Nuovi strumenti mappano le convulsioni, migliorano il trattamento dell'epilessia
Due nuovi modelli potrebbero risolvere un problema che ha frustrato a lungo milioni di persone con epilessia e i medici che le curano: come trovare esattamente dove hanno origine le convulsioni per trattare esattamente quella parte del cervello. Aiutando i chirurghi a decidere se e dove operare, gli strumenti sviluppati dai ricercatori della Johns Hopkins University e recentemente descritti nella rivista Brain, potrebbero aiutare i pazienti a evitare interventi chirurgici rischiosi e spesso inefficaci, nonché degenze ospedaliere prolungate.
"Questi sono pazienti svantaggiati", ha affermato Sridevi V. Sarma, direttore associato del Johns Hopkins Institute of Computational Medicine e capo del Neuromedical Control Systems Lab. "Vogliamo che gli interventi chirurgici vadano bene, ma vogliamo anche prevenire interventi chirurgici che potrebbero non andare mai bene".
Usando equazioni basate sull'apprendimento automatico e sul calcolo per rivelare schemi nell'attività cerebrale, i modelli identificano dove iniziano le crisi nel cervello. E lo fanno in pochi minuti.
In genere i pazienti trascorrono da cinque a 14 giorni ricoverati in ospedale con gli elettrodi attaccati alla testa, mentre i medici sperano che abbiano un attacco in modo che i chirurghi possano mappare il cervello, individuare il punto problematico e pianificare come rimuoverlo.
"Questo è un nuovo paradigma", ha affermato Joon-Yi Kang, neurologo del Johns Hopkins Hospital, coautore degli studi. "Stiamo ottenendo maggiori informazioni su specifiche reti cerebrali. Non stiamo aspettando che si verifichino convulsioni".
Più di 65 milioni di persone nel mondo soffrono di epilessia, una condizione che le rende tre volte più probabilità di morire. Mentre la maggior parte dei pazienti risponde ai farmaci, circa il 30% soffre di epilessia resistente ai farmaci. Per loro sono disponibili due opzioni di trattamento: un dispositivo impiantato nel cervello per fermare le convulsioni con la stimolazione o un intervento chirurgico per rimuovere o disconnettere le regioni cerebrali in cui hanno origine le convulsioni.
Peggio ancora, la chirurgia è efficace solo circa la metà delle volte perché è così difficile identificare dove iniziano le convulsioni, ha detto Sarma.
"Se trovi quella zona e la tratti in modo efficace, è un punto di svolta: è un trattamento che cambia la vita per questi pazienti", ha detto.
Per creare mappe di calore che prevedano dove iniziano le convulsioni, il team di Sarma ha studiato il cervello dei pazienti sia quando non avevano convulsioni sia quando i loro cervelli erano stimolati con rapidi impulsi elettrici.
Nei loro modelli, il cervello è una rete di nodi che si influenzano a vicenda. I ricercatori ipotizzano che quando un paziente non sta avendo un attacco, è perché i nodi nella parte del cervello in cui iniziano gli attacchi sono vincolati dai nodi nella parte sana del cervello. Durante un attacco, i nodi cambiano ruolo.
Identificando la forza e la direzione dei nodi, i ricercatori hanno individuato dove sono iniziate le convulsioni.
In 65 pazienti studiati, il modello ha predetto l'insorgenza di convulsioni e il successo finale di un intervento chirurgico con una precisione del 79%. "Se lo confrontiamo con il tradizionale tasso di successo del 50% degli interventi chirurgici, questo potrebbe davvero aiutare i medici", ha affermato Gunnarsdottir.
Nello studio complementare su 28 pazienti, pubblicato per la prima volta online a giugno, i ricercatori hanno scoperto quali nodi stavano influenzando gli altri facendo zapping al cervello con un impulso di stimolazione.
"Speriamo che questo possa essere qualcosa che potremmo usare nei pazienti che non hanno un sacco di convulsioni o nel 10% dei pazienti che non hanno affatto convulsioni durante il monitoraggio (tradizionale)".