Mikroelektrot Kayıt Tekniği Derin Beyin Stimülasyonunda Nörofizyoloji

Giriş

Mikroelektrot kayıt (MER) yöntemi ve lokal alan potansiyeli (LFP) kayıt yöntemi, derin beyin stimülasyonu (DBS) ameliyatlarında intraserebral sinyallerin kaydedilebilmesi amacıyla kullanılır. Bu sinyaller, stereotaktik yöntemle beyinde pozisyonlandırılan elektrotlar kullanılarak elde edilir.(3,4,23) MER sinyalleri, kayıt elektrodu üzerinde bulunan makro ve mikro uçlar arasından kaydedilir. Mikro uç çok ince yapıda olması sayesinde (20 μm) her bir nöronun bölgesel, özgün aksiyon potansiyelini ölçebilirken, makro uç bu noktada referans olarak görev yapar. MER yönteminde, frekans spektrumunun yüksek frekanslı bileşenleri önemlidir (500 Hz ile 5 kHz arasında).

LFP’ler, hedef bölgesinde bulunan iki elektrot kontakt noktası arasından kaydedilir. Esas olarak daha geniş bir alanın hücre dışı aktivitesini gösteren, 0.5 Hz ila 400 Hz arasındaki düşük frekanslı bileşeni temsil ederler.

Olası bir implantasyon lokasyonunun değerlendirilmesi sürecinde makro ve mikro elektrotların deneme uyarımı gerçekleştirilmesi amacıyla kullanılması da mümkündür. Deneme uyarımı için 100 ila 200 Hz frekans aralığındaki ve 30 μs-150 μs dalga boyu aralığındaki parametreler tercih edilir.

MER Sinyalleri ve Metodolojisi

DBS cerrahi uygulamasında elektrot pozisyonlandırılmasının yüksek doğrulukta gerçekleştirilmesi amacıyla geliştirilen MER sistemleri, ticari olarak kullanıcılara sunulduğu günden bu yana yoğun bir şekilde kullanılmaktadır. Günümüzde MER sistemleri ticari bir ürün olarak temsilcilerinden satın alınabilmektedir (örn. Medtronic, InoMed, Alpha Omega).

Mikroelektrot kayıt tekniğinde çok küçük uçlu (20 μm) tungstenden yapılmış mikroiğneler, 3D-MRI ile belirlenen hedef bölgede, stereotaktik bir çerçeveye bağlanan kanüller ile elektrot kılavuzlama sistemleri vasıtasıyla pozisyonlandırılır. İletken kanüller Ben’s Gun konfigürasyonu olarak adlandırılan, merkezi kanül etrafında lateral, medial, anterior ve posterior pozisyonlarda kalacak şekilde yerleştirilir. Her bir kanülün merkezden uzaklığı 2 mm’dir ve her kanül 1,2 mm’lik bir çapa sahiptir.

Mikroelektrot kayıt ölçümlerine başlamadan önce, mikro elektrotların empedansı ölçülmelidir. Bu ölçümlerin sonucu genellikle 500 ile 1,500 k ohm arasında olmalıdır. Bu ölçüm sonuçlarına göre çok yüksek direnç sistem içerisinde gerçekleşebilecek bir temassızlığı, çok düşük direnç de muhtemel kısa devre ya da mikroelektrotta hasarı işaret eder. Farklı cihazlar arasındaki direnç ölçümleri farklılıklar gösterebilir.
Direnç ölçümü için en uygun frekans yaklaşık 1000 Hz’dir ve bu frekans değeri aynı zamanda MER sinyali ölçümünde ve kaydında en yaygın kullanılan frekanstır.

Yüksek kaliteli MER ölçümleri için, nöron kaynaklı yüksek frekanslı hücre ateşlemelerini yükseltebilen amplifikatörler gereklidir. Mikroelektrotların yüksek giriş empedansları sebebiyle, kayıt kabloları yüksek frekanslı sinyallerin filtrelenmesine yol açar. Bunu önlemenin yolu, özel bir geri besleme sistemi kullanmak ya da çok uzun kayıt kabloları tercih etmeden amplifikatörleri olabildiğince mikroelektrotlara yakın olarak yerleştirmektir. Ikinci yöntem steril çalışma alanı nedeniyle daha zor bir tercihtir.

