Ljudski mozak, najsloženija struktura u poznatom svemiru, funkcionira kao zamršena električna mreža. Milijarde neurona neprestano komuniciraju putem sićušnih električnih impulsa, stvarajući naše misli, osjećaje i pokrete. No, kada u toj mreži dođe do kratkog spoja, kada signali postanu kaotični ili preslabi, posljedice mogu biti razorne. Bolesti poput Parkinsonove bolesti, teške depresije ili kronične boli proizlaze upravo iz takvih poremećaja u električnom jeziku mozga. Desetljećima su znanstvenici sanjali o načinu kako "popraviti" te krive signale. Danas, taj san postaje stvarnost zahvaljujući tehnologiji poznatoj kao dubinska mozgovna stimulacija (DBS), koja se razvija iz univerzalnog alata u preciznu, personaliziranu terapiju koja mijenja živote iz temelja.

Dekodiranje jezika mozga: Što je dubinska mozgovna stimulacija?

U svojoj suštini, dubinska mozgovna stimulacija funkcionira poput svojevrsnog "pacemakera" za mozak. Riječ je o neurokirurškom postupku tijekom kojeg se tanke, izolirane elektrode precizno usađuju u specifične, duboke regije mozga odgovorne za problematične simptome. Te elektrode povezane su žicama ispod kože s malim, programabilnim uređajem, neurostimulatorom, koji se obično implantira ispod ključne kosti, slično kao i srčani pacemaker. Neurostimulator generira blage, kontrolirane električne impulse koji putuju do elektroda i moduliraju abnormalnu moždanu aktivnost. Umjesto da uništavaju moždano tkivo, ti impulsi prekidaju ili ispravljaju patološke obrasce signala koji uzrokuju, primjerice, tremor kod Parkinsonove bolesti ili osjećaj neizdržive boli.

Ono što ovu tehnologiju čini revolucionarnom jest njezina sposobnost prilagodbe. Liječnici mogu eksterno, pomoću posebnog programatora, fino podesiti parametre stimulacije – jačinu, frekvenciju i trajanje impulsa – kako bi postigli maksimalan terapijski učinak uz minimalne nuspojave za svakog pojedinog pacijenta. To je dinamičan proces koji omogućuje da se terapija mijenja zajedno s pacijentom i njegovom bolešću.

Revolucija u terapiji: Adaptivni DBS koji sluša mozak

Iako je tradicionalna, kontinuirana dubinska mozgovna stimulacija desetljećima uspješno tretirala poremećaje pokreta, imala je jedno ključno ograničenje: bila je konstantno "uključena". Uređaj je isporučivao električne impulse bez obzira na to jesu li pacijentovi simptomi u tom trenutku bili izraženi ili ne. To je ponekad dovodilo do nepotrebne potrošnje baterije i nuspojava. Međutim, posljednje desetljeće donijelo je tehnološki skok koji je DBS transformirao u inteligentnu, responzivnu terapiju. Pionirski rad znanstvenika s Kalifornijskog sveučilišta u San Franciscu (UCSF), poput dr. Philipa Starra i dr. Edwarda Changa, uz značajnu potporu američke inicijative NIH BRAIN (Brain Research Through Advancing Innovative Neurotechnologies), doveo je do razvoja personalizirane, odnosno adaptivne dubinske mozgovne stimulacije (aDBS).

Ovaj napredni sustav ne samo da šalje impulse, već i "sluša" mozak. Uređaj koristi implantirane elektrode za stalno praćenje i snimanje električne aktivnosti u mozgu. Pomoću sofisticiranih algoritama, on u stvarnom vremenu prepoznaje jedinstvene "neuro-potpise" ili biomarkere koji najavljuju pojavu simptoma – specifične obrasce moždanih valova koji prethode tremoru, ukočenosti ili naletu depresivnih misli. Tek kada detektira takav abnormalan signal, uređaj automatski isporučuje precizno ciljanu električnu stimulaciju kako bi ga spriječio. Čim se moždana aktivnost normalizira, stimulacija prestaje. To je elegantan sustav zatvorene petlje koji djeluje na zahtjev, osiguravajući terapiju samo onda kada je potrebna, čineći je učinkovitijom, sigurnijom i prilagođenijom svakom trenutku pacijentovog života.

Parkinsonova bolest: Ponovno osvajanje kontrole nad pokretom

Shawn Connolly, bivši profesionalni skateboarder i instruktor, jedan je od više od milijun Amerikanaca koji žive s Parkinsonovom bolešću, progresivnim neurološkim stanjem koje primarno utječe na kretanje. Kada mu je bolest dijagnosticirana 2015. godine u dobi od samo 39 godina, suočio se sa svijetom nepredvidivih simptoma koji su se neprestano mijenjali – od usporavanja i ukočenosti do nekontroliranih, nevoljnih pokreta. U roku od pet godina, bio je prisiljen hodati uz pomoć štapa. Tradicionalni DBS nije nudio dosljedno olakšanje za tako fluktuirajuće stanje.

