Medicina

Medicina i mršavljenje - dio 2. – Čipiranjem mozga do vitkosti

📷 Shutterstock
Igor Berecki nedjelja, 18. rujna 2022. u 06:00

Jesu li zaista moždani elektronički implantati budućnost medicinske kontrole prekomjernog prejedanja i pretilosti?

U tijeku je testiranje moždanih implantata kojima znanstvenici s Medicinskog fakulteta Perelman na Sveučilištu Pennsylvania namjeravaju pomoći ljudima koji zbog nekontroliranog, kompulzivnog prejedanja konzumiraju enormne količine hrane i posljedično pate od izrazite pretilosti sa svim njenim zdravstvenim posljedicama.

Osjet gladi pod kontrolom čipa

Pilot-testiranja, pri klinički pokusi na dvoje pacijenata koji pate od poremećaja hranjenja nazvanog BEDbinge eating disorder pokazuju obećavajuće rezultate. Poremećaj se očituje učestalim, nenajavljenim kompulzivnim napadajima neodoljive potrebe za prekomjernim prejedanjem, što je praćeno potpunim gubitkom samokontrole. BED je najčešći poremećaj hranjenja u SAD, kojim je zahvaćena višemilijunska populaciju.

U pilot studiji kakva nije viđena u dosadašnjim istraživanjima inovativnih metoda liječenja pretilosti, ekipa znanstvenika, inženjera, programera i neurokirurga je u mozak dvoje pretilih ispitanika koji pate od poremećaja prejedanja ugradila elektronički implantat, svojevrsni čip za kontrolu dubokih moždanih centara koji procesuiraju osjet gladi i sitosti. Uređaj je osmišljen tako da registrira, a potom i ometa moždane signale povezane s nekontroliranom žudnjom za prejedanjem.

📷 Shutterstock
Shutterstock

Kada registrira električnu aktivnost u dijelu mozga koji uzrokuje želju za hranjenjem, naprava reagira električnim impulsima koje odašilje u to područje mozga s ciljem „gušenja“ signala za glad. Praktički se ponaša kao ometač signala.

Nakon šest mjeseci nošenja implantata, pacijenti opisuju znatno rjeđu pojavu epizoda neizdržive potrebe za prejedanjem, kao i značajan posljedični gubitak na tjelesnoj masi. Dakle, prvi rezultati su više nego obećavajući, te postavljaju temelje za budućnost u kojoj moždani elektronički implantati mogu uspješno obuzdavati i druga različita kompulzivna ponašanja.

Stimulirajmo duboko!

Ideja duboke stimulacije mozga kod ljudi nije nova: već niz godina znanstvenici koriste implantirane uređaje za pomoć u liječenju pacijenata sa stanjima kao što su epilepsija i Parkinsonova bolest, čemu je i BUG posvetio nekolicinu svojih znanstvenopopularnih tekstova. Podsjetite se na njih na linkovima ovdje i ovdje.

Takvi implantati su već otprije komercijalno dostupni na medicinskom tržištu, jer su službeno odobreni za terapiju nekih oblika epilepsije otpornih na farmakološko liječenje. Međutim, ti prijašnji uređaji su se općenito oslanjali na unaprijed programirane obrasce električne stimulacije s šireg liječenja pacijenata s ozbiljnim problemima motoričke kontrole.

Kraniotomija - neurokirurški postupak svrdlanja otvora u kostima lubanje 📷 Alamy
Kraniotomija - neurokirurški postupak svrdlanja otvora u kostima lubanje Alamy

Za razliku od njih, ovo novo istraživanje imalo je potpuno drugačiji pristup, pokušavajući kontrolirati impulzivna ponašanja identificiranjem i blokiranjem vrlo specifičnih „potpisa“ moždane mikroelektrične aktivnosti. Ispod kože vlasišta kirurški se implantira elektronička naprava, mikroprocesor iz kojega izlaze elektrode u obliku vrlo tankih žica koje se provuku kroz malene otvore načinjene mikro-svrdlima u kostima lubanje. Vrhovi takvih tankih, vlasastih elektroda implantiraju se izravno u mozak, u oba nucleus accumbensa (po jedan u svakoj moždanoj polutki).

Kratka povijest historije čipiranja

Kratki skok u nedavnu povijest: prije nego što su u mozak pretilih ljudi svrdlanjem kostiju lubanje ugradili „čipove za kontrolu“ neizdržive želje za hranom, znanstvenici su praktičnu primjenu tog koncepta prethodno provjerili na laboratorijskim miševima: krajem 2017. godine u časopisu Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) objavljena je studija o tome kako moždana aktivnost u dijelu zvanom nucleus accumbens uzrokuje impulzivno ponašanje u miševa, ali i ljudi – primjerice, nekontrolirano prejedanje ili strast za kockanjem ili neizdrživu žudnju za bespotrebnom kupovinom.