Mikrokayıt elektrotlarının makro ve mikro uçlar üzerinden nörofizyolojik kayıt işlemi gerçekleştirilirken çeşitli artefaktlar ile karşılaşılabilir. Bu artefaktların içerisinde ilk akla gelen mekanik titreşimlerden kaynaklanan hareket artefaktlarıdır. Stereotaktik çerçeve ve mikrosürücü sistemlerinin birkaç yüz Hz değerlerinde rezonans frekansına sahip olabilmesi sebebiyle, bu rezonans frekansına MER sinyali üzerinde artefakt olarak rastlanabilir. Örneğin mikroelektrot yerleştirilmiş bir stereotaktik çerçeve sistemi bir mikrofon gibi çalışarak ortamdaki titreşimlerin algılanabilmesini sağlarken, ameliyathane içerisinde yapılan konuşmaların da kayıt sinyali üzerinde gözlemlenebilmesini sağlayabilir. Bu nedenle MER işlemi sırasında bulunulan ortamda sessizliğin olabildiğince sağlanabilmesi önemlidir.

Tüm bunların dışında, topraksız anahtarlamalı güç kaynaklarının veya topraksız elektrik motorlarından kaynaklanan elektromanyetik radyasyonun 50 Hz’de artefaktlara neden olması da mümkündür. Bu tür cihazlar ve sistemler mümkün ise işlem sırasında kapatılmalıdır.

Mikroelektrot kayıt işleminde elektronik veya manuel olarak kontrol edilen mikrosürücü sistemleri üzerine pozisyonlandırılmış mikroelektrotlar, hedef noktanın belli bir mesafe üzerinden başlayarak hedefe ya da hedefin altında belirlenen bir mesafeye kademeli olarak ilerletilir. Belirlenen rota üzerinde yükseltilen elektriksel sinyaller örneklenerek depolanır. Böylece beyaz madde (ani yükseliş göstermeyen sinyaller) ve gri madde (ani yükseliş gösteren sinyaller) lokalizasyonları ile ilgili bir izlenim yaratılarak elektrotun hangi anatomik yapı içerisinde olduğu saptanır. Nöronların ateşlenme düzeni, nöronun ait olduğu anatomik yapıya bağlı olarak değişir. Ayrıca bu ateşlenme düzeni, belirli bir anatomik yapı içerisindeki nöronun bu yapının hangi bölümüne ait olduğunu ve hangi fonksiyona sahip olduğunu ifade eder. İleriki bölümlerde bu konu çok daha detaylı bir şekilde incelenmiştir.

LFP Kayıdı ve Metodolojisi

Mevcut kayıt sisteminin altyapısının izin vermesi durumunda MER sinyaline ek olarak LFP ölçümleri elektrofizyolojik inceleme amacıyla tercih edilebilir. Lokal alan potansiyeli sinyalleri bölgesel olarak ölçülen ancak potansiyel sinyalin bölgesel alanının, ölçümün alındığı referansın ya da elektrotun lokalizasyonuna göre değiştiği ölçümlerdir. Lokal alan potansiyeli sinyalleri MER sinyallerindeki gibi yüksek frekanslı nöron aktivitelerinin aksine, 2Hz ile 500 Hz arasında daha düşük frekanslı olarak gözüken potansiyellerdir. Lokal alan potansiyelleri, bir nöron popülasyonu tarafından üretilebilen, nöronların depolarizasyona yol açan hücre dışı düşük frekanslı potansiyelleri temsil eder. Lokal alan potansiyellerinin MER ile ilişkisi olduğu düşünülmektedir ancak bu ilişki kesin olarak ispat edilebilmiş değildir. Mikroelektrot kayıt sinyalleri, elektrot ucuna yakın olan küçük bir nöron grubundan gelirken, LFP’ler her zaman benzer ve yaygın davranışları sergileyen nöron toplulukları tarafından oluşturulan bileşik sinyallerdir. Lokal alan potansiyeli sinyallerinin kaynağı olan alanın büyüklüğü, ölçümü yapılan nöral ağın mimarisi ve ölçülen bölgedeki nöronların ateşlenme harmonisi ile belirlenmektedir.

