Registrering og modulering af hjerneaktivitet gennem kronisk implanterede stimulationselektroder (PDNeuroGAIT)

Dette projekt søger at udnytte de seneste teknologiske innovationer til at overvåge og modulere motoriske og neurale tilstande kronisk, med henblik på omfattende karakterisering af gangdeficit i PD og for at tydeliggøre de forbedringer, der er indvarslet ved at variere DBS-parametre.

De resulterende observationer vil etablere en streng forståelse, der vil åbne nye veje for design af evidensbaserede, klinisk relevante DBS-strategier for bevægelsesdefekter.

Fremskridt i brugen af ​​neurale implantater til elektrisk neuromodulation af dybe hjernestrukturer åbner den unikke mulighed for at undersøge funktionen af ​​dysfunktionelle kredsløb hos patienter, der lider af en række neurologiske lidelser.

Til dato har akutte eksperimenter med dyb hjernestimulering (DBS) implantater, enten i intraoperative opsætninger eller kort efter operation under såkaldte "eksternaliserings" faser, udvidet vores forståelse af de neurale signaturer, der ligger til grund for forskellige motoriske og ikke- motoriske symptomer og hjalp med at optimere terapeutiske parametre for bedre at imødegå sådanne svækkelser.

For eksempel er DBS-terapier ved Parkinsons sygdom (PD) blevet forfinet i løbet af de sidste årtier baseret på eksperimenter, der synergistisk (i) udforskede og afdækkede udlæsninger af bevægelsesydelse som svar på ændrede stimulationsparametre, (ii) identificerede den underliggende neurale biomar -kers fra optagelser af lokale feltpotentialer, og endda (iii) testede closed-loop-strategier, der er i stand til at tilpasse sig i realtid til igangværende patientspecifikke krav.

Disse fremskridt er for det meste blevet anvendt til (og været vellykkede for) at forbedre motoriske tegn i overekstremiteterne såsom tremor, bradykinesi eller stivhed, som udviser hurtige dynamiske reaktioner på ændringer i neuromodulation (i løbet af minutter), og som kan være undersøgt i sammenhæng med simple motoriske opgaver ved hjælp af forbundne teknologier, mens patienter sidder eller ligger sikkert. Disse forhold har gjort det muligt at justere, tune og optimere parametre baseret på simple let målbare udlæsninger af motorisk dysfunktion, og at optage neurale signaler med minimale bevægelsesrelaterede artefakter i mellemtiden.

Desværre gælder disse ligetil eksperimentelle forhold ikke for undersøgelsen af ​​aksiale motoriske tegn, såsom bevægelse:

• For det første er gangunderskud mangefacetterede og højdimensionelle: Forstyrrelser er ikke kun begrænset til benbevægelser, men påvirker også kritisk koordination af under- og overekstremiteter, krops- og bækkensvingninger, kropsholdning og balance. Deres karakterisering kræver således multimodale sanseteknologier og analytiske metoder, der er i stand til at fange alle disse aspekter samtidigt.
• For det andet, fremkomsten af ​​centrale underskud (f.eks. fastfrysning af gang) nødvendiggør adfærdsmæssige opgaver, der er mere fysisk krævende og potentielt risikable, som ofte involverer flere gentagelser af frem og tilbage skridt over længere afstande eller i miljøer, der ligner hverdagsaktiviteter. Patienterne skal således være i en stabil medicinsk tilstand, og teknologier skal gøre det muligt at foretage optagelser af motoriske og neurale tilstande trådløst.
• Endelig har moduleringen af ​​neurale kredsløb, der kontrollerer gangart, betydeligt langsommere dynamik som reaktion på ændringer i DBS (op til flere timer10) end dem, der kontrollerer overekstremitetsfunktionen, hvilket påtvinger, at overvågnings- og tuningprotokoller strækkes i tid til passende at fange sådanne ændringer.

Disse krav fremfører kritisk behovet for at studere og udtænke nye terapier til gangbesvær i kronisk tilstand ved hjælp af multimodale teknologier, der samtidig kan optage neurale og motoriske tilstande eksternt, i realtid og i lange perioder.

Dette projekt søger at udnytte de seneste teknologiske innovationer til at overvåge og modulere motoriske og neurale tilstande kronisk, for omfattende at karakterisere gangdefekter i PD, mens patienter udfører en række dagligdags aktiviteter, og for at klarlægge de forbedringer, der er medført af varierende DBS-parametre .

I de seneste år har en håndfuld undersøgelser foreslået nye stimulationsparadigmer, der sigter mod bedre at målrette de neurale kredsløb, der kontrollerer underekstremiteternes funktion under gang11. For eksempel søgte strategier at kombinere forskellige DBS-frekvenser eller at målrette mod yderligere anatomiske mål. De fremhævede alle lovende, men langtfra afgørende resultater. Til dato er de relevante tilgange til terapeutisk intervention stadig uklare, og de underliggende mekanismer stort set ukendte. Patienter lider stadig livslange, invaliderende gangbesvær, som alvorligt påvirker deres hverdagsmobilitet og uafhængighed: de føler sig ofte utrygge ved at forlade deres hjem på grund af den høje risiko for fald-relaterede skader, har brug for personlig assistance og ser generelt deres livskvalitet. væsentligt formindsket.