Johdanto

Glaukooma on silmäsairaus, joka vahingoittaa näköhermoa aiheuttaen näön reunakatoa. Kun vaurio on syntynyt, perinteiset hoidot (kuten silmänpaineen alentaminen) eivät voi palauttaa menetettyä näköä. Tutkijat ovat siksi selvittäneet, voisiko ei-invasiivinen aivojen stimulaatio auttaa parantamaan jäljellä olevaa näköä. Kaksi yleistä menetelmää ovat transkraniaalinen tasavirtastimulaatio (tDCS) ja transkraniaalinen magneettistimulaatio (TMS), jotka kohdistavat heikkoja sähkö- tai magneettipulsseja päänahkaan aivojen toiminnan muokkaamiseksi. Pienissä tutkimuksissa näitä tekniikoita on kokeiltu glaukoomapotilailla selvittääkseen, voidaanko näön käsittelyä (kontrastinäkö, näkökenttäpuutokset jne.) parantaa. Katsauksessamme tarkastelemme näitä pilotti- ja kontrolloituja kokeita, huomioiden elektrodien tai kelojen sijoittelun, stimulaatioasetukset, mitatut näön parannukset ja niiden keston. Käsittelemme myös mahdollisia mekanismeja (kuten aivojen plastisuuden tehostamista tai hermostollisen ”kohinan” vähentämistä) ja hyvien lumekontrolloitujen tutkimusasetelmien tärkeyttä (koska harjoittelu- tai plasebovaikutukset voivat jäljitellä paranemista).

Aivojen stimulaatiotekniikat

tDCS käyttää päänahkaan elektrodien kautta johdettua lievää, jatkuvaa sähkövirtaa. Napaisuudesta riippuen se voi lisätä (anodaalinen) tai vähentää (katodaalinen) aivokuoren kiihottuvuutta. Tyypillisesti toinen elektrodi sijoitetaan kohdeaivoalueen päälle (usein takaraivolohkon näköaivokuorelle), ja toinen elektrodi (referenssi) asetetaan muualle (esim. poskelle tai otsalle). Hoitojaksot kestävät usein 10–20 minuuttia 1–2 mA:n virralla. TMS käyttää lyhyitä magneettipulsseja kelan kautta indusoidakseen sähkövirtoja aivokuoressa. Molemmat menetelmät on käytetty monien aivosairauksien hoidossa; näön osalta niiden tavoitteena on ”tehostaa” jäljellä olevaa näkötoimintaa hyödyntämällä näköratojen plastisuutta.

tDCS glaukoomassa

Glaukoomatutkimuksissa tutkijat ovat yleensä kohdistaneet stimulaation näköaivokuoreen (takaraivolohkoon). Äskettäisessä satunnaistetussa tutkimuksessa potilaat saivat yhden anodaalisen tDCS (a-tDCS) -hoitojakson 2 mA:n virralla 20 minuutin ajan. Anodi asetettiin Oz-pisteeseen (takaraivon keskiviiva) ja katodi poskelle. Tämä yksi hoitojakso paransi vaatimattomasti näkökentän havaitsemistarkkuutta (noin 3–5 %:n parannus korkearesoluutioisessa perimetriassa) verrattuna lumestimulaatioon (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Monifokaaliset visuaaliset herätepotentiaalit (mfVEP) osoittivat myös hieman parempaa signaali-kohinasuhdetta ja nopeampia vasteita a-tDCS:n jälkeen. Nämä parannukset olivat tilastollisesti merkitseviä verrattuna lumestimulaatioon, mutta suuruudeltaan erittäin pieniä, suunnilleen uusintatestauksen vaihtelun luokkaa (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Toisin sanoen näkö parani joissakin testeissä, mutta vain muutamalla prosentilla, mikä ei välttämättä ole havaittavissa jokapäiväisessä elämässä.

Hoitojakson parametrit: Tyypillisissä pilottitutkimuksissa käytettiin yhtä 20 minuutin pituista 1–2 mA:n a-tDCS-hoitojaksoa takaraivoon (Oz). Yhdessä tutkimuksessa kokeiltiin myös vaihtoehtoisia aaltomuotoja (vaihtovirtastimulaatio tACS 10 Hz:llä ja satunnaiskohinastimulaatio tRNS) verrattuna lumestimulaatioon, mutta vain a-tDCS osoitti selvää vaikutusta (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Yksikään tutkimus ei ole käyttänyt erittäin suurta intensiteettiä tai erittäin pitkää kestoa yli 20–30 minuutin.

