La stimolazione del nervo vago migliora la plasticità del cervello

Il nuovo trattamento può aiutare a ripristinare la funzione per le vittime di ictus.

Nervo vago illustrato in giallo.

Fonte: Sebastian Kaulitzki / Shutterstock

La stimolazione del nervo vago (VNS) migliora la neuroplasticità mirata, aiutando il cervello a costruire connessioni neuronali più forti dopo un ictus, secondo una ricerca pioneristica dell’Università del Texas a Dallas. Utilizzando un modello animale, i ricercatori hanno dimostrato per la prima volta che l’associazione di VNS con un compito di terapia fisica accelera il recupero delle capacità motorie.

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I ricercatori hanno pubblicato i loro risultati, “La stimolazione del nervo vago migliora la plasticità stabile e la generalizzazione del recupero dell’ictus”, nella rivista Stroke . Una sperimentazione clinica umana dello stesso trattamento, “Studio cardine di VNS durante Rehab After Stroke (VNS-REHAB),” è attualmente in corso presso 18 siti di ricerca negli Stati Uniti e nel Regno Unito. L’obiettivo dello studio è di valutare l’efficacia della stimolazione del nervo vago accoppiato nell’aiutare i pazienti colpiti da ictus a recuperare più velocemente le capacità motorie.

Cos’è la stimolazione del nervo vago?

Fonte: Alila Medical Media / Shutterstock

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La stimolazione del nervo vago viene erogata tramite un piccolo dispositivo impiantato chirurgicamente che utilizza impulsi elettrici di intensità e ampiezza di impulso variabili per attivare il nervo vago. La stimolazione elettrica del nervo vago mediante VNS è un trattamento approvato dalla FDA per l’epilessia resistente ai farmaci e la depressione resistente al trattamento. Un recente studio sull’uomo ha dimostrato che il VNS è un trattamento praticabile per malattie articolari infiammatorie come l’artrite reumatoide.

L’improvvisa perdita di flusso sanguigno dopo un ictus causa la morte di neuroni in qualsiasi regione cerebrale colpita da ictus, che interrompe le connessioni ad altre cellule nervose. La perdita di capacità motorie in un braccio o gamba dopo un ictus è causata da una perdita di connettività tra le cellule nervose dell’arto con corrispondenti regioni motorie del cervello.

Utilizzando un modello animale, i ricercatori dell’UT Dallas hanno scoperto che brevi raffiche di VNS rafforzano i percorsi comunicativi costruendo connessioni cellulari più forti nel cervello dopo un ictus. In realtà, i loro risultati mostrano che l’accoppiamento VNS con terapie di movimento mirate aumenta drammaticamente il beneficio dell’allenamento riabilitativo dopo un ictus. E, negli studi sugli animali, questi miglioramenti sono durati per mesi dopo il completamento della terapia mirata VNS.

Come spiegano gli autori di questo studio, guidato da Eric C. Meyers: “Questo studio fornisce la prima prova che il VNS in coppia con l’allenamento riabilitativo dopo l’ictus (1) raddoppia il recupero a lungo termine su un compito complesso che coinvolge la supinazione degli arti anteriori, (2) raddoppia il recupero su un semplice compito motorio che non era accoppiato con VNS, e (3) migliora la plasticità strutturale nelle reti motorie. ”

Michael Kilgard, direttore associato del Texas Biomedical Device Center e professore di neuroscienze presso la Scuola di Scienze Comportamentali e del Cervello di Dallas, è stato coautore senior di questa ricerca. Kilgard è il ricercatore principale presso il laboratorio di plasticità corticale UTD. Il suo team comprende anche Seth Hays, un ricercatore post-dottorato presso la School of Behavioural and Brain Sciences di UT Dallas, specializzato in terapia mirata di plasticità per alleviare la disfunzione motoria.

“Il nostro esperimento è stato progettato per porre questa nuova domanda: dopo un ictus, devi riabilitare ogni singola azione?”, Ha detto Kilgard in una nota. “Se VNS ti aiuta, aiuta solo con il movimento o la funzione esatta che hai accoppiato con la stimolazione? Ciò che abbiamo scoperto è che migliora anche le stesse capacità motorie, e che quei risultati sono stati sostenuti mesi dopo il completamento della terapia associata a VNS. ”

I ricercatori dell’UT Dallas sono ottimisti sul fatto che le loro ultime ricerche sulla stimolazione del nervo vago mirato sono un passo fondamentale verso la creazione di linee guida per l’uso standardizzato di VNS durante la terapia post-ictus nell’uomo. “Abbiamo a lungo ipotizzato che VNS stia creando nuove connessioni nel cervello, ma non si sa per certo”, ha detto Hays in una nota. “Questa è la prima prova che stiamo guidando cambiamenti nel cervello negli animali dopo una lesione cerebrale. È un grande passo in avanti per capire come funziona la terapia: questa riorganizzazione che avevamo previsto sarebbe stata alla base dei vantaggi del VNS. ”