Lokal alan potansiyelleri farklı şekillerde ölçülebilir. İlk yöntem, mikrokayıt elektrotu üzerindeki mikro uç ve makro uç arasında gerçekleştirilen bipolar ölçümdür. Kullanılan mikrokayıt elektrotlarının marka ve türüne bağlı olarak, mikro ve makro uçlar arasındaki mesafeler 1,5 mm (Inomed) veya 10 mm olarak (Medtronic, Alpha Omega) değişiklik gösterebilmektedir. Eğer birden fazla mikrokayıt elektrotu kullanılıyor
ise kullanılan mikro uçlar arasında da bipolar olarak LFP ölçümü gerçekleştirilebilir. Lokal alan potansiyeli ölçümleri bu güne kadar ağırlıklı olarak laboratuar çalışmalarında gerçekleştirilen araştırmalarda kullanılmış olsa da günümüzde kullanılmakta olan çok kontakt noktalı kalıcı DBS elektrotları sayesinde klinik uygulamalarda da tercih edilmektedir.(6) Dört ve dört üzerinde kontakt noktasına sahip DBS elektrotları, tüm kontakt noktalarının ortalama referansını kullanmaları sayesinde hedef bölgenin ortalama potansiyelinin daha güvenilir bir şekilde ifade edilmesini sağlar.

Eğer DBS elektrotunun kalıcı olarak implante edilmesinden hemen önce ölçüm sistemleriyle bağlantısı sağlanabilirse, hedef bölgede bu elektrot üzerinden LFP ölçümü gerçekleştirilebilir, bu bölgedeki elektriksel aktivite gözlemlenebilir. Lokal alan potansiyeli ölçümlerinde potansiyeller esas olarak hedef alandan gelmektedir ancak bu alandan alınan sinyallerinin hedef alan dışında kalan alanlardaki potansiyel değişikliklerden etkilenmesi de mümkündür.

Lokal alan potansiyeli kayıtlarının MER kayıtlarının aksine kalıcı implante edilen elektrotlar üzerinden de ölçülebiliyor olması göz önünde bulundurulduğunda, bu kayıtlar stimülasyon parametrelerinin ayarlanabilmesi amacıyla kullanılabilecek birer indikatör olarak değerlendirilebilir. Lokal alan potansiyeli kayıtlarının indikatör olarak kullanıldığı bu konsept günümüzde “Adaptif DBS” olarak adlandırılmaktadır. Bu konseptin uygulanabiliyor olabilmesi için implante edilmiş olan nörostimülatörlerin, LFP kayıtlarının işlenmesini ve elektronik geri bildirimi sağlayabilecek teknik alt yapıya sahip olması gerekmektedir. Günümüzde ticari olarak temin edilebilen nörostimülatörler henüz adaptif DBS özelliği ile piyasaya sunulmamaktadır.

Lokal alan potansiyeli kayıtlarında da artefaktlara rastlanabilmektedir. Bu kayıtlarda sıklıkla kabloların hareketinden kaynaklanabilecek 3 Hz frekansının altındaki artefaktlar görülmektedir. Özellikle LFP kayıtları ile hastanın tremoru ilişkilendirilerek incelenmek isteniyorsa, inceleme öncesinde bu artefaktları kayıtlardan temizlemek gerekmektedir.

DBS Test Stimülasyonu

Derin beyin stimülasyonu operasyonu sırasında kalıcı DBS elektrot pozisyonunun değerlendilirmesi amacıyla 3D MR görüntülerine veya MER sinyallerine bağlı kalınarak beynin farklı noktalarında test stimülasyonu gerçekleştirilebilir. Test stimülasyonu sırasında test elektrodtarını beyin içerisinde taşıyan kanüller referans olarak kullanılırken stimülasyon genellikle 130 Hz frekansında ve 60-100 μs dalga boyu aralığında uygulanır.

Test stimülasyonu sırasında ideal tedavi penceresinin belirlenmesi amacıyla elektrik akımının arttırılması amaçlanır ancak uygulanan akım gücünün kademeli olarak arttırılması önemlidir. Örneğin 4 mA değerinde bir akımın hastaya doğrudan yönlendirilmesi, hastada rahatsızlık yaratabilecek yan etkilerin bir anda şiddetli bir şekilde ortaya çıkmasına sebep olabilir.

