Strömbrytaren som kanske kan "stänga av" Parkinsons och depression.

"Deep brain stimulation" blir en alltmer exakt teknik. Den gör att kirurger kan placera elektroder i nästan vilken del som helst av hjärnan och skruva upp eller ner på aktiviteten-- som på en radiosändare eller en termostat-- för att korrigera störningar. Vi får en dramatisk inblick i denna framväxande teknik då vi får se en kvinna, med Parkinsons, som omedelbart slutar skaka och nedbrutna områden i hennes hjärna får liv på nytt. (Filmad vid TEDxCaltech.)

En sak jag vill fastställa redan från början

är att inte alla hjärnkirurger bär cowboy-stövlar.

Jag ville bara att ni skulle veta det.

Jag är alltså hjärnkirurg

och jag kommer från en lång tradition av hjärnkirurgi,

och det jag ska prata om idag

är att justera aktiviteten i hjärnbanorna,

och om att kunna gå in var som helst i hjärnan

och öka eller minska aktiviteten i olika områden

för att hjälpa våra patienter.

Som jag sade så har hjärnkirurgi en lång tradition.

Den har funnits i ungefär 7,000 år.

I Mesoamerika fanns det hjärnkirurgi,

och det fanns hjärnkirurger som brukade behandla patienter.

Och de försökte... de visste att hjärnan var inblandad

i neurologiska och psykiatriska sjukdomar.

De visste inte riktigt vad de gjorde.

Inte mycket har förändrats, förresten. (Skratt)

Men de trodde att

om man hade en neurologisk eller psykiatrisk sjukdom

så måste det bero på att man var besatt

av en ond ande.

Så om man var besatt av en ond ande

som orsakade neurologiska eller psykiatriska problem,

var behandlingen, naturligtvis,

att göra ett hål i skallen så att den onda anden släpptes ut.

Så tänkte man alltså då,

och de gjorde sådana hål.

Ibland var patienterna lite motvilliga

att genomgå detta för man kan se att

hålen bara är delvis gjorda.

Det borrades lite grann och sedan begav de sig snabbt iväg

och då var det bara ett partiellt hål.

Vi vet att man överlevde dessa operationer.

De var vanliga.

Det finns vissa områden där en procent

av alla skallar har sådana hål, så vi vet att

neurologiska och psykiatriska sjukdomar är ganska vanliga

och att de var rätt vanliga även för 7,000 år sedan.

Nu, med tidens gång,

har vi insett att

olika delar av hjärnan gör olika saker.

Vissa områden i hjärnan används

för att kontrollera din rörelse och din syn

eller ditt minne eller din aptit, och så vidare.

När allt fungerar bra, då fungerar nervsystemet

och allt fungerar bra.

Men lite nu och då går det inte lika bra.

Det uppkommer problem i dessa banor

och några neuroner felskjuter

och orsakar problem, eller så är de ibland underaktiva

och fungerar därför inte som de ska.

Hur detta yttrar sig

beror på var i hjärnan som dessa neuroner finns.

När neuronerna finns i de motoriska banorna

får man nedsatt funktion i rörelsesystemet

och man får sjukdomar som Parkinsons.

När problemet sitter i en bana som reglerar humöret

får man sjukdomar som depression

och när det finns i en bana som kontrollerar minnet eller tänkandet

så får man sjukdomar som Alzheimers.

Det vi kunnat göra är att lokalisera

var i hjärnan dessa störningar finns.

Vi har lyckats ingripa i dessa banor

och sedan antingen ökat eller minskat aktiviteten.

Detta kan liknas vid att välja korrekt station

på en radio.

När man valt rätt station, vare sig det är jazz eller opera,

eller i vårt fall vare sig det är rörelse eller humör,

så kan vi sätta sändaren där

och sedan kan vi använda en andra knapp för att ställa in volymen,

upp eller ner.

Det jag ska berätta om är

att genom att använda hjärnans banor för att operera in elektroder,

och genom att öka eller minska aktiviteten i olika delar av hjärnan

så ser vi om vi kan hjälpa våra patienter.

Detta utförs genom att använda denna typ av apparat

och det kallas "deep brain stimulation"

Det vi gör är att placera elektroder i olika delar av hjärnan.

