Pielāgota dziļa smadzeņu stimulācija uzlabo gaitu Parkinsona slimības gadījumā

Pacientiem ar Parkinsona slimību izmaiņas iešanas spējās var būt ļoti izteiktas. Tā sauktā "Parkinsona gaita" var ietvert soļa garuma izmaiņas un asimetriju starp kājām. Šie gaitas traucējumi samazina cilvēka mobilitāti, palielina kritienu risku un būtiski ietekmē pacienta dzīves kvalitāti.

Lai gan augstfrekvences dziļā smadzeņu stimulācija (DBS) ir ļoti efektīva trīces, rigiditātes un bradikinēzijas (kustību lēnuma) simptomu mazināšanā, tās ietekme uz gaitu ir mainīgāka un mazāk paredzama pacientiem ar smagiem gaitas traucējumiem. Galvenās problēmas DBS rezultātu uzlabošanā gaitas traucējumu ārstēšanā joprojām ir standartizēta gaitas rādītāja trūkums, ko klīnicistiem varētu izmantot, pielāgojot stimulācijas parametrus, kā arī izpratnes trūkums par dažādu stimulācijas faktoru ietekmi uz gaitu.

Nesenā pētījumā Kalifornijas Universitātes Sanfrancisko (UCSF) pētnieki izstrādāja sistemātisku veidu, kā kvantitatīvi noteikt Parkinsona slimībai raksturīgos gaitas aspektus, un izmantoja mašīnmācīšanās metodes, lai katram pacientam izvēlētos optimālus DBS iestatījumus. Šie personalizētie iestatījumi ievērojami uzlaboja iešanu, piemēram, ātrākus un stabilākus soļus, nepasliktinot citus simptomus.

Viņu pētījuma rezultāti ir publicēti žurnālā npj Parkinson's Disease.

"Mēs pievērsāmies DBS iestatījumu optimizācijas uzdevumam kā inženiertehniskai problēmai, kuras mērķis ir modelēt saistību starp stimulācijas parametriem, smadzeņu aktivitāti un gaitas sniegumu," sacīja pirmais autors Hamids Fekri Azghomi, doktors, pēcdotorantūras students UCSF Wang laboratorijā.

Kā optimizēt gaitas veiktspēju

Pētījumā pacientiem ar Parkinsona slimību tika implantētas DBS ierīces, kas ne tikai stimulēja smadzenes, bet arī reģistrēja neironu aktivitāti viņu staigāšanas laikā. Klīnikas apmeklējumu laikā DBS parametri tika mainīti drošos diapazonos, lai pētītu to ietekmi uz gaitas funkciju. Reaģējot uz katru iestatījumu kopu, pacienti veica aptuveni sešu metru slēgtu gājienu, nepārtraukti reģistrējot neironu datus un gaitas kinemātiku.

Pētnieki izstrādāja iešanas veiktspējas indeksu (WPI), kas novērtēja tādus gaitas rādītājus kā soļa garums, soļa ātrums, roku vēzienu amplitūda un gaitas koherence. Apvienojot šos rādītājus, WPI sniedza visaptverošu gaitas novērtējumu, aptverot vairākus Parkinsona slimības ietekmētos motorās funkcijas aspektus.

“Mūsu rezultāti apstiprināja, ka WPI efektīvi uztvēra DBS iestatījumu izmaiņas un atbilda pacientu un klīnicistu novērtējumiem katrā vizītē,” sacīja Azgomi. “Šī validācija apstiprina, ka WPI ir efektīvs rādītājs gaitas uzlabojumu novērtēšanai un mērķtiecīgai noteikšanai cilvēkiem ar Parkinsona slimību. Izmantojot šīs metodes, mēs varējām paredzēt un identificēt personalizētus DBS iestatījumus, kas uzlaboja WPI.”

Pētnieki arī identificēja smadzeņu aktivitātes modeļus, kas saistīti ar uzlabotu iešanu. Izmantojot daudzfaktoru modeļus, autori identificēja unikālu neironu dinamiku, kas atšķir optimālu gaitu no mazāk efektīviem modeļiem. Uzlabota gaita bija saistīta ar samazinātu beta joslas smadzeņu viļņu aktivitāti noteiktās gaitas cikla fāzēs globus pallidus, smadzeņu reģionā, kas saistīts ar muskuļu zudumu cilvēkiem ar Parkinsona slimību.

Šie dati kopā ar identificētajiem individuālajiem neironu biomarķieriem uzsver personalizētu, uz datiem balstītu intervenču nozīmi gaitas uzlabošanā cilvēkiem ar Parkinsona slimību.

"Šis darbs ne tikai padziļina mūsu izpratni par to, kā DBS ietekmē kustības, bet arī demonstrē personalizētas neiromodulācijas potenciālu Parkinsona slimības un citu neiroloģisku traucējumu gadījumā, tuvinot mūs gudrākām un efektīvākām terapijām," sacīja vecākā pētījuma autore Dorisa Vanga, MD, PhD, neiroķirurge un neiroķirurģijas asociētā profesore UCSF.