Elektrokonvulsiv terapi har et PR-problem. Behandlingen, som sender elektriske strømmer gjennom hjernen for å indusere et kort anfall, har barbariske, umenneskelige konnotasjoner - for eksempel ble det fremstilt som en sadistisk straff i filmen Gjøkeredet. Men for pasienter med depresjon som ikke blir bedre med medisiner, kan elektrokonvulsiv terapi (ECT) være svært effektiv.

Studier har funnet at rundt 50% til 70% av pasienter med alvorlig depressiv lidelse se symptomene deres forbedres etter et ECT-kurs. Til sammenligning, medisiner rettet mot å endre hjernens kjemi hjelpe bare 10% til 40% av depresjonspasienter.

Likevel, selv etter mange tiår med bruk, vet ikke forskere hvordan ECT endrer hjernens underliggende biologi. Bradley Voytek, en nevrovitenskapsmann ved University of California, San Diego, sa at en psykiater en gang fortalte ham at terapien "starter hjernen på nytt" - en forklaring han fant "virkelig utilfredsstillende."

Nylig paret Voytek og hans samarbeidspartnere sin forskning på hjernens elektriske mønstre med pasientdata for å utforske hvorfor indusering av anfall har antidepressive effekter. I to studier publisert i fjor høst, observerte forskerne at ECT og en relatert anfallsbehandling økte ustrukturert bakgrunnsstøy gjemmer seg bak veldefinerte hjernebølger. Nevrovitenskapsmenn kaller denne bakgrunnsstøyen "aperiodisk aktivitet."

Forfatterne foreslo at induserte anfall kan bidra til å gjenopprette hjernens balanse mellom eksitasjon og hemming, noe som kan ha en generell antidepressiv effekt.

"Hver gang jeg snakker med noen som ikke er i dette feltet om dette arbeidet, er de som:" Gjør de det fortsatt? Bruker de fortsatt elektrosjokk? Jeg trodde det bare var i skrekkfilmer," sa Sydney Smith, en doktorgradsstudent i nevrovitenskap i Voyteks laboratorium og den første forfatteren av de nye studiene. "Å håndtere stigmaet rundt det har blitt enda mer en motivasjon for å finne ut hvordan det fungerer."

For omtrent åtte år siden slo Voytek seg sammen med psykiateren Maryam Soltani, også ved University of California, San Diego, og hennes kolleger, som samlet inn elektroencefalogramdata om pasienter som gjennomgikk ECT for diagnostisert alvorlig depressiv lidelse. Forskerne festet elektroder foran på pasientenes hode for å måle hjernens elektriske effekt før og etter ECT-behandling.

Tiår med elektroencefalogramstudier har vist at en sunn hjernes elektriske effekt produserer mønstre av repeterende svingninger, eller hjernebølger. For eksempel har alfabølger, med frekvenser på 8 til 12 hertz, en tendens til å vises under dyp avslapning eller søvn. Tidligere forskning som koblet alfabølger med depresjon førte til at Soltani og Voytek opprinnelig antok at ECT påvirker alfabølger. Hvis det er sant, vil det også bidra til å forklare hvorfor ECT har en tendens til det sakte visse frekvenser i elektroencefalogramutgangen.

Men en foreløpig analyse av de to første pasientene viste noe annerledes: en markant økning i aperiodisk aktivitet eller "bakgrunnsstøy" som kommer fra hjernen.

Denne bakgrunnsstøyen har vært et hett tema for Voyteks lab de siste årene. I stedet for å fokusere på ordnede hjernebølger, som alfabølger, som dukker opp ved kjente frekvenser, studerer Voytek den uordnede uklarheten i mellom. Selv om aperiodisk aktivitet ikke genererer noe åpenbart mønster på et elektroencefalogram, har gruppen hans utviklet statistiske verktøy som avslører dens underliggende struktur. Det er denne aperiodiske strukturen som forskerne observerte i Soltanis ECT-pasientdata.