Godine 2021. Connollyjev život se promijenio kada se pridružio kliničkom ispitivanju testiranja samoprilagođavajućeg DBS sustava. Uređaj nove generacije, razvijen na UCSF-u, bio je sposoban prepoznati jedinstvene moždane signale koji su najavljivali njegove simptome i isporučiti točno onoliko stimulacije koliko je bilo potrebno da ih zaustavi. Rezultati su bili zapanjujući. "Definitivno mi je promijenilo život", izjavio je Connolly 2024. godine. "Sada mogu cijeli dan provesti osjećajući se dobro." U veljači ove godine, američka Agencija za hranu i lijekove (FDA) odobrila je korištenje dva slična adaptivna DBS algoritma, otvarajući put prvom komercijalno dostupnom adaptivnom DBS sustavu za osobe s Parkinsonovom bolešću. Taj uspjeh izgrađen je na godinama istraživanja i pionirskog korištenja tehnike elektrokortikografije, koja je omogućila snimanje signala izravno s površine mozga i mapiranje individualnih obrazaca bolesti.

Kronična bol: Prekidanje ciklusa patnje

Gotovo četvrtina odrasle populacije u zapadnom svijetu živi s kroničnom boli, boli koja traje duže od tri mjeseca i često je otporna na sve dostupne oblike liječenja, od lijekova do fizikalne terapije. Ironično, prvi pokušaji korištenja DBS-a za liječenje kronične boli sežu još u rane 1970-e, no rezultati su desetljećima bili prolazni i razočaravajući. Znanstvenici su s vremenom shvatili da se mozak, izložen konstantnoj, nepromjenjivoj stimulaciji, jednostavno navikne na nju i "nauči" je ignorirati, dopuštajući boli da se vrati.

Ključna prekretnica dogodila se 2023. godine, kada je tim predvođen dr. Prasadom Shirvalkarom s UCSF-a uspio učiniti nešto što se smatralo nemogućim. Koristeći implantirane elektrode za snimanje moždane aktivnosti i uparujući te podatke s dnevnicima boli koje su vodili pacijenti, uspjeli su uz pomoć umjetne inteligencije po prvi put identificirati i dekodirati individualne biomarkere boli. Otkrili su specifične električne "potpise" u mozgu koji su se pouzdano pojavljivali neposredno prije nego što bi pacijent osjetio bol. Ovo otkriće je otvorilo vrata za klinička ispitivanja personaliziranih DBS sustava za bol, koji funkcioniraju poput termostata – osjećaju kada "temperatura boli" raste i automatski isporučuju stimulaciju kako bi je "ohladili" prije nego što postane nepodnošljiva. To obećava novu eru u liječenju ovog iscrpljujućeg stanja.

Depresija: Pronalazak svjetla u najdubljoj tami

Kada je Sarah prvi put srela dr. Edwarda Changa, njezina je depresija bila toliko teška da je potpuno izgubila nadu. "Bila sam na kraju puta. Nisam vidjela kako bih mogla nastaviti... to nije bio život vrijedan življenja", povjerila se 2021. godine. Sarah je jedna od gotovo trećine ljudi s dijagnozom velikog depresivnog poremećaja čije stanje ne reagira na standardne terapije poput lijekova i psihoterapije. Koristeći napredne tehnike mapiranja mozga, dr. Chang i njegov tim uspjeli su identificirati obrasce električne aktivnosti koji su bili u korelaciji sa Sarinim promjenama raspoloženja. Otkrili su nove moždane regije čijom se stimulacijom moglo ublažiti njezino depresivno stanje. Godine 2020. dobila je personalizirani DBS sustav koji je konačno odagnao njezinu depresiju.

"Na početku je olakšanje bilo tako naglo da nisam bila sigurna hoće li potrajati. Ali jest, potrajalo je", prisjetila se. Shvatila je da uređaj ne djeluje samostalno, već kao pojačalo za terapiju i brigu o sebi koje je naučila. Kombinacija tehnologije i psihoterapije pomogla joj je da preuzme kontrolu nad nametljivim mislima. "Te misli se i dalje pojave, ali sada je to samo... puf... i ciklus se zaustavi." Njezin uspjeh pokazao je da bi personalizirani DBS jednog dana mogao biti učinkovit tretman za milijune drugih, a trenutno je u tijeku veće kliničko ispitivanje koje bi tu nadu moglo pretvoriti u stvarnost.

Proširenje horizonata: OKP i budućnost neuromodulacije

Primjene DBS-a ne staju ovdje. UCSF je danas jedan od tek desetak centara u svijetu koji nude kontinuiranu dubinsku mozgovnu stimulaciju kao dio psihijatrijskog liječenja za najteže, neizlječive oblike opsesivno-kompulzivnog poremećaja (OKP). Ovo stanje, obilježeno nekontroliranim, ponavljajućim mislima i kompulzivnim radnjama, pogađa otprilike jednu od 50 osoba. U tijeku su klinička ispitivanja s ciljem identificiranja biomarkera za simptome OKP-a, što bi omogućilo razvoj personalizirane DBS terapije i za ovaj poremećaj. Znanstvenici vjeruju da je potencijal ove tehnologije ogroman. Postoji nada da bi se pristupom "čitanja" i "pisanja" po jedinstvenim neuralnim potpisima različitih stanja mogli liječiti i poremećaji poput ovisnosti, Touretteovog sindroma, pa čak i usporiti napredovanje Alzheimerove bolesti. Ključ je, kako naglašavaju stručnjaci, u prilagođavanju tretmana individualnom neurološkom profilu svakog pacijenta, otvarajući vrata budućnosti medicine u kojoj se bolesti mozga liječe s nezamislivom preciznošću.