Dois novos modelos podem resolver um problema que há muito frustra milhões de pessoas com epilepsia e os médicos que as tratam: como encontrar precisamente onde as convulsões se originam para tratar exatamente essa parte do cérebro.

Ao ajudar os cirurgiões a decidir se e onde operar, as ferramentas desenvolvidas pelos pesquisadores da Universidade Johns Hopkins e recentemente detalhadas na revista Brain , podem ajudar os pacientes a evitar cirurgias arriscadas e muitas vezes ineficazes, bem como internações hospitalares prolongadas.

"Estes são pacientes carentes", disse Sridevi V. Sarma , diretor associado do Instituto Johns Hopkins de Medicina Computacional e chefe do Laboratório de Sistemas de Controle Neuromédico . "Queremos que as cirurgias corram bem, mas também queremos evitar cirurgias que podem nunca correr bem."

Usando equações baseadas em aprendizado de máquina e cálculo para revelar padrões na atividade cerebral, os modelos identificam onde as convulsões começam no cérebro. E eles fazem isso em apenas alguns minutos.

Normalmente, os pacientes passam de cinco a 14 dias hospitalizados com eletrodos presos à cabeça, enquanto os médicos esperam que eles tenham uma convulsão para que os cirurgiões possam mapear o cérebro, identificar o ponto problemático e planejar como removê-lo.

"Este é um novo paradigma", disse Joon-Yi Kang , neurologista do Hospital Johns Hopkins, coautor dos estudos. "Estamos obtendo mais informações sobre redes cerebrais específicas. Não estamos esperando que as convulsões aconteçam."

Mais de 65 milhões de pessoas no mundo têm epilepsia, uma condição que as torna três vezes mais propensas a morrer. Embora a maioria dos pacientes responda à medicação, cerca de 30% têm epilepsia resistente a medicamentos. Duas opções de tratamento estão disponíveis para eles: um dispositivo implantado no cérebro para interromper as convulsões com estimulação ou cirurgia para remover ou desconectar as regiões do cérebro onde as convulsões se originam.

Pior ainda, a cirurgia só é eficaz na metade dos casos porque é muito difícil identificar onde as convulsões começam, disse Sarma.

"Se você encontrar essa zona e tratá-la com eficácia, é uma virada de jogo - é um tratamento que muda a vida desses pacientes", disse ela.

Para criar mapas de calor que preveem onde começam as convulsões, a equipe de Sarma estudou os cérebros dos pacientes quando não estavam tendo convulsões e quando seus cérebros foram estimulados com pulsos elétricos rápidos.

Em seus modelos, o cérebro é uma rede de nós que se influenciam mutuamente. Os pesquisadores levantam a hipótese de que, quando um paciente não está tendo uma convulsão, é porque os nódulos na parte do cérebro onde as convulsões começam são limitados por nós na parte saudável do cérebro. Durante uma convulsão, os nós trocam de papéis.

Ao identificar a força e a direção dos nódulos, os pesquisadores identificaram onde as convulsões começaram, disse a coautora Kristin Gunnarsdottir, cientista pesquisadora da Johns Hopkins.

Em 65 pacientes estudados, o modelo previu o aparecimento de convulsões e o sucesso final de uma cirurgia com 79% de precisão. "Se compararmos isso com a tradicional taxa de sucesso de 50% das cirurgias, isso pode realmente ajudar os médicos", disse Gunnarsdottir.

No estudo complementar de 28 pacientes, publicado pela primeira vez online em junho, os pesquisadores descobriram quais nós estavam influenciando os outros ao atingir o cérebro com um pulso de estimulação.

"Esperamos que isso seja algo que possamos usar em pacientes que não têm muitas convulsões ou nos 10% dos pacientes que não têm convulsões durante o monitoramento (tradicional)", disse coautora Rachel June Smith, ex-colega de pós-doutorado em engenharia biomédica na Johns Hopkins, que agora é professora assistente na Universidade do Alabama. Ensaios clínicos adicionais estão planejados.

Os coautores dos dois estudos incluem: Adam Li e Jorge Gonzalez Martinez do Centro Médico da Universidade de Pittsburgh, Mark A. Hays, Golnoosh Kamali, Christopher Coogan, Nathan E. Crone da Universidade Johns Hopkins e Medicina. O trabalho foi apoiado por uma bolsa da American Epilepsy Society, National Institutes of Health concede R21 NS103113, bolsa de treinamento T32, Intramural Research Program no National Institute of Neurological Disorders and Stroke e NIH IRACDA Fellowship através do programa ASPIRE na Johns Hopkins.