Vliv cvičení na neurální aktivitu subtalamického jádra u Parkinsonovy choroby

Parkinsonova nemoc (PD) je progresivní neurologické onemocnění, nejrozšířenější u starších dospělých, odhaduje se, že do roku 2040 postihne více než 12 milionů lidí na celém světě. Zatímco antiparkinsonská medikace a hluboká simulace mozku (DBS) jsou účinné při zvládání symptomů onemocnění, modifikace onemocnění zůstala nepolapitelná. Cvičení bylo navrženo jako univerzální předpis pro PD schopný zpomalit progresi onemocnění; Zejména stacionární jízda na kole byla navržena jako ideální cvičební modalita pro lidi s PD (PwPD). Naše klíčová studie tandemové cyklistiky byla první, která využila nucené cvičení (FE) u lidských pacientů s PD a prokázala 30% zlepšení v klinickém hodnocení ve srovnání s dobrovolné cvičení (VE). Stručně řečeno, FE je způsob cvičení vysoké intenzity pocházející ze zvířecích modelů PD, ve kterém je míra dobrovolného cvičení zvýšena, ale není nahrazena. PwPD tak byli podporováni při šlapání vyšší frekvencí (kadencí) v tandemovém cyklu ve srovnání s těmi, kteří se pohybovali ve standardním stacionárním cyklu provádějícím dobrovolné cvičení (VE). Tato práce vedla k posunu paradigmatu, pokud jde o doporučení vysoce intenzivního cvičení pro PwPD. V současné době se účastníme dvou klinických studií na více místech zaměřených na identifikaci potenciálu vysoce intenzivního cvičení ke zpomalení PD (2R01NS073717 & 1U01NS113851). Navzdory potenciálu cvičení změnit progresi onemocnění, jeho mechanismus účinku a účinky na funkci bazálních ganglií nejsou známy. Ztráta neuronů produkujících dopamin spojených s PD má za následek hypersynchronii motorických okruhů bazálních ganglií, která je základem symptomů PD. Nedávné studie na zvířatech využívající FE hodnotily neurální aktivitu, lokální potenciály pole (LFP) z primární motorické kůry (M1) za účelem odhadu dopadu cvičení na funkci bazálních ganglií. Po FE byla neurální hypersynchronie v beta (13-35Hz) frekvenčním pásmu snížena v M1, což bylo navrženo jako základ pro zlepšení motorické funkce. Aktivita M1 je ovlivněna aktivitou v subtalamickém jádru (STN), což je struktura v bazálních gangliích, prostřednictvím přímých a nepřímých drah. Vliv cvičení vysoké intenzity, VE nebo FE, na hypersynchronii STN u lidí není znám. Záznam neurální aktivity STN byl donedávna možný pouze během operace DBS nebo u pacientů, jejichž elektroda byla bezprostředně po operaci dočasně externalizována. Ani jeden přístup není proveditelný ani bezpečný pro systematické hodnocení účinků cvičení na funkci bazálních ganglií. Nedávno získala platforma Medtronic Percept DBS schválení FDA. Platforma Percept zaznamenává a streamuje nervovou aktivitu z elektrody DBS v rámci STN. Tento projekt poprvé zaznamená neurální aktivitu z STN během dvou režimů vysoce intenzivního cvičení, FE a VE, v PwPD, aby se identifikoval potenciální mechanismus, který je základem prospěšných účinků cvičení na PD. Naší základní hypotézou je, že cvičení s vysokou intenzitou snižuje hypersynchronii STN, což usnadňuje fungování kortiko-bazálních ganglií a thalamokortikálních okruhů, a tím zlepšuje motorické funkce po cvičení.