İdeal tedavi penceresi belirlenirken hastanın test stimülasyonuna verdiği tepkiler göz önünde bulundurulur. İdeal bir test stimülasyonunda hastaya verilen minimum akım değerlerinde hastalık bulgularında gerileme gözlenmesi beklenirken, stimülasyon sebepli gözlemlenebilecek yan etkilerin olabildiğince yüksek akım değerlerinde ortaya çıkması beklenmektedir. Test stimülasyonuna beklenen ya da beklenene en
yakın cevapları veren bölge, implantasyonun yapılacağı bölge olarak belirlenir ve elektot bu bölgede konumlandırılır.

Beynin Farklı Bölgelerinde MER Sinyalleri

Mikroelektrot kayıt sinyallerinin incelenmesi prensip olarak beyindeki tüm çekirdekler için mümkündür ancak en yaygın olarak STN için gerçekleştirilen DBS ameliyatlarında tercih edilmektedir. Ameliyatlar sırasında bu kayıtların bir uzman tarafından değerlendirilmesi önemlidir ve bu değerlendirmeler sonucunda ateşlenen nöronun hangi çekirdeğe ve çekirdeğin hangi bölümüne ait olduğu bilgilerine ulaşabilmek
mümkündür.

VIM (Ventral Intermediate Çekirdek)

Esansiyel tremor hastalarında ve tremor dominant Parkinson hastalarında Ventral Intermediate çekirdeğine (VIM) tremor baskılamak amacıyla tek taraflı ya da iki taraflı, yüksek frekanslı stimülasyon uygulanmaktadır. VIM çekirdeğinin hedeflendiği DBS ameliyatlarında, çekirdeğe ulaşmak amacıyla kullanılan güzergah, genellikle talamusun arka bölgesinden ve hesaplanan hedeften 8-10 mm kadar önceden başlar. Bu bölgede genellikle tipik talamik ateşlemeleri ve düşük genlikli tek hücre ateşlemelerini görmek mümkündür. VIM’in somatotopik dağılımında bacak lateralde, kol ise medialde belirtilmektedir. Daha da medial ise kontralateral yüz olarak ifade edilir. Bu bilgi hem makro stimülasyon hem de mikro kayıt için önemlidir çünkü burada el bileği veya ayak bileğinin pasif hareketi ile kayıt üzerinde kinestetik bir yanıt üretilebilir ve kontralateral kol ya da bacak için en uygun kontakt noktası seçilebilir. Kayıt sırasında kinestetik nöronlara ek olarak, hastanın titremesiyle senkronize edilmiş ritmik bir ateşleme düzenine sahip tremor hücreleri görülebilir. Bu senkronizasyon en net şekilde MER ile birlikte tremorun bulunduğu kontralateral el/kol üzerinden elde edilebilecek EMG sinyalleri ile ifade edilebilir. Yapılan çalışmalarda tremor hücrelerinin tüm VIM içerisinde yayılmış olabileceği ancak tremor kontrolünde en etkin stimülasyon bölgesinin tremor hücrelerinin yoğun olarak tesip edildiği alanlar olduğu ifade edilmiştir. Kayıt için kullanılan mikroelektrot VIM bölgesinden ayrıldıktan sonra ya sessiz bir bölge olan Zona Incerta’ya (ZI) ya da yüksek frekanslı ateşlemelerin gerçekleştiği duysal bölge olarak bilinen talamusun ventrakaudal çekirdeğine ulaşır. VIM içerisinde iyi pozisyonlandırılmış bir elektrot ile 1-2 mA değerindeki akım değerlerinde bile tremorun tamamen ortadan kaybolduğunu görmek mümkündür. Makrostimülasyon sırasında karşılaşılabilecek geçici parestezi hissi de iyi bir elektrot pozisyonu için önemli bir geri bildirimdir. Bununla birlikte düşük stimülasyon parametrelerinde karşılaşılan kalıcı parestezi etkisi, elektrotun fazla posteriorda yani duyusal bölge olarak tanımlanan Ventrakaudal çekirdekte (Vc) olduğunu ifade eder. Makrostimülasyon sırasında görülebilecek bir dizartri etkisi de elektrotun fazla lateralde olduğunu gösterir.

