Stimularea cerebrală în timp real îmbunătățește mersul pacienților cu Parkinson
Cercetătorii de la UC San Francisco au dezvoltat o nouă formă de stimulare cerebrală profundă (DBS) care se ajustează în timp real în timpul mersului, contribuind la îmbunătățirea echilibrului și reducerea căderilor la persoanele cu boala Parkinson.
Studiul, publicat pe 15 iunie în Nature Medicine, demonstrează pentru prima dată că un stimulator cerebral implantat poate detecta semnalele neuronale asociate fiecărui pas și poate ajusta automat stimularea în fracțiuni de secundă. Sistemul nou funcționează similar cu un pacemaker cardiac care răspunde ritmului inimii, adaptându-se la ritmul cerebral al mersului.
Dificultatea de a merge este unul dintre cele mai debilitante simptome ale bolii Parkinson și unul dintre cele mai greu de tratat. Mersul este un comportament extrem de dinamic care necesită o coordonare precisă între ambele părți ale corpului. „Am dezvoltat un sistem care poate recunoaște acele modele de mișcare și poate răspunde în timp real, permițând astfel stimularea să colaboreze cu pacientul pe măsură ce se mișcă”, a declarat Doris D. Wang, MD, PhD, profesor asociat de chirurgie neurologică la UCSF și autor principal al studiului.
Peste 10 milioane de persoane din întreaga lume trăiesc cu boala Parkinson. Deși stimularea cerebrală profundă poate îmbunătăți semnificativ tremorul, rigiditatea și slăbiciunea, mulți pacienți continuă să întâmpine dificultăți în mers, cum ar fi blocarea mersului și căderile, simptome care sunt printre principalele cauze ale dizabilității și pierderii independenței.
O echipă de la UCSF a considerat că un motiv pentru care stimularea cerebrală profundă standard are efecte limitate asupra mersului este că mersul în sine se schimbă constant. Fiecare pas necesită o coordonare rapidă între creier, măduva spinării și mușchi. În schimb, DBS convențional sau continuu oferă un model fix de stimulare, indiferent de activitatea pacientului.
Pentru a aborda această provocare, cercetătorii au dezvoltat un sistem de stimulare cerebrală profundă adaptivă personalizată (aDBS) care identifică semnalele cerebrale asociate mișcării picioarelor stângi și drepte. Aceste semnale sunt integrate direct în neurostimulatorul implantat, permițând dispozitivului să ajusteze automat stimularea în fiecare fază a mersului, fără a necesita un computer extern.
„Creierul conține informații remarcabil de bogate despre mișcare”, a spus Kenneth H. Louie, PhD, un cercetător post-doctoral la UCSF. „Am descoperit că putem identifica semnăturile neuronale asociate fiecărui pas și le putem utiliza pentru a ghida stimularea în timp real.”
Studiul a inclus cinci persoane cu boala Parkinson care au suferit o intervenție chirurgicală de DBS și au participat la un program de cercetare la UCSF folosind un sistem experimental de DBS. Pe lângă electrozii terapeutici DBS implantați adânc în creier, participanții au avut electrozi de cercetare plasați pe zonele cerebrale asociate mișcării. Aceste dispozitive au permis cercetătorilor să identifice semnăturile neuronale personalizate (semnalele cerebrale) ale mersului și să programeze stimulatorul să ajusteze automat terapia în timp real.
În testele de laborator, sistemul aDBS a îmbunătățit măsurile de simetrie a mersului și a redus variabilitatea în modelele de mers, ambele fiind indicatori ai unui mers mai stabil și mai eficient. Participanții au completat apoi un studiu încrucișat, orb, pe parcursul mai multor zile în viața lor de zi cu zi. În perioadele în care sistemul adaptiv era activ, participanții au experimentat mai puține căderi, menținând în același timp controlul general asupra simptomelor Parkinson. Nu au existat evenimente adverse grave, iar pacienții au tolerat bine ajustările rapide ale stimulării.
Deși sunt necesare studii mai mari, constatările oferă dovezi timpurii că sincronizarea stimulării cu comportamentul poate îmbunătăți rezultatele dincolo de ceea ce este posibil cu stimularea continuă convențională.
Acest lucru reprezintă o schimbare în modul în care oamenii de știință gândesc despre terapiile de stimulare cerebrală. Majoritatea sistemelor aDBS dezvoltate până acum răspund la indicatori de schimbare lentă ai stării de sănătate. Abordarea UCSF, în schimb, răspunde direct la comportament.
„Acest studiu este mai mult decât mersul”, a spus Wang. „Demonstrează că stimularea cerebrală poate să se adapteze la ceea ce face o persoană în timp real. Aceasta deschide ușa către terapii viitoare care răspund dinamic la mișcare, vorbire, stare de spirit, cogniție și alte funcții cerebrale.”
Cercetătorii își imaginează un viitor în care dispozitivele implantate simt și răspund continuu la activitatea neuronală, oferind terapii personalizate doar atunci când și unde este necesar. „Aceasta este o etapă importantă către o nouă generație de terapii cerebrale”, a declarat Wang. „În loc să ofere aceeași stimulare toată ziua, viitoarele dispozitive ar putea asculta continuu creierul și să răspundă imediat nevoilor unui pacient. Asemenea pacemakerelor care au transformat tratamentul bolilor de inimă, neurostimulatorii inteligenți ar putea transforma modul în care tratăm tulburările cerebrale.”
