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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
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Trepanaciones
5000BC
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• 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
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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
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Levy et al. J Neurosci, 2000
Pathological oscillations tremor
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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
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Ajuste los controles en los diferentes circuitos en el cerebro
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2013
n
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STN DBS in a patient with Parkinson’s DBS “off “ and then “on”
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Dystonia
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January 1997
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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
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A picture of the depressed brain
Mayberg, Lozano et al, Neuron 2005
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Figure 1. Sagittal
MRI showing position of
DBS electrode in Subcallosal cingulate gyrus
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BL
1m
6m
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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)
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Patología sináptica
disfunción neuronal
interrupción de transmisión
fallo de redes cerebrales
signos y los síntomas de la
enfermedad de Alzheimer
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Fornix DBS video
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Fluorodeoxyglucose metabolism is AD patients at baseline
vs 1 or 12 months of DBS
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Baseline 8% enlargement in hippocampus 12 months after DBS in AD patient
Sankar et al., 2015, Brain Stimulation
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BDNF VEGF GDNF
Hippocampal protein expression After 1 hour of Fornix DBS
Gondard et al., Brain Stimulation 2015
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Encinas, JCN 2011
DBS drives dentate gyrus neurogenesis
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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
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Phase II Clinical Trial of Fornix DBS
for Mild Alzheimer’s Disease
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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
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Image-Guidance
Trans-Skull Penetration
1950’s to 2010’s
Focused Ultrasound in Neurosurgery
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MRgFUS
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Magnetic Resonance Guided Focused Ultrasound
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PRE TREATMENT TREMOR EVALUATION
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IMMEDIATE POST TREATMENT TREMOR EVALUATION
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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
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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.
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Funding