Prispôsobená hlboká mozgová stimulácia zlepšuje chôdzu pri Parkinsonovej chorobe

U pacientov s Parkinsonovou chorobou môžu byť zmeny v schopnosti chôdze veľmi výrazné. Takzvaná „parkinsonovská chôdza“ môže zahŕňať zmeny v dĺžke kroku a asymetriu medzi nohami. Tieto poruchy chôdze znižujú mobilitu človeka, zvyšujú riziko pádov a významne ovplyvňujú kvalitu života pacienta.

Hoci je vysokofrekvenčná hlboká mozgová stimulácia (DBS) vysoko účinná pri znižovaní príznakov tremoru, rigidity a bradykinézy (spomalenia pohybu), jej účinky na chôdzu sú u pacientov so závažnými poruchami chôdze variabilnejšie a menej predvídateľné. Hlavnými výzvami pri zlepšovaní výsledkov DBS pri liečbe porúch chôdze zostáva nedostatok štandardizovanej metriky chôdze, ktorú by lekári mohli použiť pri úprave parametrov stimulácie, ako aj nedostatočné pochopenie vplyvu rôznych stimulačných faktorov na chôdzu.

V nedávnej štúdii výskumníci z Kalifornskej univerzity v San Franciscu (UCSF) vyvinuli systematický spôsob kvantifikácie kľúčových aspektov chôdze charakteristických pre Parkinsonovu chorobu a použili techniky strojového učenia na výber optimálnych nastavení DBS pre každého pacienta. Tieto personalizované nastavenia viedli k významnému zlepšeniu chôdze, ako sú rýchlejšie a stabilnejšie kroky, bez zhoršenia iných symptómov.

Výsledky ich štúdie sú publikované v časopise npj Parkinson's Disease.

„K úlohe optimalizácie nastavení DBS sme pristúpili ako k inžinierskemu problému s cieľom modelovať vzťah medzi parametrami stimulácie, mozgovou aktivitou a výkonom chôdze,“ povedal prvý autor Hamid Fekri Azghomi, PhD, postdoktorand v laboratóriu UCSF Wang.

Ako optimalizovať výkon chôdze

V štúdii boli pacientom s Parkinsonovou chorobou implantované zariadenia DBS, ktoré nielen stimulovali mozog, ale aj zaznamenávali nervovú aktivitu počas chôdze. Počas návštev kliniky sa parametre DBS menili v bezpečných rozmedziach, aby sa skúmal ich vplyv na funkciu chôdze. V reakcii na každú sadu nastavení pacienti prešli uzavretý okruh s dĺžkou približne šiestich metrov, pričom sa priebežne zaznamenávali nervové dáta a kinematika chôdze.

Výskumníci vyvinuli Index výkonnosti chôdze (WPI), ktorý hodnotil metriky chôdze, ako je dĺžka kroku, rýchlosť kroku, amplitúda švihu paží a koherencia chôdze. Kombináciou týchto metrík WPI poskytol komplexné hodnotenie chôdze, ktoré zahŕňalo viacero dimenzií motorických funkcií ovplyvnených Parkinsonovou chorobou.

„Naše výsledky potvrdili, že zmeny v nastaveniach DBS boli efektívne zachytené indexom WPI a boli v súlade s hodnoteniami pacienta a lekára pri každej návšteve,“ povedal Azgomi. „Toto overenie potvrdzuje, že WPI je účinnou metrikou na hodnotenie a zacielenie zlepšenia chôdze u ľudí s Parkinsonovou chorobou. Pomocou týchto metód sme dokázali predpovedať a identifikovať personalizované nastavenia DBS, ktoré zlepšili WPI.“

Výskumníci tiež identifikovali vzorce mozgovej aktivity spojené so zlepšenou chôdzou. Pomocou viacrozmerných modelov autori identifikovali jedinečné neurónové dynamiky, ktoré odlišujú optimálnu chôdzu od menej efektívnych vzorcov. Zlepšená chôdza bola spojená so zníženou aktivitou mozgových vĺn v beta pásme počas špecifických fáz cyklu chôdze v globus pallidus, oblasti mozgu spojenej so stratou svalov u ľudí s Parkinsonovou chorobou.

Tieto údaje spolu s identifikovanými jednotlivými neurálnymi biomarkermi zdôrazňujú dôležitosť personalizovaných, na údajoch založených intervencií na zlepšenie chôdze u ľudí s Parkinsonovou chorobou.

„Táto práca nielen prehlbuje naše chápanie toho, ako DBS ovplyvňuje pohyb, ale tiež demonštruje potenciál personalizovanej neuromodulácie Parkinsonovej choroby a iných neurologických porúch, čím nás približuje k inteligentnejším a účinnejším terapiám,“ povedala vedúca autorka štúdie Doris Wang, MD, PhD, neurochirurgička a docentka neurochirurgie na UCSF.