Ljudi i miševi dijele iste neurotransmiterske spojeve i principe njihovog djelovanja na duboke moždane strukture i centre 📷   Shutterstock
Ljudi i miševi dijele iste neurotransmiterske spojeve i principe njihovog djelovanja na duboke moždane strukture i centre Shutterstock

Studija je na miševima pokazala da moždani implantat može u stvarnom vremenu detektirati aktivnost povezanu s impulsima prejedanja, te kao odgovor na to isporučiti impulse električne energije koji blokiraju te signale i na taj način odvratiti životinje od pretjeranog konzumiranja hrane.

Skok nazad u recentnu stvarnost, u kolovoz 2022.:  nova studija nudi rezultate koji dokazuju da ovaj koncept djeluje i kod ljudi, te je objavljena u časopisu Nature Medicine. U njoj istraživači opisuju iskustva s prva dva pretila pacijenta koji su koristili elektronički implantat za kontroliranu stimulaciju mozga.

Oba pacijenta uključena u to pilot-testiranje imala su klinički dijagnosticiran kompulzivni poremećaj prejedanja i bili su ozbiljno pretili (op.a.: Ne mogu a da ne zamislim grandiozno predebelog tipa od nekih 250 kg žive vage, koji na pitanje - „Čime se trenutno bavite u životu?“ odgovara sa samopouzdanjem nadzvučnog pilota - „Vršim pilot-testiranje!“).

Feedbackom protiv švedskog stola

Nakon neurokirurškog zahvata kojim im je ugrađen uređaj za stimulaciju mozga s elektrodama ubodenim u nucleus accumbens, dva su pacijenta promatrana tijekom idućih godinu dana.

U prvom, početnom šestomjesečnom razdoblju testiranja istraživači su se usredotočili na registriranje i sistematiziranje obrazaca moždane električne aktivnosti svakog pacijenta, s ciljem utvrđivanja prepoznatljivog mikroelektičnog „potpisa“ koji bi se mogao specifično povezati s osjetom neodoljive želje za prejedanjem. U tom razdoblju pacijenti su dolazili u laboratorij za pokuse gdje bi se na njihov moždani implantat priključilo računalo, a potom bi pred njih stavljali velike švedske stolove s visokokaloričnom hranom, te bilježili električne obrasce koje stvara mozak gladne pretile osobe stavljene pred zemaljski raj.

Gornji red prikazuje običan obrok, te tzv LOC-obrok (loss of control), visokokalorični junk-food kakav je serviran pacijentima koji imaju napadaje nekontroliranog prejedanja. U donjem redu su hetmapirani grafovi s prikazom električne aktivnosti moždanog centra u nucleus accumbensu; jasno je vidljiva hiperaktivnost u vremenu kada je pacijent suočen s LOC-obrokom. 📷 Nature Medicine
Gornji red prikazuje običan obrok, te tzv LOC-obrok (loss of control), visokokalorični junk-food kakav je serviran pacijentima koji imaju napadaje nekontroliranog prejedanja. U donjem redu su hetmapirani grafovi s prikazom električne aktivnosti moždanog centra u nucleus accumbensu; jasno je vidljiva hiperaktivnost u vremenu kada je pacijent suočen s LOC-obrokom. Nature Medicine

Nakon ovog početnog razdoblja promatranja i snimanja, istraživači su implantate programirali algoritmima individualno načinjenim za svakoga pacijenta ponaosob: svaki pojedini implantat je tako postao kodiran specifičnim neuralnim „okidačem za prejedanje“ dizajniranim baš za tog pacijenta. Uređaj je – pojednostavljeno gledano – feedback sustav zatvorene petlje, koji uključuje i isključuje mikroelektrične udare ovisno o tome prepoznaje li unaprijed zadane obrasce moždane aktivnosti. Pacijenti su potom praćeni tijekom idućih šest mjeseci.

Moždani obrasci gladi

Rezultati prikupljeni nakon dva šestomjesečna ciklusa (prepoznavanje moždanih obrazaca i elektroterapija na temelju tih obrazaca) pokazuju da uređaji funkcioniraju bez ikakvih štetnih učinaka, a kod oba pacijenta registriran je značajan pad učestalosti epizoda kompulzivnog prejedanja, uz subjektivni osjećaj znatno bolje samokontrole nad osjećajem potrebe za prejedanjem. Pacijenti su tijekom šest mjeseci elektroterapije izgubili po 5 kg tjelesne težine, mada nisu imali posebnih ograničenja ni smjernica za mijenjanje navika u prehrani.

"Iako je ovo bila samo rana studija izvedivosti, prvenstveno namijenjena procjeni sigurnosti i neškodljivosti ovakvog terapijskog pristupa, već sada su registrirane stvarno impresivne i uzbudljive kliničke koristi od elektrostimulacije nucleus accumbensa", izjavio je u priopćenju za medije Casey Halpern, jedan od glavnih autora studije.