STN (Subtalamik Çekirdek)

3D-MRI kullanılarak gerçekleştirilen STN-DBS ameliyatlarında MER, implantasyonun hasssasiyetini ve doğruluğunu arttırmak amaçlı kullanılır.(43) DBS elektrodunun STN’in sensorimotor kısmına yerleştirilebilmesi, iyi bir klinik etki için çok önemlidir. STN hacminin 3 ila 6 mm arasında değişien bir çapta olduğunu düşünürsek, dorsolateral bölüme gerçekleştirilecek implantasyon hassasiyetinin 1 ila 2 mm seviyelerinde olması gerekmektedir. MER kullanılarak gerçekleştirilen çok kanallı çalışmalarda, STN’nin dorsolateral bölümünün belirlenmesi sağlanabilir. “Ben’s Gun” olarak tarif edilen MER yaklaşımında, merkez kayıt kanalı ile birlikte, elektrot etrafında anterior, posterior, medial lateral olarak konumlandırılabilecek toplamda beş kanalın kullanımı mümkündür. Ancak araştırmalar göstermiştir ki merkez, lateral ve anterior kanalların kullanıldığı üç kanallı kayıtlamalar, dorsolateral sınırların çizilmesi için yeterlidir. Ayrıca kanama riskini azaltmak amacı ile, merkez elektrot üzerinden gerçekleştirilebilecek tek kanallı kayıt yaklaşımının tercih edilmesi ve gerek görülmesi durumunda mümkündür. Bu yaklaşımda, gerek görülmesi durumunda diğer kanalların kayıt işlemine sonradan dahil edilmesi mümkündür. Şekil 1’de 0.5 mm adım aralığı ile kayıt edilmiş bir MER kayıdı görsel olarak sunulmuştur. MER kayıdı başlangıcı hedefin 8-10 mm kadar üzerinden başlar ise elektrot ventral talamus bölgesinden geçiş yaparken, hedefin 2-4 mm üzerinde de ZI (Zona incerta) bölgesine ulaşır. Talamus içerisinde düşük frekanslı düzensiz hücre ateşlemeleri gözlenirken hedefe ilerledikçe ateşleme frekanslarında artış görülmektedir. ZI bölgesinde ise izole hücre
ateşlemeleri 0.5 sn ve üzerindeki zaman aralıklarında görülmektedir. ZI bölgesinden geçişin ardından STN’in dorsal bölümüne ait güçlü arka plan aktivitesi gözlemlenir. STN’in dorsal kısmından alınan kayıtlarda 10-30 Hz aralığında gözlemlenebilen beta senkronizasyonuna rastlamak mümkündür. STN içerisinde ilerledikçe hücre ateşleme paternleri daha da düzensizleşir ve güçlü arka plan paterni bu ateşlemelere eşlik
eder. STN’in ventral sınırının geçilmesinin ardından STN ile komşuluk pozisyonunda bulunan Substantia Nigra (SNr) bölgesi gözlemlenir. Bu bölgede arka plan aktivitesinde gözle görülür bir azalma gözlemlenirken hücre ateşleme paterni daha düzenli hale gelir. Ayrıca STN sınırlarının yazılımsal olarak belirlenmesi, STN’de gözlemlenen yüksek arka plan aktivitesinin kayıt bilgisayarları üzerinden analizi ile sağlanabilmektedir.

Şekil 1- Şekil 1’de Parkinson hastalığı teşhisi koyulan bir hastaya ait, STN bölgesinin farklı derinliklerinden alınmış MER sinyalleri gösterilmektedir. Kayıdı gerçekleştiren mikroelektrotun STN bölgesine girişi ile birlikte taban çizgisindeki kalınlaşma göze çarpmaktadır. SNr: Substantia Nigra.

MER üzerinde yapılacak olan incelemeler sonucunda elde edilen uygun STN uzunlukları genellikle 4-6 mm aralığındadır. İmplante edilecek elektrot kontakt noktalarının 2 mm aralıklı olması ve toplamda dört adet kontakt noktası olduğu düşünüldüğünde, bu dört kontakt noktasından en az iki tanesinin STN içerisinde pozisyonlandırılması mümkündür. STN test stimülasyonu sırasında en uzun MER aktivitesinin bulunduğu kayıt kanal güzergahı üzerinde 2 mm aralıklarla 2 ya da 3 stimülasyon lokasyonu belirlenir. Kalıcı olarak implante edilecek elektrot için en iyi lokasyon, en iyi etkinin en düşük voltaj değerinde, en az yan etki ile görüldüğü alan olarak tanımlanır.

