Zirkadianer und homöostatischer Synchronisationseffekt auf die Mobilität im Wachzustand bei der Parkinson-Krankheit (Synch Fit)

Die Parkinson-Krankheit ist eine häufige neurodegenerative Erkrankung, von der 1,5 % der Gesamtbevölkerung über 60 Jahre betroffen sind und die durch eine eingeschränkte Mobilität mit großen Auswirkungen auf das tägliche Leben und die Lebensqualität der Patienten und ihrer Betreuer gekennzeichnet ist. Vierzig Prozent der Patienten mit Parkinson-Krankheit (PD) berichten von einer unbeständigen, deutlichen, spontanen, vorübergehenden Verbesserung der Mobilität, die beim morgendlichen Erwachen auftritt, bevor sie ihre erste morgendliche Dosis dopaminerger Medikamente einnehmen. Dieses scheinbar unvorhersehbare, sehr variable, schlafbezogene Phänomen wurde von den Wissenschaftlern „Sleep Benefit“ (SB) genannt.

SB ist ein vielversprechender Weg, um neue therapeutische Strategien für motorische Symptome bei PD zu entwickeln. Ein innovativer Ansatz könnte darin bestehen, Modifikationen der Mobilität durch Beeinflussung der Schlafregulation bei Parkinson-Patienten in experimentellen Umgebungen zu induzieren.

Schlafneigung und -timing hängen vom koordinierten Zusammenspiel der Dauer vorangegangener Wachheit (homöostatische Komponente) und von einem zirkadianen Signal (circadiane Komponente) ab. Wechselseitige Wechselwirkungen zwischen homöostatischen und zirkadianen Prozessen präsidieren die interne Synchronität vieler physiologischer Prozesse. Wir nehmen an, dass SB von einer zufälligen optimalen Synchronisation zwischen zirkadianem und homöostatischem Prozess beim morgendlichen Erwachen abhängt. Da SB eine hohe tägliche, inter- und intra-individuelle Variabilität aufweist, erfordert das Studium von SB eine mehrfache, wiederholte Erfassung der Mobilität über mehrere Tage. Ein heimbasiertes Versuchssetting wäre hierfür im Hinblick auf Kosteneffizienz und Akzeptanz durch die Patienten optimal. In Anbetracht dessen, dass das Spektrum und die Natur von SB bisher nicht gut charakterisiert wurden und die Amplitude seiner Variabilität unbekannt ist, ist eine zuverlässige, beobachter- und situationsunabhängige, reproduzierbare Bewertungsmethode von SB eine zentrale Voraussetzung für weitere Forschung in dieser Gegend.

Eine kürzlich entwickelte Technik, die maschinelle Lernalgorithmen mit drahtlosen tragbaren Sensoren (Beschleunigungsmesser und Gyroskope) und Softwareanwendungen verbindet, könnte besonders vielversprechend sein, um die Komplexität und Vielfalt von SB bei PD zu charakterisieren. Dank dieser Technik können wiederholte, mehrfache Beurteilungen der Mobilität beim Patienten zu Hause ohne die ständige Anwesenheit eines Prüfarztes durchgeführt werden.

Die Arbeitshypothese dieser Studie ist, dass sich die motorische Leistungsfähigkeit von Parkinson-Patienten beim morgendlichen Erwachen verbessert, wenn eine optimale Synchronität zwischen zirkadianer und homöostatischer Schlafregulation eintritt. Als ersten Schritt sehen wir vor, eine heimbasierte und technologiegestützte Methodik aufzubauen und ihre wissenschaftliche, technologische und logistische Machbarkeit zu überprüfen.

Die Studie umfasst vier Arbeitspakete, für die jeweils spezifische Endpunkte definiert werden:

AP1: Definition der Logistik, des Setting, der Praktiken der Studienverfahren für die Hausbewertung;

AP2: Technologischer Aufbau von:

• Tragbare IMU-Sensoren
• Entwicklung von SleepFit-Softwareanwendungen
• Lichttherapie (inklusive Scheinlichttherapie)
• Polysomnographie zu Hause
• chronobiologische Beurteilungen (distal-proximaler Hautkörpertemperaturgradient; Dim Light Melatonin Onset (DLMO) aus Speichelproben;

Zwei Arbeitspakete (3 und 4) erfordern die Einbeziehung von Patienten und Eingriffe an Patienten:

AP3: Validierung der Mobilitätsbewertung durch tragbare Sensoren: Genauigkeit des maschinellen Lernalgorithmus zur Vorhersage des motorischen Status der Patienten basierend auf dem MDS-UPDRS-III-Gesamtscore und dem 3,14-Item (globaler klinischer Eindruck der Mobilität);

AP4: Testen unter realen Bedingungen bei Patienten zu Hause in einer kleinen Gruppe von Probanden.