Vi gör ett hål i skallen, stort som ett mynt,

och sätter in en elektrod som är helt och hållet

under huden och kopplad till

en pacemaker i bröstkorgen.

Med en fjärrkontroll, mycket lik en tv-kontroll,

kan vi justera hur mycket elektricitet vi vill tillföra

de olika delarna av hjärnan.

Vi kan skruva upp eller ner, på eller av.

Ungefär hundratusen patienter i världen

har fått "deep brain stimulation"

och jag ska visa några exempel

på hur vi använder "deep brain stimulation" för att behandla rörelsesjukdomar,

humörsjukdomar och kognitiva sjukdomar.

Det ser ut ungefär så här inne i hjärnan.

Man kan se elektroden som går genom skallen in i hjärnan,

den vilar där, och vi kan placera den i princip var som helst i hjärnan.

Jag brukar säga till mina vänner att ingen neuron går säker

för en hjärnkirurg, för vi kan nå

i stort sett överallt i hjärnan nuförtiden.

Det första exemplet jag ska visa er är en patient

med Parkinsons sjukdom.

Denna dam har Parkinsons

och hon har sådana elektroder i sin hjärna.

Jag ska visa hur hon är

när elektroderna inte är på och hon har sina Parkinsons symptom

och sedan sätter vi på dem.

Det ser ut ungefär så här.

Elektroderna är inte på nu och ni kan se att hon skakar.

(Video) Mannen: Okej.
Kvinnan: Jag kan inte.
Mannen: Kan du försöka röra mitt finger?

(Video) Mannen: Det går lite bättre.
Kvinnan: Den sidan är bättre.

Nu sätter vi på elektroden.

Den är på. Den sattes just på.

Det fungerar, omedelbart.

Skillnaden mellan att skaka eller inte skaka på det sättet...

(Applåder)

Skillnaden mellan att skaka eller inte skaka på det sättet har att göra med

25,000 dåligt fungerande neuroner i den subthalamiska kärnan.

Vi vet nu hur vi ska hitta dessa bråkmakare

och säga till dem, "herrar, det räcker nu.

Vi vill att ni slutar göra så där."

Vi åstadkommer detta med elektricitet.

Vi använder elektricitet för att styra hur de ska skjuta iväg

och vi försöker blockera deras dåliga beteende genom att använda elektricitet.

I detta fall så dämpar vi aktiviteten hos avvikande neuroner.

Vi började använda denna teknik även på andra problem

och jag ska berätta om ett fascinerande problem

som vi stötte på, ett fall av dystoni.

Dystoni är en sjukdom som drabbar barn.

Det är en genetisk sjukdom och den innebär förvridna rörelser

och dessa barn blir mer och mer förvridna

tills dess att de inte kan andas, tills dess att de får sår,

de får urinvägsinfektioner och dör.

1997 ombads jag träffa en ung pojke,

helt normal. Han har genetisk dystoni.

De är åtta barn i hans familj.

Fem av dem har dystoni.

Här är han.

Pojken är nio år gammal och han var fullt normal till sex års ålder

då hans kropp började förvridas. Först den högra foten,

sedan vänstra foten, högra armen, vänstra armen,

sedan bålen. När det hade gått

ett eller två år sedan sjukdomen bröt ut

så kunde han inte längre gå eller stå upp.

Han var handikappad och det normala förloppet,

medan sjukdomen förvärras, är att barnen blir allt mer förvridna,

allt mer handikappade och många av dem överlever inte.

Han är ett av fem barn i familjen.

Det enda sättet för honom att röra på sig var att kräla framåt på mage.

Han svarade inte på några som helst mediciner.

Vi visste inte vad vi skulle göra med denna pojke.

Vi visste inte hur vi skulle operera.

Vart i hjärnan vi skulle gå.

Baserat på resultaten från Parkinsons sjukdom

så resonerade vi kring att vi skulle försöka dämpa

samma område i hjärnan som vi dämpade

vid Parkinsons och se vad som hände.

Så här är han. Vi opererade honom

och hoppades att han skulle bli bättre. Vi visste inte.

Så här är han nu, i Israel där han bor,

tre månader efter operationen.

(Applåder)

Baserat på detta resultat så är detta nu en metod

som används i hela världen,

och det är hundratals barn som

har blivit hjälpta av denna typ av operation.

