Registro y Modulación de la Actividad Cerebral Mediante Electrodos de Estimulación Implantados Crónicamente (PDNeuroGAIT)

Este proyecto busca aprovechar las últimas innovaciones tecnológicas para monitorear y modular los estados motores y neurales de manera crónica, para caracterizar de manera integral los déficits de la marcha en la EP y aclarar las mejoras introducidas por la variación de los parámetros de DBS.

Las observaciones resultantes establecerán una comprensión rigurosa que abrirá nuevas vías para el diseño de estrategias DBS clínicamente relevantes y basadas en la evidencia para los déficits locomotores.

Los avances en el uso de implantes neurales para la neuromodulación eléctrica de las estructuras cerebrales profundas abren una oportunidad única para investigar la función de los circuitos disfuncionales en pacientes que padecen una variedad de trastornos neurológicos.

Hasta la fecha, los experimentos agudos que utilizan implantes de estimulación cerebral profunda (DBS), ya sea en configuraciones intraoperatorias o poco después de la cirugía durante las denominadas fases de "externalización", han ampliado nuestra comprensión de las firmas neurales que subyacen en varios motores y no. síntomas motores y ayudó a optimizar los parámetros terapéuticos para abordar mejor tales deficiencias.

Por ejemplo, las terapias de DBS en la enfermedad de Parkinson (EP) se han refinado en las últimas décadas en base a experimentos que sinérgicamente (i) exploraron y descubrieron lecturas del rendimiento del movimiento en respuesta a parámetros de estimulación cambiantes, (ii) identificaron el biomar neural subyacente -kers a partir de registros de potenciales de campo locales, e incluso (iii) probaron estrategias de ciclo cerrado capaces de adaptarse en tiempo real a los requisitos continuos específicos del paciente.

Estos avances se han aplicado principalmente (y han tenido éxito) para mejorar los signos motores de las extremidades superiores, como el temblor, la bradicinesia o la rigidez, que muestran respuestas dinámicas rápidas a los cambios en la neuromodulación (en el rango de minutos), y que pueden ser estudiado en el contexto de tareas motoras simples utilizando tecnologías atadas mientras los pacientes están sentados o acostados de manera segura. Estas condiciones han hecho posible modificar, ajustar y optimizar parámetros basados ​​en lecturas sencillas y fácilmente medibles de disfunción motora, y registrar señales neuronales con artefactos mínimos relacionados con el movimiento mientras tanto.

Desafortunadamente, estas sencillas condiciones experimentales no se aplican al estudio de los signos motores axiales, como la locomoción:

• En primer lugar, los déficits de la marcha son multifacéticos y de gran dimensión: las deficiencias no se limitan simplemente a los movimientos de las piernas, sino que también afectan de manera crítica la coordinación de las extremidades inferiores y superiores, las oscilaciones del tronco y la pelvis, la postura y el equilibrio. Por lo tanto, su caracterización requiere tecnologías de detección multimodales y métodos analíticos capaces de capturar todos estos aspectos al mismo tiempo.
• En segundo lugar, la aparición de déficits clave (p. congelamiento de la marcha) requiere tareas de comportamiento que son más exigentes físicamente y potencialmente riesgosas, que a menudo implican múltiples repeticiones de pasos de ida y vuelta en distancias más largas o en entornos que se asemejan a las actividades de la vida cotidiana. Por lo tanto, los pacientes deben estar en una condición médica estable, y las tecnologías deben permitir que los registros de los estados motores y neurales se realicen de forma inalámbrica.
• Finalmente, la modulación de los circuitos neuronales que controlan la marcha tienen una dinámica considerablemente más lenta en respuesta a los cambios en DBS (hasta varias horas10) que los que controlan la función de las extremidades superiores, lo que impone que los protocolos de monitoreo y ajuste se extiendan en el tiempo para capturar adecuadamente dichos cambios.

Estos requisitos plantean de manera crítica la necesidad de estudiar y diseñar nuevas terapias para los déficits de la marcha en el estado crónico, utilizando tecnologías multimodales que pueden registrar simultáneamente los estados neuronales y motores de forma remota, en tiempo real y durante largos períodos de tiempo.

Este proyecto busca aprovechar las últimas innovaciones tecnológicas para monitorear y modular los estados motores y neurales de forma crónica, con el fin de caracterizar de manera integral los déficits de la marcha en la EP mientras los pacientes realizan una variedad de actividades de la vida diaria, y para aclarar las mejoras que se obtienen al variar los parámetros de DBS. .

En los últimos años, un puñado de estudios propusieron nuevos paradigmas de estimulación destinados a apuntar mejor a los circuitos neuronales que controlan la función de las extremidades inferiores durante la marcha11. Por ejemplo, las estrategias buscaban combinar diferentes frecuencias de DBS o apuntar a objetivos anatómicos adicionales. Todos destacaron resultados prometedores, pero lejos de ser concluyentes. Hasta la fecha, los enfoques relevantes para la intervención terapéutica siguen sin estar claros y los mecanismos subyacentes se desconocen en gran medida. Los pacientes aún soportan dificultades de marcha debilitantes de por vida que afectan gravemente su movilidad diaria e independencia: a menudo se sienten inseguros al salir de sus hogares debido al alto riesgo de lesiones relacionadas con caídas, requieren asistencia personal y, en general, ven su calidad de vida. disminuido significativamente.