Elektrische Stimulation tiefer Hirnstrukturen zur Linderung chronischer Schmerzen

Ein Forschungsteam der Universität von Texas in Arlington hat jedoch an einer alternativen Lösung gearbeitet: der elektrischen Stimulation einer tiefen Struktur des mittleren Gehirns, die Schmerzsignale auf Rückenmarksebene ohne medikamentöse Intervention blockiert. Der Prozess löst auch die Freisetzung von nützlichem Dopamin aus, was die emotionale Belastung verringern kann, die mit langfristigen Schmerzen verbunden ist, sagten die Forscher.

"Dies ist die erste Studie, die ein drahtloses elektrisches Gerät verwendet, um Schmerzen zu lindern, indem der ventrale tegmentale Bereich des Gehirns direkt stimuliert wird", sagte Yuan Bo Peng, Psychologieprofessor der UTA. "Noch während der Labortests gibt diese neue Methode Anlass zur Hoffnung, dass wir in Zukunft in der Lage sein werden, chronische Schmerzen ohne die Nebenwirkungen von Medikamenten zu lindern."

Peng und J.-C. Chiao, Professor für Elektrotechnik, beschreibt ihre Entdeckungen in einem neuen Artikel, der in der führenden Fachzeitschrift für Neurowissenschaften veröffentlicht wurde Experimentelle Hirnforschung. Professor Xiaofei Yang, Professor für Elektrotechnik an der Huazhong Universität für Wissenschaft und Technologie in Wuhan, China, nahm ebenfalls an der Studie teil.

Das Projekt wurde zum Teil durch Zuschüsse aus dem Texas Norman Hackerman Advanced Research Program (Intel Corp.) und dem Texas Medical Research Collaborative (Texas Medical Research Collaborative) unterstützt, einer Forschungspartnerschaft zwischen Universitäten, Gesundheitsdienstleistern und Unternehmen, die Starthilfe für die Forschung in der Praxis bietet Probleme.

Fast zwei Millionen Amerikaner wurden 2014 missbraucht oder waren von Opioid-Medikamenten abhängig, und 165.000 starben zwischen 1999 und 2014 aufgrund von Überdosierungen im Zusammenhang mit Opioid-Verschreibungen, so die Centers for Disease Control.

In ihren Experimenten verwendeten Peng und Chiao ihr patentiertes, speziell entwickeltes drahtloses Gerät, um zu demonstrieren, dass die Stimulation des ventralen Tegmentbereichs das Schmerzempfinden verringerte. Sie bestätigten auch, dass diese Stimulation die Schmerzsignale im Rückenmark reduzierte und die Wahrnehmung von Schmerzen effektiv blockierte.

Morteza Khaledi, Dekan des UTA ​​College of Science, lobte die Forscher für diese wichtige Arbeit.

"Lösungen für chronische Schmerzen stehen in der aktuellen medizinischen Forschung an vorderster Front", sagte Khaledi. "Die Forschungen von Dr. Peng und Dr. Chiao sind hochwirksame Arbeiten, die sich auf die Gesundheit und den menschlichen Zustand konzentrieren, ein Schlüsselthema im UTA-Strategieplan 2020: Kühne Lösungen | Globale Auswirkungen."

Chiao hat andauernde Schmerzen durch Bandscheibenvorfälle und eingeklemmte Nerven im Nacken und erlebte auch, wie sein Onkel nach einer Chemotherapie wegen Prostatakrebs litt. Sein Onkel verwendete ein frühes Implantat, um sein Rückenmark elektrisch zu stimulieren und die Schmerzen zu lindern. Die Technologie war die beste, die verfügbar war, aber er musste die Stimulationsdosis alle 15 Minuten manuell ändern und litt ohne viel Schlaf, bevor er starb.

Diese schwierigen Erfahrungen haben Chiao und Pengs jahrzehntelanges Bestreben beflügelt, eine Lösung für chronische Schmerzen zu finden, indem fortschrittliche kabellose Implantate entwickelt wurden, die Patienten aus der Gleichung herausnehmen und ihre Schmerzen im Hintergrund behandeln, während sie ihr Leben fortsetzen. Dr. Peng initiierte die Idee und arbeitete mit Chiao, Yang und anderen Forschern zusammen, um neue Technologien, Methoden und Wissen über Disziplinen hinweg zu entwickeln.

Chiao hat am California Institute of Technology in Elektrotechnik promoviert und hält mehrere Patente, unter anderem im Bereich drahtloser medizinischer Sensortechnologien. Derzeit ist er der Janet and Mike Greene-Stiftungsprofessor und Jenkins Garrett-Stiftungsprofessor für Elektrotechnik und gemeinsames Programm für biomedizinische Technik an der UTA.

Peng hat sich während seiner gesamten Karriere auf Schmerzlinderung spezialisiert. Er war Arzt und promovierte in Neurowissenschaften an der medizinischen Abteilung der Universität von Texas in Galveston. Am Johns Hopkins Medical Institute, am National Institute of Dental and Craniofacial Research, am National Institutes of Health und am Department of Health and Human Services hat er Postdoc-Stipendien zum Thema Schmerz durchgeführt.

Weitere Teilnehmer an dieser Studie waren Ai-Ling Li, Postdoc-Stipendiatin an der Indiana University, die bei Peng an der UTA in Psychologie promovierte, und Jiny Sibi, Medizinstudentin an der Medical Branch der University of Texas in Galveston, die zuvor ein Bachelor-Student war in Pengs Labor an der UTA.

"Bis zu dieser Studie wurde der ventrale Segmentbereich des Gehirns mehr auf seine Schlüsselrolle bei der positiven Verstärkung, Belohnung und dem Drogenmissbrauch untersucht", sagte Peng. "Wir haben jetzt bestätigt, dass die Stimulation dieses Bereichs des Gehirns auch ein Analgetikum sein kann."