A ideia de estimular eletricamente uma região do cérebro chamada tálamo central ganhou força entre pesquisadores e clínicos porque pode ajudar a despertar indivíduos de estados inconscientes induzidos por lesão cerebral traumática ou anestesia, e pode aumentar a cognição e o desempenho em animais acordados. Mas o método, chamado CT-DBS, pode ter um efeito colateral: convulsões. Um novo estudo de pesquisadores do MIT e do Massachusetts General Hospital (MGH) que estavam testando o método em camundongos acordados, quantifica a probabilidade de convulsões em diferentes correntes de estimulação e alerta que elas às vezes ocorrem mesmo em níveis baixos.
“Compreender a produção e a prevalência desse tipo de atividade convulsiva é importante porque as terapias baseadas em estimulação cerebral estão se tornando mais amplamente utilizadas”, disse o coautor sênior Emery N. Brown, professor Edward Hood Taplin de Engenharia Médica e Neurociência Computacional no Instituto Picower de Aprendizagem e Memória, no Instituto de Engenharia Médica e Ciência, no Departamento de Cérebro e Ciências Cognitivas e no Centro de Cérebros, Mentes e Máquinas (CBMM) do MIT.
No cérebro, as convulsões associadas à DBS-CT ocorrem como “convulsões eletrográficas”, que são explosões de voltagem entre neurônios em um amplo espectro de frequências. Comportamentalmente, elas se manifestam como “convulsões de ausência”, nas quais o sujeito parece assumir um olhar vazio e congela por cerca de 10 a 20 segundos.
Em seu estudo, os pesquisadores esperavam determinar uma corrente de estimulação CT-DBS — em uma faixa clinicamente relevante de menos de 200 microamperes — abaixo da qual as convulsões poderiam ser evitadas de forma confiável.
Em busca dessa corrente ideal, eles desenvolveram um protocolo de iniciar breves períodos de CT-DBS a 1 microampère e então aumentar a corrente gradualmente até 200 microampères até encontrarem um limite onde uma convulsão eletrográfica ocorria. Uma vez que encontraram esse limite, eles testaram um período mais longo de estimulação no próximo nível de corrente mais baixo na esperança de que uma convulsão eletrográfica não ocorresse. Eles fizeram isso para uma variedade de frequências de estimulação diferentes. Para sua surpresa, as convulsões eletrográficas ainda ocorreram 2,2% do tempo durante esses testes de estimulação mais longos (ou seja, 22 vezes em 996 testes) e em 10 em 12 camundongos. Com apenas 20 microampères, os camundongos ainda tiveram convulsões em 3 de 244 testes, uma taxa de 1,2%.
“Isso é algo que precisávamos relatar porque foi realmente surpreendente”, disse o coautor principal Francisco Flores, um afiliado de pesquisa no The Picower Institute e CBMM, e um instrutor em anestesiologia no MGH, onde Brown também é anestesiologista. Isabella Dalla Betta, uma associada técnica no The Picower Institute, coliderou o estudo publicado em Estimulação Cerebral.
A frequência de estimulação não importava para o risco de convulsão, mas a taxa de convulsões eletrográficas aumentava conforme o nível de corrente aumentava. Por exemplo, isso aconteceu em 5 de 190 testes a 50 microampères e em 2 de 65 testes a 100 microampères. Os pesquisadores também descobriram que quando uma convulsão eletrográfica ocorria, ela o fazia mais rapidamente em correntes mais altas do que em níveis mais baixos. Finalmente, eles também viram que as convulsões aconteciam mais rapidamente se estimulassem o tálamo em ambos os lados do cérebro em vez de apenas um lado. Alguns camundongos exibiram comportamentos semelhantes à convulsão de ausência, embora outros se tornassem hiperativos.
Não está claro por que alguns camundongos tiveram convulsões eletrográficas a apenas 20 microampères, enquanto dois camundongos não tiveram convulsões nem mesmo a 200. Flores especulou que pode haver diferentes estados cerebrais que alteram a predisposição a convulsões em meio à estimulação do tálamo. Notavelmente, convulsões não são tipicamente observadas em humanos que recebem CT-DBS enquanto estão em um estado minimamente consciente após uma lesão cerebral traumática ou em animais que estão sob anestesia. Flores disse que o próximo estágio da pesquisa teria como objetivo discernir quais podem ser os estados cerebrais relevantes.
Enquanto isso, os autores do estudo escreveram: “O EEG deve ser monitorado de perto para convulsões eletrográficas ao realizar a DBS-TC, especialmente em indivíduos acordados”.
O coautor sênior do artigo é Matt Wilson, Sherman Fairchild Professor no The Picower Institute, CBMM, e nos departamentos de Biologia e Ciências Cognitivas e do Cérebro. Além de Dalla Betta, Flores, Brown e Wilson, os outros autores do estudo são John Tauber, David Schreier e Emily Stephen.
O apoio à pesquisa veio da Fundação JPB, do Instituto Picower para Aprendizagem e Memória, de George J. Elbaum (MIT ’59, SM ’63, PhD ’67), Mimi Jensen, Diane B. Greene (MIT, SM ’78), Mendel Rosenblum, Bill Swanson, doadores anuais do Fundo de Iniciativa de Anestesia; e dos Institutos Nacionais de Saúde.