Kao što je Halpern naglasio, ova pilot-studija je osmišljena radi preliminarnog ocjenjivanja sigurnosti i izvedivosti, pa je prerano ustvrditi je li ova metoda stimulacije mozga zaista djelotvorna u kontroli kompulzivnog prejedanja. Međutim, prve indikacije pokazuju da vjerojatno jeste.

3-D rekonstrukcija MRI-snimke pozicije četveropolnih moždanih elektroda, obostrano implantiranih u nucleus accumbense (crveno) pacijenta tijekom pilot-studije 📷 Nature Medicine
3-D rekonstrukcija MRI-snimke pozicije četveropolnih moždanih elektroda, obostrano implantiranih u nucleus accumbense (crveno) pacijenta tijekom pilot-studije Nature Medicine

Konkretno, istraživači su registrirali postojanje specifičnih obrazaca moždane aktivnosti kakve se može povezati samo s epizodama gubitka kontrole u prejedanju, obrasce kakve se ne registrira tijekom redovitih, nekompulzivnih obroka, niti ih se primjećuje kada pacijent javlja normalan osjećaj gladi. Nakon višemjesečnog praćenja identificirane su skupine takvih signala, no autori studije naglašavaju kako će biti potrebno provoditi daljnja istraživanja na većem broju ispitanika kako bi se za svakoga pacijenta individualno optimizirala specifičnost moždanih signala prejedanja.

Što se sve može kontrolirati moždanim implantatima?

Jedna od znanstvenica koja nije radila na tom istraživanju, Alexandra Pike, istraživačica mentalnog zdravlja sa Sveučilišta u Yorku, istaknula je da bi takav uređaj morao postići znatno višu razinu specifičnosti prije nego ga se krene koristiti na većem broju ljudi. Unatoč tome što je nova otkrića nazvala "obećavajućima", Pike je ustvrdila da je uređaj u svom sadašnjem obliku bio previše aktivan, šaljući impulse stimulacije u mozgove pacijenata i izvan stvarnih situacija vezanih uz prehranu, nekada i po stotinu puta dnevno.

“Rezultati sugeriraju da je 'obrazac prejedanja' registriran tijekom 50-60% vremena dok su pacijenti budni, a ne samo kada osjećaju kompulzivnu potrebu hranjenja praćenu gubitkom samokontrole. To znači da su uz sadašnje postavke uređaja pacijenti vjerojatno stimulirani i više nego što je potrebno”, rekla je Pike.

Dakle, iako ovo istraživanje upućuje na budućnost u kojoj bi moždani implantati mogli regulirati impulzivna ponašanja kao što je pretjerano jedenje (ali i neke druge takve oblike ponašanja, primjerice ovisnost o kockanju, kompulzivni shopping, neke oblike opsesivo-kompulzivnog sindroma i slično), potrebno je još puno daljnjih istraživanja prije nego što točno shvatimo kako to optimalno provesti.

Ovo konkretno istraživanje se nastavlja, pa je trenutno u tijeku prikupljanje znatno većeg broja pretilih volontera, čijim ispitivanjem se namjerava dodatno poboljšati elektrostimulacijsku tehnologiju.

 

Igor „Doc“ Berecki je pedijatar-intenzivist na Odjelu intenzivnog liječenja djece Klinike za pedijatriju KBC Osijek. Pobornik teorijske i praktične primjene medicine i znanosti temeljene na dokazima, opušta se upitno ne-stresnim aktivnostima: od pisanja znanstveno-popularnih tekstova i objavljivanja ilustracija u tiskanom izdanju časopisâ BUG, crtkanja računalnih grafika i primijenjenog dizajna, zbrinjavanja pasa i mačaka, fejsbučkog blogiranja o životnim neistinama i medicinskim istinama, sve do kuhanja upitno probavljivih craft-piva i sasvim probavljivih jela, te neprobavljivog sviranja bluesa.

📢 Besplatna dostava

LOGITECH G502

Stigli su novi članovi legendarne G502 obitelji!

699kn 92,77 € Kupi

📢 Za odvažne!

ROG gaming laptopi

Serija laptopa za najbolji gaming doživljaj. Pretvara svaku igru u realistično iskustvo.

11999 kn 1.592,54 € Kupi


JBL Stage akcija!

JBL

Pronađi JBL Stage seriju zvučnika po sniženim cijenama.

Kupi

EQ subwoofer

MONITOR AUDIO MRW-10

10" MMP II zvučnik, 100W RMS, klasa D pojačala, DSP obrada, 50 – 120 Hz, tri unaprijed postavljene postavke načina EQ.

3.689 kn 489,61 € Kupi

HEOS soundbar

DENON HOME SB550

Iskustvo kućnog kina, jednostavan industrijski dizajn, Wi-Fi, bluetooth, 3D zvuk uz Dolby Atmos i DTS:X.

3.899 kn 517,49 € Kupi