Derin Beyin Stimülasyonu için Anatomik Hedefler

açıklanabilir. Bu bölümde en sık kullanılan DBS hedefleri tartışılacaktır. Bu hedefler temel olarak bazal çekirdeklerde ve talamustadır. Bu bölgelere girişimler hem nörolojik hem de psikiyatrik sendromlarda uygulanabilir. Ayrıca bu bölümde çekirdek-talamus-korteks döngüleri ve komşulukları da incelenecektir.

Derin Beyin Stimülasyonunda Kullanılan Hedef Noktaların Anatomisi

Bazal çekirdekler; pallidal kompleks, striatum, substansiya nigra ve subtalamik nükleustan (STN) oluşur. Kortikal projeksiyonlar, bazal çekirdeklerin içindeki iki yapıya ulaşırlar. Birincisi ventral striatum (nük. akumbens) ve dorsal striatumdur (putamen ve kaudat nükleus). İkincisi ise STN’dir. Asıl girdinin alındığı yapı yakın zamana kadar striatum olarak düşünülmekteyken, son konseptlerde bu yapının STN olduğu
düşünülmektedir. Bu kortikosubtalamik projeksiyonlar hiperdirekt ve eksitatör yol olarak bilinir (Şekil 1). Kortiko striatal projeksiyonlar ise glutamat kullanan eksitatör yolaklardır. Bazal çekirdeklere dorsal striatumdan giden projeksiyonlar ise iki görev üstlenir. Direkt görevi; globus pallidus internus (GPi), substansiya nigra (SNr) ve pars retikülataya girdileri ulaştırmaktır. İndirekt görevi ise; globus pallidus eksterna (GPe) ve STN üzerinden geçerek output merkezlerine (GPi ve SNr) veri taşımaktır. Bazal gangliadaki tüm projeksiyonlar (STN’den gelenler hariç) inhibitördür ve nörotransmitter olarak GABA’yı kullanmaktadır. STN ise glutamat kullanır ve eksitatördür. Projeksiyonlar output merkezlerinden çıkıp önce talamusun ventrolateral merkezine oradan da talamusa uğrayarak kortekse ulaşır. Bu talamik projeksiyonlar tekrar eksitatör görev alırlar. Şekil 1’de ilgili projeksiyonlar figürize edilmiştir. Kortikobazal-talamokortikal döngü projeksiyonları motor, asosiyatif ve limbik olarak üç fonksiyonel görev üstlenir.
Bu projeksiyonların bir kısmı birbirine paralelken, bir kısmı bazı bölgelerde, örneğin STN ve talamusta olduğu gibi birbirine entegre olurlar.

Şekil 1– Kortikobazal nükleo-talamokortikal döngülerin şematik gösterimi.

Motor döngü bağlantıları yukarıda anlatıldığı gibidir. Asosiyatif sistem döngüsünde ise kortikostriatal projeksiyonların bir kısmı kaudat nükleusa gider. Bunun dışındaki projeksiyonlar motor döngüyle çok benzerdir. Fakat limbik döngü motor ve asosiyatif döngüden farklıdır. Burada kortikal input bazal nükleuslara STN ve ventral striatum aracılığıyla gelir. Ventral striatum; nükleus akumbens, kaudat nükleusun ventromedial kısmı ve olfaktör tüberkülün medialinden oluşmaktadır. Çıktılar ventral pallidum aracılığıyla talamusun medial bölümüne gider ve buradan tekrar kortikal alana dönerler. Monoaminerjik nörotransmitter sistem bazal nükleus fonksiyonları üzerinde güçlü bir düzenleyici etkiye sahiptir. Substansiya nigra pars kompaktadan (SNc) gelen nigrostriatal dopaminerjik projeksiyonlar striatumun motor ve asosiyatif bölgelerine ve STN’ye yayılırlar. Ventral tegmental alandan çıkan mezolimbik dopaminerjik projeksiyonlar ventral striatum ve ventromedial STN’de sonlanırlar. Dorsal raphe nükleus kökenli serotonerjik projeksiyonlar ise dorsal ve ventral striatumda sonlanır. DBS’de en sık kullanılan anatomik bölgelerin anatomik kesitleri Şekil 2’te
gösterilmektedir. Bu bölgelerin DTI görüntüsü ise Şekil 3’te görülmektedir.