Günümüzde radyolojik görüntüler üzerinden elektrot lokalizasyonlarının belirlendiği ve ameliyatın genel anestezi altında gerçekleştirildiği konsept üzerinde daha fazla çalışma gerçekleştirilmektedir. Bu konsept hasta için diğer yöntemlere göre daha konforludur ancak konsept dahilinde MER işlemi de gerçekleştirilmesi durumunda uygun elektrofizyolojik kayıdı elde etmek mümkün olmayabilir.

Globus Pallidus’un Eksternal (GPe) ve Internal (GPi) Segmentleri

GPi-DBS ameliyatları, Parkinson hastalığında, primer, servikal, tardiv diskinezi gibi farklı formlardaki distonilerde tercih edilmektedir. Bu yaklaşımda elektrotlar Pallidum’un internal kısmına (GPi) yerleştirilmelidir.(17,42) Şekil 2’de hedeflenen noktanın 7.5 mm üzerinden başlayıp 0.5 mm adım aralığı ile gerçekleştirilen MER işlemi görülmektedir. -4 mm seviyesinde eksternal pallidum (GPe) ile GPi arasında bulunan lamina görülmektedir. Lamina, içerisinde nöron bulunmaması sebebiyle MER sinyalinin olmadığı bir alandır. Bununla birlikte incelenen bu kayıt üzerinde -1.5 mm seviyesinde GPi içerisindeki ikinci bir lamina gözükmektedir. Hedef noktada ise (0 mm) pallidumun taban kısmı geçilmiştir.(7)

Şekil 2- Şekil 2’de Primer distoni teşhisi koyulan bir hastaya ait, GPi bölgesinin farklı derinliklerinden alnımş MER sinyalleri gösterilmektedir. -6 mm seviyesinde globus pallidus eksternada ateşleme aktivitesi net bir şekilde gözlenmektedir. -4 mm seviyelerinde, globus pallidusun dış ve iç kısmı arasındaki lamina gözlenmektedir. Lamina bölgesinde nöral aktiviteye rastlanmamaktadır. -1,5 mm seviyesinde GPi’nin iç kısımda bulunan ikinci bir lamina da gözükmektedir. Hedef seviyesinde ise çoğu ateşleme aktivitesinin kaybolduğu ve mikrohedefleme elektrodunun globus pallidustan ayrıldığı görülebilir.

GPi DBS için genel anestezi altında MER uygulaması mümkündür. Bu şekilde gerçekleştirilen çalışmalarda daha az yoğunlukta ve daha düşük frekansta hücre ateşleme paternleri görülmektedir.

GPi’nin tabanı genellikle DBS elektrotunun alt temas noktasını yerleştirmek için en iyi yerdir. GPi için fazla medialde gerçekleştirilen test stimülasyonlarında, kontralateral taraftaki yüz kaslarında istemsiz kasılmalar ve dizartri gibi internal kapsülün uyarılmasından kaynaklı yan etkiler ortaya çıkabilir.

GPi-DBS işlemi eğer anestezi altında yapılıyorsa, MER incelemesinde hücre ateşlemeleri yine görülebilir ancak yoğunluğu daha az olmaktadır ve daha az düzensizdir. Bu noktada MER sinyalinin görülebilirlik durumu anestezinin derinliği ile doğru orantılıdır.(40) MER sinyalinin incelenmesinin yanı sıra, test stimülasyonu gerçekleştirilen tarafa göre kontralateralde görülebilecek ağız kasılmaları, elektrot pozisyonlandırılması için doğru noktanın tayininde kullanılabilir. Tarif edilen kasılmanın eşik değeri 3 mA’dan düşükse, elektrot çok fazla medial değildir.

Talamusun Anterior Çekirdeği (ANT)

Dirençli epilepsi hastalarında DBS uygulamaları için, Talamusun Anterior Çekirdeği (ANT) hedef bölge olarak tespit edilmiştir. Bu bölgenin tespitinin gerçekleştirilebilmesi için de MER sinyallerine başvurulabilir. ANT’deki ateşleme paterni iki ila altı arasındaki hücre ateşlemelerinden oluşan saçaklı bir görüntüye sahiptir ve bu paterne sahip ateşlemeler sıklıkla yüksek genlikte görülür. Eğer bu ateşleme paternleri dinlenebilir hale getirilirse, ateşlemeler mısır patlamasına benzer şekilde duyulacaktır. Bu nedenle bu tür ateşleme paternine sahip hücreler ‘Patlamış Mısır Hücreleri’ olarak adlandırılmıştır.