Näkökyvyn tulokset: Mitattuja tuloksia ovat olleet näkökenttäindeksit (esim. havaitsemistarkkuus tai keskimääräinen puutos perimetriassa) ja joskus kontrastinäkö tai näöntarkkuus. Yllä mainitussa kokeessa a-tDCS tuotti pienen parannuksen havaitsemistarkkuuteen korkearesoluutioisessa perimetriatestissä (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Merkittävää muutosta standardoidussa automatisoidussa perimetriassa (keskimääräinen puutos) ei havaittu, eikä myöskään näöntarkkuudessa. Kontrastinäköä ei aina mitattu glaukoomatutkimuksissa, vaikka muissa silmäsairauksissa tDCS voi tilapäisesti parantaa kontrastikynnyksiä. Glaukooman satunnaistetussa kontrolloidussa tutkimuksessa (RCT) todettiin kriittisesti, että pienet parannukset ”eivät välttämättä ole kliinisesti merkityksellisiä” (pmc.ncbi.nlm.nih.gov).

Vaikutusten kesto: Näissä tutkimuksissa vaikutuksia testattiin välittömästi ennen ja jälkeen stimulaatiojakson. Tässä kokeessa ei raportoitu tuntien ylittävää pitkäaikaista seurantaa, joten on epäselvää, kuinka kauan yhdestä hoitojaksosta saatu hyöty kestää. Muu tutkimus (yleisesti näköhermovaurioista) viittaa siihen, että kaikki parannukset usein häviävät päivien tai viikkojen kuluessa stimulaation päätyttyä (pmc.ncbi.nlm.nih.gov).

TMS ja muut modifikaatiot

TMS: Tähän mennessä on julkaistu vain vähän tutkimuksia toistuvasta TMS:stä (rTMS) nimenomaan glaukooman hoidossa. TMS voi kiihottaa näköaivokuoren neuroneja ja sitä on käytetty kokeellisesti indusoimaan fosfeeneja (valon välähdyksiä) jopa sokeilla henkilöillä. Teoriassa rTMS:ää voitaisiin antaa useissa hoitojaksoissa takaraivolohkoon aivokuoren kiihottuvuuden lisäämiseksi ja mahdollisesti piilevän näkökyvyn paljastamiseksi. Kuitenkaan yksikään hyvin kontrolloitu glaukoomatutkimus ei ole vielä osoittanut selkeitä näön parannuksia TMS:n avulla. (Suurin osa TMS:llä tehdystä näkökenttätutkimuksesta on keskittynyt aivohalvaukseen liittyvään näönmenetykseen pikemminkin kuin glaukoomaan.)

Vaihtoehtoinen sähköstimulaatio: Joissakin kokeissa on käytetty transorbitaalista vaihtovirtastimulaatiota (rtACS), jossa elektrodit asetetaan suljetuille silmäluomille verkkokalvon/näköhermon stimuloimiseksi. Vaikka tämä kohdistuu pääasiassa silmään eikä aivoihin, sitä on yhdistetty aivojen seurantaan. Yhdessä laajassa satunnaistetussa rtACS-tutkimuksessa näköhermovaurion yhteydessä (mukaan lukien monet glaukoomapotilaat), koehenkilöt saivat 10 päivittäistä 50 minuutin hoitojaksoa. Sekä oikeaa stimulaatiota saaneet että lumeryhmät paransivat näkökenttäänsä rutiinitestauksessa, rtACS-ryhmässä oli hieman suurempi keskimääräinen parannus (mediaani ~41,3 % vs 29,3 % havaitsemisen lisäys (pmc.ncbi.nlm.nih.gov)). Ero ei saavuttanut tilastollista merkitsevyyttä päätuloksessa (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Mielenkiintoista on, että kahden kuukauden seurannassa havaittiin vaatimaton ryhmien välinen etu yhdessä mittauksessa (staattisen perimetrian herkkyys), joka suosi rtACS:ää (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Toisin sanoen tämä viittaa jonkinlaiseen pitkäkestoiseen hyötyyn, mutta suurin osa parannuksista havaittiin myös lumeryhmässä, mikä viittaa oppimis- tai plasebovaikutuksiin. Kirjoittajat totesivat, että rtACS näyttää ”osittain palauttavan näön” edistämällä aivojen plastisuutta (pmc.ncbi.nlm.nih.gov), mutta kokonaisuutena kliininen vaikutus oli lievä.

