگ پیش‌بینی کرده بودند (منطقه‌ای که به نام منطقه 25 برودمان نامیده می‌شود). این پالس‌ها همچنین بر بخش‌هایی از لب پیشین مغز نیز پژواک داشت.

به عقیده اشلیپفر «ارتباط مشخصی بین منطقه 25 و نوکلئوس آکومبنس وجود دارد». او حدس می‌زند که این سه منطقه بخشی از یک شبکه مغزی باشند که هم گروه وی و هم میبرگ به آن رسیده‌اند.

در نتیجه این آزمایش‌ها این سوال نیز مطرح شده است که چرا دی‌بی‌اس بر روی بیماران، جواب یکسانی نمی‌دهد. در حالی که بیماران اشلیپفر یک سال بعد از کاشت تحریک کننده احساس می‌کردند که زندگیشان بهتر شده است در مورد برخی از بیماران این احساس بهبودی خیلی بیشتر بود. میبرگ نیز به تفاوت‌های مشابهی در 20 بیمار افسرده و 12 بیمار مبتلا به اختلال دوقطبی، که با دی‌بی‌اس درمان کرده بود اشاره کرد.

این جایی است که جدیدترین نتایج تحقیقات میبرگ وارد می‌شوند. برای دیدن این که آیا هیچ تفاوت اولیه‌ای در مغزهای افرادی که به دی‌بی‌اس پاسخ می‌دهند و آنها که پاسخ نمی‌دهند وجود دارد یا نه، گروه میبرگ از ام‌آر‌آی کمک گرفتند، تا ببینند که کدام مناطق همزمان با هم کار می‌کنند، چیزی که نشان می‌دهد که آنها «به هم اتصال دارند».

در بیماران افسرده‌ای که به دی‌بی‌اس پاسخ دادند، بخشی از لب پیشین مغز آنها همزمان با بخش ساب‌ژنوال روشن شد، چیزی که در بیماران مقاوم به این درمان رخ نداده بود. در این بیماران، بادامه مغز؛ که ترس و دیگر احساسات را مدیریت می‌کند؛ با بخش ساب‌ژنوال مرتبط بود، درست بر عکس گروه اول.

میبرگ هشدار می‌دهد که اینها فقط نتایج اولیه هستند، ولی به گمان او به نتایج خوبی ختم خواهند شد: «اگر این نتایج در گروه بزرگ‌تری از بیماران هم همینگونه باشند، این نقطه گسست دو گروه خواهد بود». توانایی پیش‌بینی این که چه کسی از دی‌بی‌اس سود می‌برد و چه کسی نه، به معنی این است که می‌توان از این روش در درمان گروه بزرگ‌تری از بیماران مبتلا به افسردگی شدید استفاده کرد.

این فناوری می‌تواند کاربردهای خیلی وسیع‌تری داشته باشد. انستیتوی ملی سلامت روانی در بتسدای مریلند، به زودی ابتکاری را راه اندازی خواهد کرد تا پژوهشگران را ترغیب کند که بیماری‌های روانی را به صورت اختلال شبکه‌ای توصیف کنند.

به گفته توماس اینسل، رئیس موسسه، دی‌بی‌اس به تعیین نقشه این شبکه‌ها کمک می‌کند. در حال حاضر، این ابتکار تنها بر پژوهش متمرکز شده است، ولی اینسل امیدوار است که ایده شبکه‌های مغزی از سوی پزشکان نیز جدی گرفته شود.

اینسل و میبرگ امیدوارند که درک بهتر از شبکه‌های درون مغز به افزایش توانایی پزشکان برای رسیدن به ترکیب درست  روش‌های دارویی و درمانی کمک کنند.