التحفيز الكهربي للدماغ

التحفيز الكهربي للدماغ  ويشار إليه أيضًا باسم تحفيز الدماغ البؤري وهو نوع من أنواع  العلاج بالكهرباء و يستخدم في البحث العلمي وطب الأعصاب السريري لتحفيز عصب أو  الشبكة العصبية الدماغ عن طريق استثارة مباشرة أو غير مباشرة للغشاء الخلوي باستخدام تيار كهربائي، تستخدم هذه التقنية في البحث العلمي أو العلاج.

التاريخ

تم استخدام التحفيز الكهربي للدماغ أول مرة في النصف الأول من القرن التاسع عشر بواسطة عدد من الباحثين البارزين مثل لويجي رونالدو (1773-1831) و جان بيير فلورنس (1794–1867)، لدراسة التناظر في وظيفة نصفي الدماغ، وذلك عقب اكتشاف الفيزيائي الإيطالي لويجي جلفاي (1737 – 1798) أن الأعصاب و العضلات قابلة للاستثارة كهربائيًا.
قام كل من الباحث إدوارد هيتزيغ (1838-1907)، غوستاف فريتسش (1838-1927)، ديفيد فيرير (1842-1928) و فريدريش غولتز (1834-1902) بفحص القشرة الحركية في الحيوانات وذلك بإثارة سطح القشرة المخية عن طريق تحفيز الدماغ،
و قام كل من أخصائي طب وجراحة الأعصاب روبرتس بارثولو (1831-1904) و  فيدور كراوس (1857- 1937)  بعمل تحفيز كهربي  للقشرة المخية البشرية .
وفي القرن الذي يليه تطورت التقنية عقب اكتشاف جراحة التوضيع التجسيمي للدماغ   بواسطة جراح الأعصاب البريطاني البارز فيكتور هورسلي (1857 – 1916)،  وأيضا عقب  تطور  الزرع الكهربائي  عن طريق عالم الفيسولوجيا العصبية السويسري فالتر رودلف هس (1881-1973)  و  خوسيه رودريغيز (1915-2011) و علماء أخرين، وذلك باستخدام أقطاب كهربية مصنوعة من سلك مستقيم معزول تم إدراجه بعمق في دماغ حيوانات حرة التصرف مثل القطط و القرود، استخدم هذه الطريقة دكتور  جيمس أولدز (1922-1976) وزملاء أخرون لاكتشاف منح التحفيز الدماغي  و مركز المتعة. كما استخدم  جراح الأعصاب الأمريكي الكندي ويلدر جرافيز بنفيلد  (1891-1976)  والزملاء في مستشفى ومعهد مونتريال للأعصاب تحفيز كهربي على نطاق واسع لقشرة الدماغ  في مرضى أعصاب مستيقظين لفحص  أنيسان القشرة الحركي والحسي ( تمثيل الجسد  في قشرة الدماغ وفقا لتوزيع الأقطار الحسية والحركية).
ظل التحفيز الكهربي للدماغ (EBS) مترابط لا ينفصل أثناء عمل دكتور  روبرت قالبرايث جوستين  و دكتور خوسيه رودريغيز، و دكتور ويلدر جرافيز بنفيلد.  ومن المثير أنه خلال دراسات التوضع الدماغي لم يستطع  جراح الأعصاب Penfield  أن يستنبط ردود الفعل العاطفية في البشر سواء عن طريق الصرع التلقائي أو التحفيز الكهربي  لسطح القشرة الدماغية؛ و سجل عالم  الفيسيولوجيا العصبية دكتور خوسيه رودريغيز بعض الاستثناءات لهذه القاعدة  على النقيض، أظهر EBS عند الزرع العميق للأقطاب في مناطق محددة من الدماغ  (التحفيز العميق للدماغ DBS) كل ٍمن رد فعل الكره والمتعة وذلك عند إجراء تجارب على الإنسان والحيوان كما ورد سابقا .
لقد أحدث EBS رد فعل حركي و طقسي للاستشاطة الكاذبة عند تحفيز المنطقة الأمامية من الهايبوثلاموس (تحت المهاد)  في القطط ،  كما أظهر أيضا  مقومات سلوكية وعاطفية  لاستشاطة حقيقية في  حيوانات التجارب عند عمل تحفيز في الهايبوثلاموس الجانبي و عند عمل تحفيز لمناطق متنوعة و عميقة في الدماغ البشرية.  وأسفر إجراء EPS  على مرضى الصرع ظهور نوبة متوهجة على سطح الدماغ بالإضافة إلى عدوانية مرضية و استشاطة عند  تحفيز اللوزة المخية.

العملية

أظهر الفحص المجهري ذو الاستثارة ثنائية الفوتون أن التحفيز المجهري أدى لتنشيط عددًا قليلًا من الخلايا العصبية حول القطب الكهربي، حتى عند استخدام تيارات كهربية صغيرة (منخفضة تصل إلى 10  ميكرو أمبير)  وبمساحة بُعد تقدر بأربعة مليمتر،  يحدث هذا دون تخصيص الخلايا العصبية الأكثر قربا من طرف القطب الكهربي وذلك عند تنشيط الخلايا العصبية التي تم تحديدها سواء كانت تحتوي أو لا تحتوي على محور عصبي أو زائدة شجرية و التي تمر ضمن دائرة نصف قطرها 15 ميكرومتر  بجانب طرف القطب الكهربي. وعند زيادة التيار الكهربي يزيد حجم المنطقة المحيطة بطرف القطب المسبب  في تنشيط المحور العصبي والشجيرة العصبية، وبهذا يزيد عدد الخلايا العصبية المفعلة.  على الأرجح يكون التنشيط بسبب إزالة الاستقطاب المباشر أكثر من التنشيط المشبكي .

التطبيقات العلاجية

أمثلة على EBS  العلاجي
التحفيز الكهربي للجمجمة (CES)
التحفيز العميق للدماغ (CES)
التحفيز المباشر عبر الجمجمة (tDCS)
المعالجة بالتخليج الكهربائي (ECT)
التحفيز الكهربي ذو مجال مغناطيسي منخفض (LFMS)
التحفيز الكهربي الفعال (FES)
علاج النوبة المغناطيسي (MST)
تحفيز العصب المبهم (VNS)
التحفيز الكهربائي العميق عبر الجمجمة
ربما تؤدي التيارات الكهربائية القوية إلى حدوث ضرر موضعي في الأنسجة العصبية، بدلا من التحفيز العكسي الفعال. تم استخدام هذه الخاصية كعلاج في عمليات جراحة الأعصاب مثل علاج مرض باركنسون، الصرع البؤري و الجراحة النفسية. وفي  بعض الأحيان يُستخدم نفس القطب الكهربائي في  الدماغ لإيجاد المهام المعتلة، قبل تمرير تيار الآفة (التخثير الكهربي).