Şekil 2– Şekilde görülen kadavra diseksiyonlarında STN ve diğer bazal çekirdeklerin komşulukları gösterilmektedir.
a: Lateral bakış açısı ile bazal çekirdek ve ilişkilerinin görünümü b: Süperior bakış açısı ile bazal çekirdeklerin genel duruşu. c: Süperiordan yakınlaştırılmış halde bazal çekirdekler. (IC: İnternal kapsül; Tha: Talamus; Ant L: Anterior limb; Nacc: nük. Akumbens (kor); GPe: Globus pallidus eksternus; ITP: inferior talamik pedinkül; GPi: Globus pallidus internus; STN: Subtalamik nükleus; RN: Red nükleus; SN: Substansiya nigra; CN: Kaudat nük.; PUT: Putamen; AC: Anterior kommisür; MB: Mamiller cisim; SC: Süperior kollikulus; PC: Posterior kommisür; PT: Pulvinar Talami)

Şekil 3– Bazal çekirdeklerin ana bölümlerinin MRG ile gösterimi (7T MRG). STN ve GP ilişkisi şekilde görünmektedir. (4) (Amy: Amigdala; CN: Kaudat nük.; GPe: Globus pallidus eksternus. GPi: Globus pallidus internus; Nacc: Nük. Akumbens; Put: Putamen; RN: Red nük.; SN: Substansiya nigra; STN: Subtalamik nük.)

STN

Korpus Luysi olarak da bilinmektedir. Görece küçük bir nükleustur ve diensefalon ile mezensefalon geçişinde konumlanmıştır. STN, Parkinson Hastalığında (PH) DBS’nin en önemli hedef noktasıdır. Ayrıca obsesif kompülsif bozuklukta da potansiyel bir hedeftir. STN T2 ağırlıklı MR görüntülemelerde koyu olarak gözlenir. Döngülere göre STN’yi üç fonksiyonel alana ayırabiliriz. Bunlar; dorsolateral motor fonksiyonel alan, asosiyatif orta kısım ve ventromedial limbik alandır. Bu fonksiyonel alt bölümler; anatomik hayvan modelleri ve yüksek güçlü MR teknolojileri ile ortaya konmuştur. Fakat bu fonksiyonel alt tiplendirme henüz her hasta özelinde rutin olarak tespit edilebilecek standarda ulaşmamıştır. Klinik uygulamalarda genellikle STN’nin dorsolateral kısmına elektrot implante edilir. Dorsolateral stimülasyondan sonra motor döngü modüle olur. Ventromedial parçanın stimülasyonu da limbik döngü üzerine etkilidir ve OKB hastalarında kullanılmaya başlanmıştır.  STN önemli alanlar ve projeksiyonlarla çevrilidir. Medial forebrain bundle (MFB) STN’nin mediodorsalinde seyreden, ödül odaklı karar vermeden sorumlu önemli bir monoaminerjik projeksiyondur. Bu bölgenin stimülasyonu duygu-durum değişikliklerinden muhtemelen sorumludur. Duygu-durum değişikliklerinden bir diğer sorumlu alan, STN’nin kaudalinde konumlanmış substansiya nigradır. Diğer taraftan substansiya nigra stimülasyonu Parkinson hastalığına bağlı yürüme bozukluğu tedavisinde kullanılmaktadır. STN’nin anteromedialinde hipotalamik çekirdekler bulunmaktadır. Bu bölgenin stimüle edilmesi otonom yan etkiler ortaya çıkmasına sebep olabilir. Fakat en önemli yan etki STN’nin lateralindeki serebral pedinkülün stimüle edilmesidir. Eğer bu piramidal trakt stimüle edilirse hastalarda karıncalanma, seyirme ve dizartri gelişebilir (Tablo 1).