Un altro studio recente dell’UT Dallas ha rilevato che la stimolazione del nervo vago di intensità moderata ha ottimizzato gli effetti di miglioramento della neuroplasticità e di potenziamento della memoria di VNS in modo più efficace rispetto alla stimolazione a bassa o alta intensità. In particolare, i ricercatori hanno evidenziato che l’ampiezza e l’intensità della corrente ottimale sono state contrassegnate da un pattern “invertito-U” in cui un VNS troppo o troppo poco efficace era meno efficace di un punto dolce di intensità moderata “Goldilocks” che era giusto. Questi risultati del 2017 sono stati pubblicati sulla rivista Brain Stimulation .

Stimolazione del nervo vago accoppiato offre una nuova speranza per la riabilitazione dell’ictus

Nel 2017, i produttori di un dispositivo di stimolazione del nervo vago hanno lanciato uno studio clinico randomizzato in doppio cieco di riabilitazione VNS per i pazienti dopo un ictus cerebrovascolare. Questo studio, attualmente in corso, comprenderà fino a 120 soggetti in 18 sedi cliniche negli Stati Uniti e nel Regno Unito. La data di conclusione stimata della ricerca preliminare per questa sperimentazione clinica è il 30 giugno 2019.

L’Ohio State University è una delle istituzioni che partecipano allo studio clinico VNS associato. Marcie Bockbrader del Wexner Medical Center presso l’OSU è il loro principale investigatore per il processo.

In un recente comunicato stampa, Bockbrader ha detto: “Questa stimolazione nervosa è come accendere un interruttore, rendendo il cervello del paziente più ricettivo alla terapia. L’obiettivo è vedere se possiamo migliorare il recupero motorio nelle persone che hanno, in effetti, un pacemaker cerebrale impiantato nel loro corpo. L’idea è di combinare questo stimolo del cervello con la normale riabilitazione e vedere se i pazienti che hanno superato tutte le loro altre terapie abituali dopo un ictus possono migliorare ancora “.

Di seguito è riportato un video di YouTube di Marcie Bockbrader e colleghi nel loro laboratorio di terapia VNS abbinato insieme a un paziente che descrive il suo processo di riabilitazione ictus:

Per questa sperimentazione clinica, ogni partecipante allo studio riceve tre sessioni di un’ora di fisioterapia intensiva a settimana per un totale di sei settimane. L’obiettivo è migliorare la funzione del braccio motore specifica del compito. La metà del gruppo che partecipava a questo studio clinico aveva un dispositivo di stimolazione del nervo vago impiantato chirurgicamente; l’altra metà servirà da gruppo di controllo.

Durante ogni sessione di terapia riabilitativa, ogni volta che un paziente esegue correttamente una particolare abilità motoria, il terapeuta preme un pulsante per attivare una larghezza di impulso e un’intensità della stimolazione del nervo vago ottimali. L’ipotesi è che se movimenti precisi e precisi sono positivamente rinforzati da una breve scarica di VNS durante un processo di apprendimento trial-and-error, queste azioni diventano “cablate” nel cervello più rapidamente.

“Stiamo cercando di capire se questo neurostimolatore potrebbe essere utilizzato per potenziare la terapia efficace, creando una sorta di” terapia sovralimentata “. Vogliamo determinare se i pazienti possono recuperare più rapidamente attraverso l’uso di questa stimolazione “, ha concluso Bockbrader.

Riferimenti

Eric C. Meyers, Bleyda R. Solorzano, Justin James, Patrick D. Ganzer, Elaine S. Lai, Robert L. Rennaker, Michael P. Kilgard, Seth A. Hays. “La stimolazione del nervo vago migliora la plasticità stabile e la generalizzazione del recupero dell’ictus”. Stroke (pubblicato per la prima volta online: 25 gennaio 2018) DOI: 10.1161 / STROKEAHA.117.019202

Kristofer W. Loerwald, Michael S. Borland, Robert L. Rennaker II, Seth A. Hays, Michael P. Kilgard. “L’interazione tra ampiezza dell’impulso e intensità di corrente sull’estensione della plasticità corticale provocata dalla stimolazione del nervo vago.” Brain Stimulation (pubblicato per la prima volta online il 15 novembre 2017) DOI: 10.1016 / j.brs.2017.11.007