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jueves, 17 de febrero de 2011

Científicos de Mayo Clinic desarrollan dispositivo WINCS para medir neuroquímicos durante estimulación cerebral profunda


Los científicos de Mayo Clinic llegaron a la conclusión de que a través de la estimulación cerebral profunda un Wireless Instantaneous Neurotransmitter Concentration System (Sistema inalámbrico e instantáneo de concentración neurotransmisora, WINCS) es capaz de detectar y medir los niveles de serotonina en el cerebro. Los resultados plantean que las futuras mediciones de la serotonina posiblemente permitirán establecer el mecanismo terapéutico de la estimulación cerebral profunda sobre las enfermedades psiquiátricas. El estudio se publicó en la edición de septiembre de 2010 de la revista de Neurocirugía.
Anteriormente, los científicos ya habían descubierto, también mediante la estimulación cerebral profunda, que el WINCS detectaba y medía los niveles de dopamina en el cerebro.
El trastorno depresivo mayor es la segunda afección más discapacitante en el mundo desarrollado y, en Estados Unidos, su prevalencia en la vida de una persona es de 17 por ciento. La serotonina es un neurotransmisor cerebral que se supone desempeña una función importante en el control de la depresión. La estimulación cerebral profunda permite a los neurocirujanos ayudar a los pacientes que padecen temblor esencial, la enfermedad de Parkinson, trastornos del movimiento y ahora, gracias a este estudio, trastornos psiquiátricos.
"A fin de entender mejor el mecanismo de la estimulación cerebral profunda, en un estudio anterior se creó el WINCS, un nuevo dispositivo que mide con éxito y segundo a segundo los niveles de neurotransmisores como la dopamina y la norepinefrina", explica el Dr. Kendall Lee, uno de los neurocirujanos de Mayo Clinic . "En este experimento, quisimos medir la serotonina, muy importante en el mecanismo de la depresión y su tratamiento. El estudio revela que el WINCS puede medir la serotonina, a través de una tecnología llamada voltametría cíclica con exploración de alta velocidad, que consiste en un método electroquímico capaz de medir la serotonina en tiempo real dentro de un cerebro vivo".
Para este estudio, los científicos colaboraron con la División de Ingeniería de Mayo Clinic y con el Dr. Paul Garris de la Universidad Estatal de Illinois, quien ayudó con el diseño y pruebas del dispositivo WINCS. "Logramos utilizar el método de laboratorio para detección neurotransmisora y crear un dispositivo miniatura, inalámbrico y controlado por computador que permite detectar lo que ocurre en tiempo real", comenta el Dr. Kevin Bennet, presidente de la División de Ingeniería de Mayo Clinic. "Tomamos la técnica de la voltametría cíclica con exploración de alta velocidad, creamos un sistema de control e información de tiempo real y lo convertimos en algo que puede utilizarse tanto en animales como en humanos".
Si bien el estudio se realizó en animales, el Dr. Lee está seguro de que la tecnología tendrá éxito en los humanos. "Ahora, con este dispositivo se puede medir la serotonina en tiempo real y, por lo tanto, esperamos que en un futuro próximo sea posible emplear el WINCS para medir la serotonina en el cerebro humano", añade.
"Lo importante es que si se puede medir la serotonina, quizás sea posible modularla. Eso abre las puertas hacia otras áreas todavía más fascinantes de la medicina. Una tecnología como la del WINCS, en lugar de sólo diagnosticar o medir neurotransmisores, puede aplicarse como medio terapéutico para regular con mayor precisión los niveles de los neurotransmisores cerebrales", señala el Dr. Lee.

Mayo Clinic Researchers Measure Serotonin Levels Using a Novel Device Called WINCS
Mayo Clinic researchers have concluded that, through deep brain stimulation, a Wireless Instantaneous Neurotransmitter Concentration System (WINCS) can detect and measure serotonin levels in the brain. The findings suggest that in the future such measurements of serotonin may help establish a therapeutic mechanism of deep brain stimulation for psychiatric disease. This study was published in the September 2010 issue of the Journal of Neurosurgery.
Previously, the researchers found, also through deep brain stimulation, that WINCS detected and measured dopamine levels in the brain.
Major depressive disorder is the second most disabling condition in the developed world, with lifetime prevalence in the United States of 17 percent. Serotonin is a neurotransmitter in the brain that is thought to play a key role in controlling depression. Using deep brain stimulation, neurosurgeons can help patients with essential tremor, Parkinson's disease, movement disorders, and now, based on this study, psychiatric disorders.
"In a previous study, in order to better understand the mechanism of deep brain stimulation, we created WINCS, a new device that successfully measured such neurotransmitter levels as dopamine and norepinephrine on a second-by-second basis," says Kendall Lee, M.D., Ph.D., a Mayo Clinic neurosurgeon. "In this experiment, we wanted to try to measure serotonin, which is very important in the mechanism of depression and its treatment. This study shows that WINCS can measure serotonin with a technology called fast-scan cyclic voltammetry, which is an electrochemical method of being able to measure serotonin in real time in the living brain."
For this study, researchers collaborated with Mayo Clinic's Division of Engineering and Paul Garris, Ph.D., at Illinois State University, who helped design and test the WINCS device. "We were able to take the laboratory method of neurotransmitter detection and create a miniaturized, wireless, computer-controlled device that allowed the detection to occur in real time," says Kevin Bennet, chair, Mayo Clinic's division of Engineering "We took the technique of fast-scan cyclic voltammetry, created real-time control and reporting, and converted it into something that can be used in animals and humans."
While the study was conducted on animals, Dr. Lee is confident that the technology will be successful in humans. "Using this device, we can now do real-time serotonin measurement, so we're hopeful that in the near future we're able to use WINCS to measure serotonin in the human brain," he says.
"What is significant is that if we can measure serotonin, perhaps we can modulate it. This opens the door for even more exciting areas of medicine. By having technology such as WINCS, rather than just diagnosing or measuring neurotransmitters, you can use this as a therapeutic tool to more precisely regulate brain neurotransmitter levels," says Dr. Lee.

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