GPi

Globus pallidus interna uzun süredir fonksiyonel nöroşirurjinin hedefi olan iki önemli output çekirdeğinden biridir. Lars Leksell muhtemelen bir hastada GPi lezyonu yapan ilk kişidir (pallidotomi). Bu tedavi daha sonra Laitinen tarafından geliştirilmiştir. Hasarlanan bölge GPi’nin dorsolateralinde yerleşen sensorimotor kısımdır. 1994’te GPi, derin beyin stimülasyonunda hedef nokta olarak kullanılmaya başlanmıştır. Günümüzde GPi’nin sensorimotor kısmı öncelikle primer ve sekonder distonide hedef nokta olarak kullanılmaktadır. Seçilmiş vakalarda Parkinson hastalığında da kullanılabilir. Ayrıca GPi’nin anterior parçası Gilles de la Tourette sendromunda kullanılmaktadır.

Tabloda STN’ye komşu en önemli yapılar ve stimülasyonu halinde olabilecek etkiler özetlenmiştir.

Pallidal hücreler nörotransmitter olarak GABA’yı kullanırlar ve bunların projeksiyon hücreleri uzun aksonludur. GPi’den köken alan 3 ana projeksiyon vardır. Birincisi ansa lentikülaristir ve internal kapsülün ventromedial ve rostralinde seyreder. İkincisi fasikülus lentikülaristir ve internal kapsülün içinden geçtikten sonra talamik fasikülü oluşturarak talamik çekirdeklerde sonlanır. Üçüncü demet ise beyin sapına giden pallidotegmental projeksiyonlardır. Ana input bu bölgeye dorsal striatumdan direkt olarak, Globus Pallidus Eksterna (GPe) ve STN ile indirekt olarak gelir. GPi, GPe’nin medialinde ve internal kapsülün arka bacağının lateralinde yer alır (Şekil 2). GPe ile arasında lamina pallidi medialis olarak adlandırılan ince bir tabaka vardır. Bununla birlikte GPe ile putamen arasında lamina pallidi lateralis tabakası bulunmaktadır. Bazen GPi’nin içinde lamina pallidi incompleta bulunduğu ifade edilmiştir. Bu lamina elektrofizyolojik kayıt sırasında sessiz alanlar olmasıyla anlaşılır. GPi stimülasyonunun yan etkileri sıklıkla medialde yerleşmiş internal kapsül etkilenmesine bağlı olarak karıncalanma, seyirme ve dizartridir. Optik trakt GPi’nin kaudalinde bulunur ve stimülasyonunda ışık çakmaları görülebilir.

Ventral Striatum

Ventral striatumun en önemli parçası nükleus akumbenstir. Bu çekirdek kaudat nükleusun ventral ve medialinde yerleşiktir (Şekil 4). Ventral striatum terimi Heimer ve Wilson tarafından dorsal striatumu ayırmak için ortaya atılmıştır. Ventral striatum, amigdala, hipokampüs ve frontal alanlar gibi önemli limbik alanlar, güçlü input almasıyla karakterizedir. Bu psikiyatrik hastalıkların hedefi olmasının nedenidir. Ventral striatum; nükleus akumbensin yanında olfaktör tüberkülün striatal elementlerini, kaudat nükleusun ventromedial kısmını ve putameni de içerir. Nükleus akumbensin kaudali Bad Nükleus of Stria terminalisin bed nükleusuna (BNST) uzanır. Buradaki anatomik sınır her zaman belli değildir. BNST’nin OKB’nin patofizyolojisinde önemli bir rol oynadığına dair kanıtlar vardır. Bu yüzden bu yapının stimülasyonu OKB’de semptomları alevlendirebilir. Nükleus akumbens iki parçadan oluşur. Bunlar; kabuk ve kor olarak isimlendirilir. BNST kabuk kısmı ile yakın ilişki gösterir. Kabuk ve korun farklı bağlantıları vardır. Bunlar şekil 4’te gösterilmektedir. Bu parçaların hangisinin DBS’de kullanılacağı açık değildir. Nükleus akumbens hücrelerinin %95’inden fazlası orta boyutlu dikensi GABAerjik projeksiyon tarzındadır. VC-VS terimi klinik DBS çalışmalarında kullanılır. Bu elektrodun kaudal kontağının ventral striatumda veya ventral kapsülün proksimalinde olduğunu belirtir. DBS uygulamalarında
stimülasyon sahasına ventral kapsül dahil edilirse bir takım faydalı etkiler kazanıldığı gösterilmiştir. Bu durum Ventral kapsülün temel olarak pre-frontal ve limbik projeksiyonlar taşıması ile ilgilidir.

