Стимуляция мозга электрическим током оказалась действенным средством против переедания и ожирения. Это выяснили американские ученые, которые работали с двумя пациентками с компульсивным перееданием. У них активировали током область мозга, которая отвечает за тягу к еде — и в результате женщины начали контролировать потребление пищи и потеряли несколько килограммов. Исследование опубликовано в журнале Nature Medicine.
Компульсивное переедание — это патологическая форма пищевого поведения, при которой теряется контроль над количеством употребляемой пищи. При этом человек не ест бесконтрольно все время, а переедает эпизодами, но и это часто приводит к ожирению. Лечение такого ожирения, даже агрессивными методами вроде удаления части желудка или шунтирования, малоэффективно. Ученые считают, что дело в том, что подобные операции не борются с причиной болезни, которая может крыться в работе сигнальных путей мозга.
Потенциально ответственную за переедание область уже нашли у мышей: когда животные ждали вознаграждение в виде жирной пищи, у них увеличивалась мощность низкочастотных колебаний в вентральной части полосатого тела — прилежащих ядрах. Эта область играет важную роль в формировании мотивации, отвращения и зависимости. После высокочастотной стимуляции прилежащих ядер у мышей эпизоды переедания исчезали на долгое время.
Группа ученых из Стэндфордского и Пенсильванского университетов во главе с Кейси Халперн (Casey H. Halpern) решили проверить, сработает ли такая терапия и у людей. Для своего исследования ученые пригласили двух пациенток с компульсивным перееданием и ожирением III степени.
В первой части исследования авторы работы записывали мощность колебаний в прилежащих ядрах у испытуемых в лабораторных условиях. Пациенткам предлагали еду со шведского стола, заполненного высококалорийными блюдами, чтобы вызвать эпизод переедания. Одновременно с началом срыва ученые снимали активность мозга в области прилежащих ядер. У обеих женщин во время срыва увеличивалась низкочастотная (2-8 герц) активность левого вентрального прилежащего ядра. Также ученые записывали активность мозга при обычном приеме пищи без стимулов в виде еды, которая вызывала срывы. В таком эксперименте активность прилежащих ядер не появлялась. Также исследователи не обнаружили статистически значимых изменений ни в одном другом частотном диапазоне (p > 0,05).
Затем аналогичную оценку провели уже не в лаборатории, а в реальных условиях. У пациенток снова снимали показатели активности мозга во время и вне эпизодов переедания. Срывы, как и в лабораторных условиях, были связаны с активностью прилежащего ядра. В контрольные периоды и в периоды голода эта область была неактивна.
Анализ активности левого и правого прилежащих ядер показал увеличение низкочастотных колебаний во время эпизода переедания по сравнению с голодом и контрольными периодами у пациентки 1 (сверху, левое ядро: 0,21 ± 0,11 В2/Гц, правое ядро: 0,16 ± 0,06 В2/Гц, n = 10 событий) и пациентки 2 (снизу, левое ядро: 0,58 ± 0,14 В2/Гц, правое ядро: 0,21 ± 0,07 В2/Гц, n = 71 событие)
Shivacharan et al. / Nature Medicine, 2022
Потом для каждой пациентки ученые провели глубокую высокочастотную стимуляцию через электроды, имплантированные в правое и левое прилежащие ядра. Стимуляцию проводили на частоте 125 герц двумя импульсами по пять секунд в течение нескольких месяцев. Исследователи выбрали эту частоту, поскольку она уже используется на практике, например при лечении эпилепсии. Кроме того, уже известно, что только высокочастотная стимуляция может подавить низкочастотные колебания. Стимуляция высокими частотами происходила примерно 400 раз в день при каждом появлении нежелательной активности в прилежащих ядрах, при этом для стимуляции был поставлен дневной предел — активировать высокочастотные колебания не более 700 раз.
Модель области прилежащих ядер для имплантации электродов на основе данных МРТ у пациентки 1 (слева) и пациентки 2 (справа)
Shivacharan et al. / Nature Medicine, 2022
Спустя полгода у обеих пациенток снизилась частота эпизодов переедания более чем на 80 процентов по сравнению с исходным уровнем. Уменьшилась и тяжесть этих срывов, оцененная по шкале силы эпизодов компульсивного переедания. Также за время эксперимента женщины похудели на несколько килограмм.
Частота переедания с потерей контроля по оценкам испытуемых (a), тяжесть этих срывов (b), частота объективных случаев компульсивного переедания (c), вес (d) и индекс массы тела (e) у пациенток в начале исследования и спустя 6 месяцев после терапии
Shivacharan et al. / Nature Medicine, 2022
В следующих исследованиях ученые планируют увеличить выборку пациентов, чтобы понять всегда ли такая стимуляция мозга будет эффективной, поскольку имплантируемые электроды стоят дорого, а значит, терапия должна быть экономически оправдана.
Применение глубокой стимуляции мозга может помочь и при других нарушениях работы мозга, например, при болезни Паркинсона. Мы рассказывали, как такая стимуляция облегчила симптомы этого заболевания у мышей.