Pojken går nu på universitet

och lever ett rätt normalt liv.

Detta är ett av de mest tillfredsställande fallen

som jag haft hand om under min karriär;

att ge tillbaks rörelse och möjligheten att gå till ett sådant barn.

(Applåder)

Vi insåg att vi kanske kunde använda denna typ av teknologi,

inte bara i de banor som kontrollerar rörelse,

utan också i de som kontrollerar andra saker.

Så nästa sak vi åtog oss

var de banor som kontrollerar humöret.

Vi beslöt att ta oss an depression

och orsaken till att vi gjorde detta är för att det är så vanligt.

Som ni vet, finns det många olika behandlingar för depression

med mediciner och psykoterapi,

till och med elchocksbehandling,

men det finns miljoner människor

och det är ändå tio till tjugo procent av patienter med depression

som inte svarar på behandling, och det är dessa patienter som vi vill hjälpa.

Låt oss se om vi kan använda denna teknik

för att hjälpa patienter med depression.

Det första vi gjorde var att jämföra

vad som är annorlunda i hjärnan hos en deprimerad person

jämfört med någon som är normal

och det första vi gjorde var en PET-röntgen för att se på blodflödet i hjärnan

och vi märkte att hos patienter med depression,

jämfört med normala personer,

så var vissa delar av hjärnan avstängda

och de är de blå områdena.

Så här är det verkligen "deppigt",

och de blå områdena är de som är inblandade

i motivation, drivkraft och beslutstagande,

och om man är djupt deprimerad, som dessa patienter var,

så är dessa områden försvagade. Man saknar motivation och vilja.

De andra sakerna vi upptäckte var

ett område som var överaktivt, område 25,

som är rött,

och område 25 är sorgcentret i hjärnan.

Om jag gör någon av er ledsna, genom att få er att tänka på till exempel

den sista gången ni såg en döende förälder

eller en döende vän,

då lyser det upp i just detta område.

Det är sorgcentret i hjärnan.

Hos patienter med depression så är det överaktivt.

Sorgcentret i hjärnan är glödande rött.

Termostaten är inställd på 100 grader

och de andra områdena i hjärnan, som är inblandade i motivation, är nedstängda.

Vi undrade då; kan vi placera elektroder i sorgområdet

och se om vi kan skruva ner termostaten

och dämpa aktiviteten

och i så fall, vad blir konsekvensen?

Så vi satte igång och opererade in elektroder hos deprimerade patienter.

Detta arbete gjordes tillsammans med min kollega Helen Mayberg från Emory.

Vi placerade elektroder i område 25

och på den översta röntgenbilden ser man att innan operationen

så var område 25, sorgcentret, glödande rött.

Frontalloberna är avstängda och blå

och efter tre månader av kontinuerlig stimulering,

dygnet runt, eller sex månader av kontinuerlig stimulering,

så har vi en total omvändning.

Vi kan alltså skruva ner område 25

till en mer normal nivå

och vi kan slå på aktiviteten igen

i frontalloberna i hjärnan

och sannerligen ser vi häpnadsväckande resultat

hos dessa djupt deprimerade patienter.

Vi håller nu på med kliniska försök och vi är i Fas 3

och detta kan visa sig bli en ny metod

om det är säkert och om vi ser att det är effektivt

att behandla patienter med allvarlig depression.

Jag har visat er att vi kan använda "deep brain stimulation"

för att behandla rörelseproblem

i sjukdomar som Parkinsons och dystoni.

Jag har visat er att vi kan använda det för att behandla humöret

i sjukdomar som depression.

Kan vi använda "deep brain stimulation" för att göra oss smartare?

(Skratt)

Är någon intresserad av det?

(Applåder)

Så klart att vi kan, eller hur?

Vi bestämde oss således för att

försöka turboladda

minnesbanorna i hjärnan.

Vi sätter elektroder i de banor

som reglerar minnet och tänkandet

för att se om vi kan öka deras aktivitet.

Vi ska inte göra detta på normala människor.

Vi ska göra detta på människor som har kognitiva störningar

och vi valde att behandla patienter med Alzheimers

som har kognitiva brister och minnesförlust.

Som ni vet så är dessa de huvudsakliga symptomen

i det tidiga stadiet av Alzheimers.

