Der Einfluss von Bewegung auf die neuronale Aktivität des Nucleus subthalamicus bei der Parkinson-Krankheit

Die Parkinson-Krankheit (PD) ist eine fortschreitende neurologische Erkrankung, die am häufigsten bei älteren Erwachsenen auftritt und von der bis 2040 weltweit schätzungsweise über 12 Millionen Menschen betroffen sein werden. Während Antiparkinson-Medikamente und Tiefenhirnsimulation (DBS) bei der Behandlung von Krankheitssymptomen wirksam sind, ist eine Modifikation der Krankheit bisher schwer zu erreichen. Bewegung wurde als universelles Rezept für die Parkinson-Krankheit vorgeschlagen, das das Fortschreiten der Krankheit verlangsamen kann; Insbesondere stationäres Radfahren wurde als ideale Übungsmodalität für Menschen mit PD (PwPD) vorgeschlagen. Unsere bahnbrechende Tandem-Fahrradstudie war die erste, die erzwungenes Training (FE) bei menschlichen PD-Patienten einsetzte und eine 30-prozentige Verbesserung der klinischen Bewertungen im Vergleich zu zeigte freiwillige Übung (VE). Kurz gesagt handelt es sich bei FE um eine Form hochintensiven Trainings, die ihren Ursprung in Tiermodellen der Parkinson-Krankheit hat und bei der die freiwillige Trainingsfrequenz erhöht, aber nicht ersetzt wird. Somit wurden PmPD dabei unterstützt, auf dem Tandemfahrrad mit einer höheren Trittfrequenz (Trittfrequenz) zu treten als diejenigen, die auf einem standardmäßigen stationären Fahrrad freiwillige Übungen (VE) ausführen. Diese Arbeit führte zu einem Paradigmenwechsel in Bezug auf die Empfehlung von hochintensivem Training für PmPD. Derzeit sind wir an zwei klinischen Studien an mehreren Standorten beteiligt, die darauf abzielen, das Potenzial von hochintensivem Training zur Verlangsamung der Parkinson-Krankheit zu ermitteln (2R01NS073717 und 1U01NS113851). Obwohl Bewegung das Potenzial hat, den Krankheitsverlauf zu verändern, sind der Wirkmechanismus und die Auswirkungen auf die Basalganglienfunktion noch nicht geklärt. Der Verlust dopaminproduzierender Neuronen im Zusammenhang mit der Parkinson-Krankheit führt zu einer Hypersynchronität der motorischen Schaltkreise der Basalganglien, die den Parkinson-Symptomen zugrunde liegt. Aktuelle Tierstudien mit FE bewerteten die neuronale Aktivität, lokale Feldpotentiale (LFPs), aus dem primären motorischen Kortex (M1), um die Auswirkung von Bewegung auf die Basalganglienfunktion abzuschätzen. Nach der FE war die neuronale Hypersynchronität im Beta-Frequenzband (13–35 Hz) in M1 reduziert, was vermutlich einer verbesserten motorischen Funktion zugrunde liegt. Die M1-Aktivität wird durch die Aktivität im Nucleus subthalamicus (STN), einer Struktur in den Basalganglien, über direkte und indirekte Wege beeinflusst. Der Einfluss von hochintensivem Training (VE oder FE) auf die STN-Hypersynchronität beim Menschen ist unbekannt. Die Aufzeichnung der neuronalen STN-Aktivität war bis vor kurzem nur während einer DBS-Operation oder bei Patienten möglich, deren Elektrode unmittelbar nach der Operation vorübergehend externalisiert wurde. Keiner der beiden Ansätze ist machbar oder sicher, um die Auswirkungen von körperlicher Betätigung auf die Basalganglienfunktion systematisch zu bewerten. Kürzlich erhielt die Medtronic Percept DBS-Plattform die FDA-Zulassung. Die Percept-Plattform zeichnet die neuronale Aktivität der DBS-Elektrode im STN auf und überträgt sie. Dieses Projekt wird zum ersten Mal die neuronale Aktivität des STN während zwei Modi hochintensiven Trainings, FE und VE, bei PmPD aufzeichnen, um den potenziellen Mechanismus zu identifizieren, der den positiven Auswirkungen von Training auf die Parkinson-Krankheit zugrunde liegt. Unsere zugrunde liegende Hypothese ist, dass hochintensives Training die STN-Hypersynchronität reduziert, was die Funktionalität des kortiko-basalen Ganglien-thalamokortikalen Kreislaufs erleichtert und dadurch die motorische Funktion nach dem Training verbessert.