I et første studie av ni pasienter, publisert i november 2023 i Oversettelsespsykiatri, rapporterte forskerne at aperiodisk aktivitet økte etter ECT. Så, i en medfølgende studie, nevroforskerne taklet større datasett tidligere samlet inn fra 22 pasienter mottar ECT og 23 pasienter mottar magnetisk anfallsterapi, som bruker magnetiske felt i stedet for elektriske strømmer for å indusere anfall. Disse analysene fant også at aperiodisk aktivitet hadde en tendens til å øke etter terapiene.

Aperiodisk aktivitet antas å relatere til balansen mellom eksitasjon og hemming i hjernen. Når et nevron mottar et signal fra et annet nevron, vil det enten bli begeistret eller hemmet - det vil si enten mer eller mindre sannsynlighet for å skyte. I 2017 publiserte Voytek og samarbeidspartnere en studie i tidsskriftet NeuroImage som antyder at aperiodisk aktivitet reflekterer hemmende prosesser.

Koblingen mellom aperiodisk aktivitet og hemming trenger mer oppfølgingsforskning. Likevel, da forskerne la dette funnet sammen med sin nye kliniske forskning, postulerte de at anfallsterapiene kunne hemme noen grupper av nevroner, og at hemming kan vise seg som en økning i aperiodisk aktivitet på elektroencefalogrammet.

Forfatterne spekulerte i at den hemmende effekten ved ECT kunne være assosiert med en reduksjon i depresjonssymptomer. "ECT kan lindre depressive symptomer ved å gjenopprette sunne nivåer av hemming i frontale cortex," skrev Smith og kolleger i sin første ECT-studie fra november 2023.

Forskerteamet designet ikke disse eksperimentene for å vise en sammenheng mellom aperiodisk aktivitet og depresjon. Det er mulig at forbindelsen eksisterer, men "å bevise at det er et helt annet spill," sa K. Ranga Rama Krishnan, seniorrådgiver for administrerende direktør for Rush University System for Health i Chicago. Krishnan, som brukte flere tiår på å føre tilsyn med et program som inkluderte ECT ved Duke University, var ikke involvert i studiene.

For å bevise det definitivt, ville forskerne trenge å studere en mye større pasientpopulasjon, sa Krishnan, og utføre en bevisst eksperimentell design. Likevel er disse papirene "et skritt i riktig retning," sa han.

En annen viktig takeaway er at de elektriske og magnetiske versjonene av terapiene genererte lignende endringer i aperiodisk aktivitet, sa Sarah Lisanby, direktør for den ikke-invasive nevromodulasjonsenheten ved National Institute of Mental Health, som ikke var involvert i forskningen. Det antyder at det ikke er de elektriske feltene i ECT som lindrer symptomer på depresjon, men snarere det induserte anfallet, sa hun.

Lisanbys nyere forskning viser at magnetisk anfallsbehandling er like effektiv som ECT og har færre og mindre alvorlige bivirkninger. Men mens ECT er vanlig tilgjengelig i kliniske omgivelser, har magnetisk anfallsterapi ikke blitt godkjent av Food and Drug Administration og er kun tilgjengelig i sammenheng med forskningsstudier.

Smith og Voytek ser for seg at hvis resultatene holder stand i fremtidige studier, kan aperiodisk aktivitet bli en beregning som en dag hjelper leger å forutsi hvilke pasienter som vil ha mest nytte av disse behandlingene. Mens ECT for tiden er "som en slegge" i sin rå levering til hjernen, kan det å studere mekanismene til slutt føre til en mer presis, mindre stressende og mer komfortabel versjon av den, sa Voytek.

Utover kliniske anvendelser kan denne forskningslinjen hjelpe pasienter å forstå hva som skjer i hjernen under ECT og hvorfor de kan ha nytte av det. "I det minste en del av den samtalen om risikoen og fordelene ved å motta denne behandlingen kan være som "Og det er dette vi prøver å endre i hjernen din," sa Smith.

For en pasient, la hun til, ville den slags forklaring være bedre enn å sammenligne behandlingen med "en tilbakestillingsknapp."