Специализираната дълбока мозъчна стимулация подобрява походката при болестта на Паркинсон

При пациенти с болестта на Паркинсон промените в способността за ходене могат да бъдат много изразени. Така наречената „паркинсонова походка“ може да включва промени в дължината на крачката и асиметрия между краката. Тези нарушения в походката намаляват мобилността на човек, увеличават риска от падания и значително влияят на качеството на живот на пациента.

Въпреки че високочестотната дълбока мозъчна стимулация (ДМС) е високоефективна за намаляване на симптомите на тремор, ригидност и брадикинезия (забавяне на движението), нейните ефекти върху походката са по-променливи и по-малко предвидими при пациенти с тежки нарушения на походката. Основните предизвикателства пред подобряването на резултатите от ДМС за лечение на нарушения на походката остават липсата на стандартизирана метрика за походката, която клиницистите да използват при коригиране на параметрите на стимулация, както и липсата на разбиране за ефектите на различните фактори на стимулация върху походката.

В скорошно проучване, изследователи от Калифорнийския университет в Сан Франциско (UCSF) разработиха систематичен начин за количествено определяне на ключови аспекти на походката, характерни за болестта на Паркинсон, и използваха техники за машинно обучение, за да изберат оптимални настройки на DBS за всеки пациент. Тези персонализирани настройки доведоха до значителни подобрения в ходенето, като например по-бързи и по-стабилни крачки, без да се влошават други симптоми.

Резултатите от тяхното проучване са публикувани в npj Parkinson's Disease.

„Подходихме към задачата за оптимизиране на настройките на DBS като към инженерен проблем, с цел моделиране на връзката между параметрите на стимулация, мозъчната активност и производителността на походката“, каза първият автор Хамид Фекри Азгоми, доктор, постдокторант в лабораторията Wang на UCSF.

Как да оптимизираме походката

В проучването на пациенти с болестта на Паркинсон са имплантирани устройства за DBS, които не само стимулират мозъка, но и записват невронната активност, докато ходят. По време на посещенията в клиниката, параметрите на DBS са варирали в безопасни граници, за да се изследва тяхното влияние върху функцията на походката. В отговор на всеки набор от настройки, пациентите са извървели затворен кръг от приблизително шест метра, докато невронните данни и кинематиката на походката са били непрекъснато записвани.

Изследователите разработиха Индекса за ефективност при ходене (WPI), който оценява показатели за походка като дължина на крачката, скорост на крачката, амплитуда на замахване на ръцете и кохерентност на походката. Чрез комбиниране на тези показатели, WPI предоставя цялостна оценка на походката, обхващаща множество измерения на двигателната функция, засегната от болестта на Паркинсон.

„Нашите резултати потвърдиха, че промените в настройките на DBS са ефективно отразени от WPI и са в съответствие с оценките на пациента и клинициста при всяко посещение“, каза Азгоми. „Това валидиране потвърждава, че WPI е ефективен показател за оценка и насочване към подобряване на походката при хора с болестта на Паркинсон. Използвайки тези методи, успяхме да предвидим и идентифицираме персонализирани настройки на DBS, които подобряват WPI.“

Изследователите също така идентифицираха модели на мозъчна активност, свързани с подобреното ходене. Използвайки многовариантни модели, авторите идентифицираха уникална невронна динамика, която разграничава оптималната походка от по-малко ефективните модели. Подобрената походка беше свързана с намалена бета-лентова активност на мозъчните вълни по време на специфични фази от цикъла на походка в globus pallidus, мозъчна област, свързана със загуба на мускулна маса при хора с болестта на Паркинсон.

Тези данни, заедно с идентифицираните индивидуални невронни биомаркери, подчертават значението на персонализираните, базирани на данни интервенции за подобряване на походката при хора с болестта на Паркинсон.

„Тази работа не само задълбочава разбирането ни за това как DBS влияе върху движението, но и демонстрира потенциала за персонализирана невромодулация за болестта на Паркинсон и други неврологични разстройства, доближавайки ни до по-интелигентни и по-ефективни терапии“, каза старшият автор на изследването Дорис Уанг, доктор по медицина, неврохирург и доцент по неврохирургия в UCSF.