Farklı Beyin Çekirdeklerinde LFP Kayıtları

DBS konsepti içerisinde farklı beyin merkezlerinde LFP kaydı gerçekleştirilmesi, şimdiye kadar sadece bilimsel çalışmalar için gerçekleştirilmiştir ancak bu verilerin gelecekte tedavi konsepti için çok daha değerli olacağı düşünülmektedir. Bu verilerin ileride özellikle stimülasyon parametrelerinin ayarlanabilmesinde, geri bildirim alınabilmesi amacıyla kullanılmı düşünülmektedir (Adaptif DBS).(28) Ayrıca, çoklu kontakt noktalarına sahip DBS elektrotları kullanıldığında, elde edilen LFP kaytları üzerinden STN’nin dorsal kısmının belirlenmesi sağlanabilir.(13) Bu konseptin kullanılabilmesi durumunda STN’in lokalizasyonu için MER işlemine gerek kalmayabileceği de düşünülebilir.

STN (Subtalamik Çekirdek)

Yapılan bilimsel çalışmalarda, subtalamik bölgede gerçekleştirilen LFP’lerde gözlemlenen 10 Hz’e kadar olan kayıtların sadece STN ile alakalı olmadığı gösterilmiştir. 10 Hz üzerinde alınan kayıtların ise net bir şekilde STN kaynaklı olduğu saptanmıştır. Bu noktada frekans bantları 10-18 Hz (düşük beta) ve 19-30 Hz (yüksek beta) ve 30 Hz üzeri (gama) şeklinde sınıflandırılır. Bu frekans bantları hastalık bulguları ile ilişkilendirilebilir. Örneğin, yüksek beta bandının hastalık bulgularından rijidite ile alakalı olduğu bilinmektedir. Ayrıca LFP kayıtlarında saptanan beta bandı gücünün, Parkinson hastalığının klinik bulgularının şiddeti ile doğrudan ilgili olduğu saptanmıştır. Örneğin, hastalık bulgularını baskılayacak oranda kandaki levadopa miktarının artması ile birlikte LFP kayıtlarında beta bandının ortadan kaybolduğu görülmüştür. Ayrıca DBS konsepti ile gerçekleşen STN stimülasyonu da beta bandının kaybolmasına sebep olmaktadır.

GPi (Globus Pallidus’un Internal Segmenti) ve VIM

Distonik kas grupları üzerinden alınan EMG kayıtları ile GPi üzerinden alınan LFP kayıtları ilişkilendirildiğinde, 3-10 Hz frekans aralığında iki sinyal arasında bir ilişki saptanmıştır.(16) Ayrıca VIM için ölçülen LFP’lerin esansiyel tremor hastalarında gözlenen tremor sıklığı ile doğrudan ilişkili olduğu bilinmektedir.

CM-VOi-Pf (Sentromedian Çekirdek, Ventro-oral Çekirdek, Substansia Periventrikularis)

Tourette sendromlu hastalarda CM-VOi-Pf komplekslerinden alınan postoperatif LFP kayıtlarında, teta ve alfa frekanslarında belirgin güçte artışlar saptanmıştır. Hastalık semptomlarındaki azalma ile birlikte LFP kayıtlarında görülen gamma aktivitesinde azalma saptanmıştır. Başka bir çalışmada ise Tourette sendromu kaynaklı gerçekleşen tikler öncesinde LFP kayıtlarında 8 Hz ve üzerinde saptanan artışlar gözlenmiştir.

MER/LFP Sinyallerinin Önemleri ve Katkıları

MER ve LFP gibi iki önemli elektrofizyolojik ölçüm değerlendirilirken, klinik uygulamalar açısından önemleri ve tedavi veya tanıya ilişkin altta yatan mekanizmalar hakkında daha fazla bilgi elde edilmesi açısından kullanımları göz önünde bulundurularak ayrım yapılmalıdır.