Şekil 4– Bu şekil nükleus akumbensin kor ve kabuk kısımlarını ve internal kapsül ilişkilerini göstermektedir. a: çekirdeğin kor ve kabuk bölgelerini görselleştirmek için yapılan, striatumun koronal bir histolojik kesitidir. b: aynı kesitin 7T MRG ile çekilen radyolojik görüntüsü. c: ventral striatumun MRG’de genel görüntüsü. Caud: nükleus kaudatus; put: putamen; NacC: nükleus akumbens ‘kor’; NacS: nükleus akumbens ‘kabuk’; ic: internal kapsül.

Talamus

Talamus lateral ventriküllerin altında, hemen beynin ortasında yerleşmiştir. Her iki talamus birbirine massa intermedia ile bağlıdır. Talamus motor, duyusal, asosiyatif ve limbik korteksten gelen bilginin alışverişinden sorumludur. Klasik olarak talamusun nükleusları anatomik yerine ve sito-mikro mimarisine göre ayrılır. Ana çekirdek merkezleri; anterior, medial, orta hat, intralaminar, lateral, posterior, dorsal ve ventral çekirdek gruplarıdır. Talamik nöronlar temel olarak nörotransmitter olarak glutamatı kullanır.

Derin beyin stimülasyonunda iki çekirdek grubu önemlidir. Birincisi ventrolateral nükleus yani ventralis intermedius (Vim)’dur. Vim en sık ve özellikle tremor cerrahisinde oldukça yaygın olarak kullanılan nükleuslardan biridir (Şekil 5). İkinci çekirdek ise epilepsi tedavisinde hedef nokta olan anterior talamik nükleustur. Vim basal çekirdeklerden input alır ve korteksteki motor alanlara iletiyi gönderir. Ayrıca serebellumdan da uyarı almaktadır. Anterior talamik nükleus duygu ve hafızanın kontrolünü sağlayan Papez siklusunun bir parçasıdır. Anterior talamik nükleus özellikle temporal limbik yapılardan ve singulat girustan projeksiyonlar alır. Cerrahisinde korpus mamillare ile anterior talamik nükleusu bağlayan mamillotalamik trakt; elektrod trajeksiyonunun belirlenmesinde önemli bir landmarktır.

Şekil 5– Fiber diseksiyon ile DBS için kullanılan talamik hedeflerin anatomik gösterimi. a’da nükleus ventralis intermedius (VIM; mavi) lateral bakış açısından gösterilmiştir. b’de ise anterior talamik nükleus (ATN; mavi) süperolateralden görülmektedir.

Derin beyin stimülasyonunun terapötik etkileri ve yan etkileri fonksiyonel anatomi ile açıklanabilir. Derin beyin stimülasyonunda hedefler bazal nükleuslar ve talamusta yerleşmiştir. Bu hedeflerin hepsi kortikobazal-talamo-kortikal siklusta motor, asosiyatif ve limbik görevleri olan stratejik bölgelerdir. Anterior talamik nükleus bu döngünün dışında kalır. ATN papez döngüsüne girer ve epilepsi hastalarında stimüle edilebilir.