Per una serie di varie malattie neurologiche e psichiatriche, i siti target utilizzati sia per una tecnica invasiva come la stimolazione cerebrale profonda (DBS) sia per approcci non invasivi, come la stimolazione magnetica transcranica, agiscono sullo stesso network cerebrale. La scoperta, pubblicata on-line su PNAS, suggerisce la possibilità di traslare il successo della DBS per esempio nella malattia di Parkinson (PD) in nuovi e migliori trattamenti non invasivi.

«Se i ricercatori sono sulla strada giusta, ciò potrebbe anche significare la fine della DBS» sostengono gli autori, guidati da Michael D. Fox, professore all’Harvard Medical School, direttore del Laboratorio per l’imaging e la modulazione dei network cerebrali e direttore associato del Programma di Stimolazione cerebrale profonda presso il Beth Israel Deaconess Medical Center di Boston (USA).

«Nella DBS» ricordano gli autori «un elettrodo viene impiantato chirurgicamente in profondità nel cervello e utilizzato per fornire impulsi elettrici ad alta frequenza. Sistemi DBS sono approvati dalla FDA per il trattamento del tremore essenziale e del PD, sono previste esenzioni per l'impiego nella distonia e nel disturbo ossessivo compulsivo (OCD) e si stanno valutando le possibilità d’uso per la depressione, la malattia di Alzheimer (AD) e gli stati di minima coscienza».

«Alternative non invasive alla DBS» proseguono «comprendono la stimolazione magnetica transcranica (TMS), che utilizza un campo magnetico in rapida evoluzione per indurre correnti, e la stimolazione transcranica a corrente continua (IDC), che prevede l'applicazione di correnti elettriche deboli per modulare il potenziale di membrana neuronale».

L’ipotesi formulata dai ricercatori
I ricercatori hanno teorizzato che la stimolazione invasiva e non invasiva delle differenti regioni del cervello potessero di fatto modificare lo stesso network cerebrale per fornire un beneficio terapeutico. Per esempio, l'indicazione principale per la TMS è la depressione e l'indicazione primaria per la DBS è il PD, ma si sta studiando la DBS come trattamento per la depressione e il TMS è in fase di studio come trattamento per il PD.

Per capire meglio come i vari siti di stimolazione cerebrale fossero collegati, i ricercatori hanno prima svolto una ricerca su PubMed relativa alle malattie neurologiche e psichiatriche che erano state trattate con stimolazione invasiva e non invasiva. Tra queste: forme di dipendenza, AD, anoressia, depressione, distonia, epilessia, tremore essenziale, alterazioni del cammino, malattia di Huntington, stato di minima coscienza, OCD, dolore, PD e sindrome di Tourette. Hanno poi elencato i target per la stimolazione sia invasiva (DBS) che non invasiva (TMS, IDC) per ciascuna di queste 14 condizioni.

Per verificare l'ipotesi che questi siti fossero nodi diversi all'interno della stessa rete cerebrale, i ricercatori hanno valutato la connettività funzionale a riposo mediante RM (rs-fcMRI). Questa tecnica permette la visualizzazione delle reti cerebrali in base alle fluttuazioni correlate dell’ossigenazione del sangue.

La correlazione tra siti di stimolazione cerebrale invasiva e non invasiva
I ricercatori hanno analizzato nuovamente un unico set di dati rs-fcMRI raccolti da 1.000 persone sane (età media: 21,3 anni). La banca dati è servita come "mappa" per cercare correlazioni tra i siti di stimolazione cerebrale invasiva e non invasiva. In 13 malattie su 14 (tutte tranne l'epilessia), il miglior sito per la DBS è risultato significativamente più correlato con il miglior sito per la stimolazione non invasiva che con siti casuali. Dopo l'inclusione di tutti i siti di stimolazione (alcune malattie ne hanno più di uno) sito di stimolazione di destinazione), la correlazione tra i siti di stimolazione cerebrale invasiva e non invasiva è rimasta con una probabilità significativamente maggiore in 10 delle 14 malattie.

«La constatazione che sia la stimolazione cerebrale invasiva che quella non invasiva colpiscono nodi della stessa rete rafforza la crescente convinzione che gli effetti a livello di rete neuronale possano essere importanti tanto quanto gli effetti locali nella comprensione della risposta terapeutica» sostengono Fox e colleghi. Esistono diverse possibili spiegazioni al fatto che diversi tipi di stimolazione applicati a diversi nodi di una rete possono provocare un simile sollievo sintomatico, spiegano i ricercatori. La ragione, argomentano, potrebbe per esempio risiedere nelle connessioni anatomiche oppure in una sintomatologia determinata dal bilancio di attività tra regioni cerebrali piuttosto che all'attività di un'unica regione.

Possibili scenari futuri
Probabilmente la più importante implicazione pratica di questo studio è che fornisce un metodo verificabile per tradurre il successo della DBS in migliori trattamenti non invasivi. «Sappiamo già che la stimolazione cerebrale funziona davvero bene per i disturbi del movimento» hanno sottolineato Fox e colleghi «così come per il PD, il tremore e distonia. Vorremmo trovare un modo per rendere non invasive le stimolazioni cerebrali che funzionano bene».

Il team di Fox è già al lavoro in tal senso, ma anche se la ricerca è ancora in una fase molto preliminare si prevede che nel giro di pochi decenni i pazienti con un disturbo neurologico saranno in grado di scegliere tra farmaci, stimolazione del cervello o una combinazione di questi trattamenti. L’attenzione alla stimolazione cerebrale potrebbe essere accelerata se l'ipotesi che collega le malattie neurologiche a ritmi anomali nei circuiti cerebrali dovesse dimostrarsi fondata. «Proprio come ai pazienti con aritmia cardiaca viene impiantato un pacemaker o un defibrillatore per dare una scarica se necessaria a far tornare a battere normalmente il loro core, magari in futuro in modo analogo i pazienti con PD, o epilessia, o dolore, potrebbero ricevere un scarica cervello per ripristinare il ritmo normale dei circuiti neuronali».


Fox MD, Buckner RL, Liu H, et al. Resting-state networks link invasive and noninvasive brain stimulation across diverse psychiatric and neurological diseases. Proc Natl Acad Sci U S A, 2014;111(41):E4367-75.
leggi