Öncelikli olarak MER’in önemi tartışıldığında, literatürde MER ile ilgili en fazla verinin ve çalışmanın STN-DBS ile ilgili olduğu görülmektedir. DBS elektrotunun yüksek doğrulukta implantasyonu, 3D-MRI kullanılarak seçilen hedef bölgesindeki nöron aktivitiesinin kontrolü ile mümkündür. Bu noktada yöntem, çok sayıda elektrot girişiminin mümkün olmasından kaynaklı kanama riski sebebi ile halen tartışılmaktadır. Bununla birlikte MER ile gerçekleştirilen DBS ameliyatlarında daha fazla kanamaya rastlandığını ortaya koyan herhangi bir yayın da bulunmamaktadır. Ek olarak MER ile gerçekleştirilen DBS ameliyatları, farklı derinliklerde gerçekleştirilen kayıtların işlem süreleri sebebiyle diğer yöntemlere göre daha uzun sürede tamamlanmaktadır ancak rutin bir DBS ameliyatı göz önünde bulundurulduğunda bu işlem süresi iki taraflı bir ameliyatta her bir taraf için ortalama on ila yirmi dakika arasında sürmektedir. Ayrıca bazı hastalarda, test elektrotlarının yerleştirilmesinden kaynaklı gerçekleşebilecek lezyon etkisi nedeniyle hastalık semptomlarında gözlenen stimülasyon etkisinin güvenilir bir şekilde test edilemeyeceği düşünülebilir.

MER işlemi STN dışındaki hedef bölgelerinde daha az sıklıkla kullanılabilmektedir. Bu doğrultuda VIM ve GPI hedeflerinin en ventral kısımlarının tespitinde iki ya da üç kanallı MER işlemleri gerçekleştirilmektedir. Tüm bunların dışında ANT çekirdeğinin de sınırlarının tespitinde MER işlemine başvurulabilmektedir.

Daha önce de belirtildiği gibi LFP’ler, DBS için hedef olarak belirlenen bölgede mevcut olan toplam aktivite hakkında daha fazla bilgi edinmek amaçlı, ameliyat sırasında veya ameliyat sonrasında, yerleştirilmiş olan elektrotlar üzerinden ölçülen kayıtlarıdır. Bu kayıtlar, temel olarak hastalığın türü, hastalığın şiddeti, mevcut ilaç tedavisi ve mevcut DBS stimülasyonu gibi faktörlerden bağımsız değildir. LFP kayıtlarının incelenmesi sonucunda farklı motor bozukluklar için farklı beyin çekirdeklerinde belirli frekans bantlarında spesifik aktivasyonlara rastlanır. Bilimsel olarak LFP’lerden elde edilen bu sonuçların gelecekte tedavinin ayarlanabilmesi amacıyla geri bildirim mekanizması olarak kullanılması muhtemeldir.

Lokal alan potansiyel ölçümlerininin bu şekilde kullanımının sağlanabilmesi için günümüzde kullanılan nörostimülatörlerin teknolojik olarak bir yenilemeden geçmeleri gerekecektir. Gerçekleşmesi beklenen bu teknolojik yenilenmenin ardından LFP’lerin nörostimülatörler vasıtasıyla kalıcı olarak kaydedilebilmesi ve stimülasyon parametrelerinin LFP kayıtlarından gelecek geri bildirime göre ayarlanabilmesi öngörülmektedir.

Sonuç

Derin Beyin Stimülasyonu terapisi konsepti içerisinde kalıcı DBS elektrodtarının hedeflenen lokasyonlara implantasyonunda MR görüntülerinden elde edilen verilerin doğruluğunu ve kalitesini arttırmak amaçlı birçok nörofizyolojik yöntem geliştirilmiştir ve günümüzde kullanılmaktadır. Ayrıca günümüze kadar yapılmış olan DBS operasyonları sırasında nöronlar üzerinden elde edilmiş elektriksel aktiviteler, tedavisi amaçlanan hastalıklar altında yatan mekanizmalar hakkında daha fazla bilgi edinilmesini sağlamıştır. Son olarak nöronal aktivitenin kullanımı ve değerlendirilmesi, kronik DBS stimülasyonunun ayarlanabilmesinde ve tedavinin geleceğinde önemli bir yere sahip olacaktır.