Tutkimustulokset – hyödyt ja rajoitukset

Tutkimuksissa näön paraneminen on yleensä ollut vaatimatonta ja lyhytkestoista. Esimerkiksi edellä mainituissa transkraniaalisissa kokeissa kontrastinäkö ei muuttunut merkittävästi, ja näkökentän parannukset olivat vain muutaman prosenttiyksikön korkeampia kuin lähtötasolla. Potilaat harvoin huomaavat tällaisia pieniä muutoksia. Useimmat raportit kuvaavat välittömiä stimulaation jälkeisiä parannuksia, mutta pitkäkestoisuudesta on vähän todisteita. rtACS-kokeessa pieni näkökentän parannus säilyi kahden kuukauden kohdalla yhdessä mittauksessa (pmc.ncbi.nlm.nih.gov), mutta monet muut mittaukset heikkenivät. Yhden hoitojakson tDCS-vaikutusten odotetaan myös häipyvän ilman toistuvia jaksoja.

Lisäksi plasebovaikutukset ovat tärkeitä. Jotkut tutkimukset havaitsivat, että näkötestit paranivat jopa lume- (epäaktiivisella) stimulaatiolla (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Tästä syystä suuremmassa kokeessa havaittiin 29 %:n parannus lumeryhmän vastaajilla. Äskettäin tehty katsaus ei-invasiivisesta stimulaatiosta eri silmäsairauksissa totesi, että pienet keskimääräiset hyödyt (näöntarkkuudessa, näkökentän havaitsemisessa jne.) voivat osittain heijastaa plasebo- tai harjoitteluvaikutuksia (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Toisin sanoen ”aktiivinen” stimulaatio ylitti lumestimulaation suorituskyvyn usein vain hyvin pienellä marginaalilla, ja joskus lumestimulaation parannukset olivat yhtä suuria. Tämä epävarmuus tarkoittaa, että meidän on tulkittava varhaisia pilottituloksia varovaisesti.

Mahdolliset mekanismit

Jos aivojen stimulaatio todella parantaa näköä, miten se voisi toimia? Yksi ajatus on aivokuoren plastisuus: näköaivokuori voi vahvistaa heikkoja ratoja ja paljastaa ”varmuuskopion” piirejä silmävamman jälkeen. Stimulaatio voisi lisätä kasvutekijöiden tasoja tai muuttaa välittäjäaineita, helpottaen aivojen sopeutumista (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Esimerkiksi anodaalisen tDCS:n uskotaan depolarisoivan neuroneja hieman, mikä mahdollisesti parantaa synaptista plastisuutta näköalueilla. Toinen ajatus on kohinan vähentäminen: rappeutuvassa näössä silmästä tulevat jäljellä olevat signaalit voivat olla hautautuneina ”hermostolliseen kohinaan”. Jotkut tutkimukset (muissa verkkokalvosairauksissa) viittaavat siihen, että kohinan vähentäminen voi nopeasti parantaa havaitsemista. Esimerkiksi yksi tutkimus proliferatiivisessa diabeettisessa retinopatiassa havaitsi, että katodaalisen tDCS:n (joka voi estää hyperaktiivisia neuroneja) soveltaminen paransi visuaalisia tehtäviä. Kirjoittajat ehdottivat, että tDCS todennäköisesti alensi satunnaisen hermoaktiivisuuden tasoa, selventäen siten varsinaista visuaalista signaalia (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Vastaavasti, jos glaukoomassa eloon jääneet verkkokalvon gangliosolut ovat kohinaisia, tDCS voisi auttaa ”vaimentamaan” tätä kohinaa ja parantamaan kontrastia tai näkökentän herkkyyttä.

Toisaalta jotkut vaikutukset eivät välttämättä ole fysiologisia lainkaan. Stimulaatio voi lisätä valppautta tai plaseboaistimuksen ”jotakin tapahtuu”, mikä voi parantaa testisuoritusta. Näköhermon stimulaatiokokeessa todettiin, että suuri osa virrasta kulkee itse asiassa verkkokalvon ja näköhermon läpi, ei syvälle aivokuoreen (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Nämä kirjoittajat väittävät kuitenkin muutoksia aivojen synkronoinnissa (EEG-rytmeissä näköalueilla) hoidon jälkeen, mutta on vaikea sulkea pois epäspesifisiä vaikutuksia. Näiden mahdollisuuksien erottamiseksi tulevissa tutkimuksissa on yhdistettävä aivomittauksia (kuten EEG tai fMRI) näkötesteihin.

