Dispositivo para la desincronización de la actividad cerebral neuronal.

Dispositivo que comprende:

- al menos un electrodo (2) y/o al menos una pastilla para la estimulacion de neuronas cerebrales que presentanuna actividad oscilatoria patologica con una duracion de periodo T;

- n puntos de contacto (14) que estan distribuidos sobre el al menos un electrodo (2) y/o sobre la al menos unapastilla, que emiten senales electricas de estimulacion al cerebro; y

- un control (4) que acciona los puntos de contacto (14) de modo que emiten secuencias de baja frecuencia detrenes de pulsos de alta frecuencia al cerebro,

caracterizado por que

- el control (4) acciona los puntos de contacto (14) de manera que aplican una sucesion de baja frecuencia desecuencias de trenes de pulsos de alta frecuencia al cerebro,

- para cada secuencia se seleccionan m puntos de contacto (14) de los n puntos de contacto (14) por medio delos que se estimula en la secuencia respectiva, y la sucesion en la que se aplican los trenes de pulsos de altafrecuencia por medio de los m puntos de contacto seleccionados (14), valiendo m ≥ 2 y m< n,

- dentro de una secuencia determinada, el desplazamiento temporal entre dos trenes de pulsos de altafrecuencia consecutivos y aplicados por medio de puntos de contacto distintos de los m puntos de contactoseleccionados (14) asciende a T/m, y- dentro de la sucesion de las secuencias se varian los m puntos de contacto (14) y la sucesion en la que seaplican los trenes de pulsos de alta frecuencia por medio de los m puntos de contacto seleccionados (14) demanera deterministica y/o estocastica y/o de manera combinada deterministica-estocastica.

Dispositivo para la desincronización de la actividad cerebral neuronal

La invención se refiere a un dispositivo para la desincronización de la actividad cerebral neuronal.

En pacientes con enfermedades neurológicas o psiquiátricas tales como por ejemplo la enfermedad de Parkinson, temblor esencial, distonía o enfermedades obsesivas-compulsivas, las asociaciones de células nerviosas son activas de manera anómala en zonas delimitadas del cerebro, por ejemplo el tálamo y los ganglios basales, por ejemplo con un aumento de la actividad sincrónica. En este caso, un gran número de neuronas forma potenciales de acción de manera sincrónica, es decir las neuronas participantes se disparan excesivamente de manera sincrónica. En caso de pacientes sanos, las neuronas se disparan en estas zonas del cerebro de manera cualitativamente diferente, por ejemplo de manera no correlacionada.

En la enfermedad de Parkinson, la actividad sincrónica patológica modifica la actividad neuronal en zonas de la corteza cerebral, tales como por ejemplo en el córtex motor primario, imponiendo a éstas por ejemplo su ritmo, de modo que finalmente los músculos controlados por estas zonas desarrollan actividad patológica, por ejemplo un temblor rítmico.

El documento WO 2004/093981 A1 describe la estimulación de poblaciones de neuronas con N electrodos, aplicando los distintos electrodos trenes de pulsos de alta frecuencia con desplazamiento temporal en una N-ésima parte del periodo patológico.

Es objetivo de la presente invención crear un dispositivo con el que puedan tratarse pacientes, sin que a este respecto tenga lugar una adaptación a una estimulación permanente no fisiológica, en el que no es necesaria ninguna calibración larga y concretamente tampoco entonces cuando el componente de frecuencia principal de la actividad patológicamente rítmica está sujeto a fuertes oscilaciones. Deben reducirse o incluso impedirse efectos secundarios. Además debe suprimirse la necesidad de un reajuste de fases riguroso, es decir debe minimizarse la entrada de carga. Además debe mejorarse la actividad de modo que puedan tratarse con éxito también pacientes con cuadros clínicos más graves.

Partiendo del preámbulo de la reivindicación 1 se soluciona el objetivo de acuerdo con la invención con las características indicadas en la parte representativa de la reivindicación 1.

Con el dispositivo de acuerdo con la invención es posible ahora aliviar los síntomas de los pacientes o suprimirlos completamente. Pueden tratarse con éxito también pacientes con cuadros clínicos más graves. Incluso pueden conseguirse efectos curativos, es decir no sólo se suprimen los síntomas sencillamente con estimulación, sino que tiene lugar una curación en las neuronas, de modo que el tejido estimulado olvida la tendencia anómala a la actividad sincrónica.

Los dibujos muestran un dispositivo adecuado para la realización del procedimiento.

Muestra:

la figura 1: un dispositivo de acuerdo con la invención

la figura 2a: patrón de disparo neuronal en caso de estimulación con cinco sucesiones de secuencias a través de

tres contactos de estimulación

la figura 2b: potencial de campo local correspondiente a 2a de las poblaciones de neuronas estimuladas

la figura 3: electrodo de contacto múltiple

El dispositivo de acuerdo con la figura 1 comprende un amplificador separador 1, al que están conectados al menos un electrodo 2 así como detectores 3 para la detección de señales de medición fisiológicas. En el caso de la existencia de un electrodo 2, éste comprende al menos dos puntos de contacto que pueden indicar estímulos. Con la existencia de más de un electrodo, deben tener al menos dos electrodos respectivamente al menos un punto de contacto que pueda emitir estímulos eléctricos. El amplificador separador está en contacto además con una unidad 4 para el procesamiento de señales y el control, que está conectada a un emisor óptico para la estimulación 5. El emisor óptico 5 está conectado a través de guíaondas de luz 6 con un receptor óptico 7 que está en contacto con una unidad estimuladora 8 para la generación de señales. La unidad estimuladora 8 para la generación de señales está en contacto con al menos un electrodo 2. En la zona de entrada de los electrodos 2 en el amplificador separador 1 se encuentra un relé 9 o transistor. La unidad 4 está en contacto a través de un conducto 10 con un emisor telemétrico 11 que está en contacto con un receptor telemétrico 12 que se encuentra fuera del aparato que va a implantarse y al que está conectado un medio para la visualización, procesamiento y almacenamiento de los datos 13.