Vi placerade elektroder i det område

i hjärnan som kallas fornix,

som är motorvägen in och ut genom minnesbanan,

med hopp om att den skulle slås på

och om detta, i sin tur, skulle hjälpa patienterna

med Alzheimers.

Det visar sig att vid Alzheimers

så är det en stor brist i hjärnans förbrukning av glukos.

Hjärnan är lite av ett matvrak vad gäller glukos.

Den använder 20 procent av all glukos --

även om den bara utgör två procent av kroppsvikten--

den använder 10 gånger mer glukos än den borde

i proportion till sin vikt.

Tjugo procent av all glukos i kroppen används av hjärnan.

Då man går från att vara normal-

till att ha en mild kognitiv försämring som är början på Alzheimers-

till fullt utvecklad Alzheimers

då finns det områden i hjärnan som slutat att använda glukos.

De lägger ner. De stänger av.

Det vi märkt är att de områdena i rött vid utkanten av hjärnan

blir mer och mer blå tills dess att de

stänger ner totalt.

Detta kan liknas vid att ha ett strömavbrott i ett område i hjärnan,

ett lokalt strömavbrott.

Så strömmen är av i vissa delar av hjärnan vid Alzheimers,

och frågan är om strömmen är av för alltid

eller om vi kan slå på den igen.

Kan vi göra så dessa delar av hjärnan börjar använda glukos igen?

Vi gjorde således detta, vi opererade in elektroder i fornix

hos patienter med Alzheimers

och slog på dem,

och sedan tittade vi på vad som hände med glukosförbrukningen i hjärnan.

Högst upp ser ni innan operationen,

områdena i blått är de som använder mindre glukos än normalt,

främst parietal-och temporalloberna,

dessa områden är avstängda.

Strömmen är av i dessa delar av hjärnan.

Vi opererar sedan in DBS elektroderna,

vi väntar en månad till ett år,

och de områdena i rött

visar var vi ökat förbrukningen av glukos

och vi kan alltså få de områden som inte använt glukos

att använda glukos återigen.

Så vårt budskap är att vid Alzheimers så är lamporna av

men "det är någon hemma",

och vi kan sätta på strömmen igen i dessa delar av hjärnan

och när vi gör det så förväntar vi oss att funktionerna återvänder.

Detta är nu under klinisk prövning

och vi ska operera på femtio patienter som har begynnande Alzheimers

för att se om detta är säkert och effektivt

och om vi kan förbättra deras neurologiska funktioner.

(Applåder)

Så budskapet jag vill avsluta med idag

är att det finns flera banor i hjärnan

som fungerar dåligt i olika sjukdomsstadier

vare sig vi talar om Parkinsons, depression,

schizofreni eller Alzheimers.

Vi börjar nu förstå vilka banor och vilka delar av hjärnan

som orsakat sjukdomens kliniska symptom

och vi kan nu nå dessa banor

och introducera elektroder i dessa.

Vi kan gradvis öka aktiviteten i banorna

och vi kan dämpa dem

om de är överaktiva och orsakar problem,

eller vi kan öka dem om de presterar dåligt

och vi hoppas då kunna förbättra hjärnans funktioner överlag.

Innebörden av detta är

att vi troligen kan ändra sjukdomens symptom

men jag har ännu inte berättat för er

att det finns en del bevis

som pekar mot att vi kan reparera skadade delar av hjärnan

genom att använda elektricitet

och detta är något som framtiden får visa,

om vi utöver att ändra aktiviteten

också kan rädda en del av hjärnans reparerande funktioner.

Jag tror vi kommer att se

en stor expansion i teknikens tillämpning.

Vi kommer att se att elektroder

opereras in för många olika störningar i hjärnan

och en av de mest spännande sakerna med detta

är att det inkluderar tvärvetenskapligt arbete.

Det involverar arbete från ingenjörer, bildåtergivare, grundläggande vetenskapsmän,

neurologer, psykiater, hjärnkirurger

och detta tvärvetenskapliga samspel

är väldigt spännande.

Jag tror att vi kommer att kunna

jaga bort fler onda andar bort från hjärnan

allt eftersom tiden går

och följden av detta är förstås

att vi kan hjälpa många fler patienter.

Tack så mycket.