Tulevaisuuden tutkimukset – tiukkuuden parantaminen

Tähänastisten vaatimattomien ja vaihtelevien tulosten vuoksi tulevat kokeet on suunniteltava huolellisesti. Keskeisiä elementtejä ovat:

- Satunnaistettu lumekontrolloitu asettelu: Jokaisella oikeaa stimulaatiota saavalla ryhmällä on oltava lumekäsittely, joka jäljittelee tuntemusta (esim. lyhyt virran nousu, mutta ei jatkuvaa stimulaatiota). Sekä potilaat että tutkijat tulisi maskata. Tämä on ratkaisevan tärkeää oppimisen ja plasebon huomioimiseksi.
- Useita hoitojaksoja: Yksittäiset jaksot antavat vain lyhytkestoisia vaikutuksia. Kokeissa tulisi testata toistuvia jaksoja (esimerkiksi päivittäin 1–2 viikon ajan), koska neuroplastiset muutokset vaativat usein toistoa. VIRON-tutkimuksessa tehdään 10, kukin 25 minuutin hoitojaksoa glaukoomaan (pubmed.ncbi.nlm.nih.gov).
- Objektiiviset tulokset: Käytä standardoituja näkötestejä, kuten automatisoitu perimetria (keskimääräinen puutos, kokonaispoikkeama), kontrastinäkötauluja ja jopa elektrofysiologiaa (VEP tai EEG) toissijaisina mittauksina. Korkearesoluutioinen perimetria voi havaita pieniä muutoksia, mutta tulosten on ylitettävä normaali testin vaihtelu. Potilasraportoituja näkökyselyitä sisällyttäminen voi arvioida todellista vaikutusta.
- Seurantakäynnit: Kestävyyden arvioimiseksi näkö tulisi testata uudelleen viikkoja viimeisen stimulaation jälkeen. Jos hyödyt kestävät, näkökentän (tai -tarkkuuden) tulisi olla parempi kuin lähtötaso seurannassa.
- Neurokuvantaminen / fysiologia: Yhdistäminen funktionaaliseen MRI:hen tai EEG:hen voi osoittaa, muuttuvatko aivojen näköverkot stimulaation jälkeen. Esimerkiksi voitaisiin tehdä fMRI visuaalisten ärsykkeiden esittämisen aikana ennen ja jälkeen hoidon, tai mitata näköalueiden lepotilan yhteyksiä. Tämä auttaa varmistamaan, että havaintojen muutoksilla on hermostollinen vastine, ja voi erottaa plastiset muutokset pelkästä testiharjoittelusta.

Tällaiset tiukat kokeet selventävät, auttaako aivojen stimulaatio todella glaukoomaa vai onko kyseessä vain plasebon kaltainen vaikutus. Siihen asti tDCS ja TMS ovat lupaavia tutkimustyökaluja, mutta todistamattomia hoitoja potilaille.

Johtopäätös

Yhteenvetona, glaukooman aivojen stimulaation pilottitutkimukset raportoivat pienistä parannuksista näkökenttätesteissä tai kontrastitehtävissä, mutta nämä ovat usein samankaltaisia kuin lume-stimulaatiolla havaitut parannukset (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Äskettäisessä satunnaistetussa tutkimuksessa havaittiin, että yksi takaraivolohkon a-tDCS-hoitojakso tuotti vain muutaman prosentin paremman havaitsemistarkkuuden kuin lumestimulaatio (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Suurempi näköhermon tutkimus osoitti joitakin näkökentän parannuksia usean päivän transorbitaalisen virran jälkeen, mutta ero lumestimulaatioon verrattuna ei ollut tilastollisesti merkitsevä välittömästi hoidon jälkeen (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Näiden parannusten raportoitu ”kestävyys” vaihtelee; yksi koe havaitsi pienen edun todelliselle stimulaatiolle 2 kuukauden kohdalla yhdessä mittauksessa (pmc.ncbi.nlm.nih.gov), mutta useimmat vaikutukset eivät kestäneet.

Mekaanisesti parannukset voisivat heijastaa todellisia neuroplastisia muutoksia – aivojen uudelleenjärjestymistä hyödyntämään paremmin jäljellä olevia verkkokalvon signaaleja (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) – tai yksinkertaisesti poikkeavan hermostollisen kohinan vähenemistä (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Vaihtoehtoisesti motivaatio- tai plasebovaikutukset voivat selittää joitakin parannuksia. Nykyinen näyttö on vielä alustavaa. Tuleva tutkimus tarvitsee hyvin kontrolloituja, toistuvia hoitojaksoja sisältäviä kokeita, joissa käytetään objektiivisia mittauksia ja aivokuvantamista, jotta voidaan lopullisesti todistaa, voivatko tDCS tai TMS auttaa glaukoomapotilaita.