Cirugía para ajustar la actividad de los

circuitos cerebrales para mejorar los

trastornos neurológicos

Andres M Lozano MD PhD

Professor and Dan Family Chair of Neurosurgery

Canada Research Chair in Neuroscience

Toronto Western Hospital

University of Toronto

Trepanaciones

5000BC

• La práctica fue sorprendentemente generalizada.

• Hombres, mujeres y niños fueron operados.

• Algunos cráneos muestran varias operaciones.

• En algunos cráneos, el trepano era incompleto, como si el procedimiento fue

abandonado en medio del acto.

• las indicaciones clínicas no eran claras

• la beneficios son desconocidos

• Una hipótesis: comportamientos extraños se presentan como consecuencia de

ser poseído por un espíritu maligno o diablo

• Haciendo el trepano permite que el espíritu maligno se escape

Trepanacion

Las funciones del cerebro se

localizan dentro de circuitos

especificos

• Movimiento

• Visión, audición,

• Dolor

• Apetito

• Felicidad/Tristeza

• Juicio, Ambición, la Moral, Empatía

• Memoria y Cognición

Levy et al. J Neurosci, 2000

Pathological oscillations tremor

Principios

• Alteraciones focales en la función

neuronal se transmiten a través del

cerebro para causar disfunción

generalizada en circuitos neurales

• Estos disturbios se pueden localizar

• Estas neuronas se pueden alcanzar

• En algunos casos neutralizar o

interrumpir la disfunción puede conducir

a una restauración de la función

cerebral

Ajuste los controles en los diferentes circuitos en el cerebro

2013

n

STN DBS in a patient with Parkinson’s DBS “off “ and then “on”

Dystonia

January 1997

DEPRESION• incidencia de 9% mujeres 6% hombres

• depresión es una de las primeras causas de

discapacidad-121 millones, afectando cada vez

más

• 800.000 suicidios al año

• 10-20% de los pacientes no responden a

medicamentos, psicoterapia y terapia

electroconvulsiva

• depresión resistente al tratamiento

A picture of the depressed brain

Mayberg, Lozano et al, Neuron 2005

Figure 1. Sagittal

MRI showing position of

DBS electrode in Subcallosal cingulate gyrus

BL

1m

6m

Alzheimer’s disease

• un desorden progresivo con deterioro de la memoria, cognición, personalidad y función.

• 5,5 millones de pacientes en los Estados Unidos y Canadá

• costos anualestiman en 200 billones • muerte 5-7 años después del diagnóstico.• Actualmente no existe tratamiento que detiene o

ralentiza la enfermedad • medicamentos actuales son marginales y no han

demostrado retrasar la entrada en reposo. • encontrar novedoso tratamiento para mejorar la

función cognitiva o retrasar su duración es de suma importancia (Instituto Nacional de Salud)

Patología sináptica

disfunción neuronal

interrupción de transmisión

fallo de redes cerebrales

signos y los síntomas de la

enfermedad de Alzheimer

Fornix DBS video

Fluorodeoxyglucose metabolism is AD patients at baseline

vs 1 or 12 months of DBS

Baseline 8% enlargement in hippocampus 12 months after DBS in AD patient

Sankar et al., 2015, Brain Stimulation

BDNF VEGF GDNF

Hippocampal protein expression After 1 hour of Fornix DBS

Gondard et al., Brain Stimulation 2015

Encinas, JCN 2011

DBS drives dentate gyrus neurogenesis

Behavioral Effect | water maze undertraining

Normal and Alzheimer’s

mutation TgCRND8APP Transgenic rodents

• bilateral stimulation

• increase gain - water maze undertraining

6 weeks

3 trials/d x 3 d

6 weeks

3 trials/d x 3 d

1 week

Stone et al., J Neuroscience 2014

Phase II Clinical Trial of Fornix DBS

for Mild Alzheimer’s Disease

42 pacientes asignados al

azar a ON o OFF

buena seguridad

aumentó a 12 meses

metabolismo e glucosa en

áreas del cerebro

afectadas por AD

alguna evidencia de

progresión más lenta en

pacientes con EA mayor

los 65 años recibiendo

DBS

base para la planificación

de un estudio de fase III de

DBS en AD

Image-Guidance

Trans-Skull Penetration

1950’s to 2010’s

Focused Ultrasound in Neurosurgery

MRgFUS

Magnetic Resonance Guided Focused Ultrasound

PRE TREATMENT TREMOR EVALUATION

IMMEDIATE POST TREATMENT TREMOR EVALUATION

Conclusion

• Disfunción en los circuitos del cerebro causa

trastornos neurológicos y psiquiátricos

• los circuitos cerebrales son accesibles.

• Su actividad puede ser modulada.

• Expansión de indicaciones de la

estimulación y de FUS

• la convergencia multidisciplinar de

tecnología y biología esencial

• Seguimos con hacer agujeros para que se

escapen los espiritos malignos

• la esperanza es ayudar a los pacientes

Colleagues

• Neurology

David Tang Way, Richard Wennberg, Anthony Lang

Alfonso Fasano, Renato Munoz

• Psychology

Mary Pat McAndrews

• Neurosurgery

Michael Schwartz, Clement Hamani, Hiroki Toda,

Adrian Laxton, Nir Lipsman, Tejas Sankar,

Soha Alomar, Ido Strauss, Vibhor Krishna, Moji Hodaie

Suneil Kalia

Fellows- 50 talented fellows, PhD students from throughout the world.

Funding