La figura 2a muestra el potencial de acción total de una población de neuronas activa de manera anómala, es decir el número relativo de potenciales de acción producidos por las neuronas (es decir, el número de potenciales de acción producidos por las neuronas dividido entre el número de todas las neuronas de toda la población de neuronas) antes, durante y tras una estimulación. Esta última está constituida por cinco sucesiones de secuencias idénticas separadas mediante cuatro pausas de igual longitud. Cada sucesión de secuencias está constituida por una sucesión de baja frecuencia de tres secuencias. El inicio y el final de una secuencia están caracterizados respectivamente por un trazo vertical. Cada secuencia tiene la misma configuración, es decir, se aplica cada vez en la misma sucesión, de manera separada mediante pausas cortas entre sí, respectivamente un tren de pulsos de alta frecuencia secuencialmente a través de respectivamente tres puntos de contacto. Para los tres puntos de contacto se usa respectivamente el mismo tren de pulsos de alta frecuencia. Las pausas entre los tres trenes de pulsos de alta frecuencia de una secuencia corresponden aproximadamente a un tercio del periodo promedio de la actividad neuronal que va a desincronizarse. La abscisa es el eje temporal en segundos y la ordenada es adimensional.

La figura 2b muestra el potencial de campo local que pertenece al procedimiento de estimulación mostrado en la figura 2a de la población de neuronas activa de manera anómala estimulada. La abscisa es el eje temporal en segundos y la ordenada muestra el potencial de campo local en unidades aleatorias normalizadas con respecto al máximo.

La figura 3 muestra un electrodo de contacto múltiple 2 con los puntos de contacto 14.

Como detectores 3 pueden usarse por ejemplo electrodos epicorticales, electrodos profundos, electrodos cerebrales o electrodos periféricos.

En caso del electrodo 2 se trata de al menos dos hilos, en cuyos extremos se aplica una diferencia de potencial para la estimulación. Los extremos en los que se aplica una diferencia de potencial representan puntos de contacto 14 que se ponen en contacto con el tejido que va a estimularse para estimularlo con estímulos eléctricos. A continuación se denominan puntos de contacto 14. Un electrodo puede disponer de al menos un punto de contacto 14. A continuación, la invención hace referencia a puntos de contacto 14. A este respecto, el número de puntos de contacto 14 no debe coincidir obligatoriamente con el número de electrodos, más bien n+m puntos de contacto 14 pueden estar distribuidos sobre n electrodos. A este respecto m es preferentemente mayor que n. El electrodo 2 es un medio para la aplicación de estímulos.

En otro sentido puede ser también un medio para la medición de señales fisiológicas. Para la medición de las señales fisiológicas pueden usarse básicamente los mismos puntos de contacto 14 a los que se recurren para la estimulación.

Como punto de contacto 14, que se denomina en el mundo científico “stimulation site”, se designa por tanto a continuación una superficie de hilo en el lado del tejido que es adecuado para aplicar un estímulo eléctrico y/o para medir una señal fisiológica.

A este respecto puede tratarse de macro o microelectrodos.

Adicionalmente, pero no obligatoriamente, puede medirse a través del electrodo 2 una diferencia de potencial para determinar una actividad patológica.

En otra forma de realización, el electrodo 2 puede estar constituido también sólo por un hilo individual. En este caso se aplica para la estimulación una diferencia de potencial entre el extremo de este hilo por un lado y una contrapieza metálica por otro lado. En caso de la contrapieza metálica puede tratarse por ejemplo de una carcasa del dispositivo o una parte del mismo u otro electrodo cualquiera u otro objeto metálico que esté conectado de manera análoga al hilo del electrodo 2 con la unidad estimuladora 8.

En otra forma de realización, el electrodo... [Seguir leyendo]

1. Dispositivo que comprende:

-al menos un electrodo (2) y/o al menos una pastilla para la estimulación de neuronas cerebrales que presentan una actividad oscilatoria patológica con una duración de periodo T; -n puntos de contacto (14) que están distribuidos sobre el al menos un electrodo (2) y/o sobre la al menos una pastilla, que emiten señales eléctricas de estimulación al cerebro; y -un control (4) que acciona los puntos de contacto (14) de modo que emiten secuencias de baja frecuencia de trenes de pulsos de alta frecuencia al cerebro,

caracterizado por que

-el control (4) acciona los puntos de contacto (14) de manera que aplican una sucesión de baja frecuencia de

secuencias de trenes de pulsos de alta frecuencia al cerebro, -para cada secuencia se seleccionan m puntos de contacto (14) de los n puntos de contacto (14) por medio de los que se estimula en la secuencia respectiva, y la sucesión en la que se aplican los trenes de pulsos de alta frecuencia por medio de los m puntos de contacto seleccionados (14) , valiendo m ≥ 2 y m < n, -dentro de una secuencia determinada, el desplazamiento temporal entre dos trenes de pulsos de alta frecuencia consecutivos y aplicados por medio de puntos de contacto distintos de los m puntos de contacto seleccionados (14) asciende a T/m, y -dentro de la sucesión de las secuencias se varían los m puntos de contacto (14) y la sucesión en la que se aplican los trenes de pulsos de alta frecuencia por medio de los m puntos de contacto seleccionados (14) de manera determinística y/o estocástica y/o de manera combinada determinística-estocástica.

2. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, en el que las distancias temporales entre secuencias consecutivas se varían de manera determinística y/o estocástica y/o de manera combinada determinística-estocástica.