Aivojen toiminnan tallennus ja modulointi kroonisesti istutettujen stimulaatioelektrodien avulla (PDNeuroGAIT)

Tämä projekti pyrkii hyödyntämään uusimpia teknologisia innovaatioita motoristen ja hermotilojen kroonisessa seurannassa ja moduloinnissa, jotta voidaan kokonaisvaltaisesti karakterisoida PD:n kävelyvajeet ja selventää vaihtelevien DBS-parametrien tuomia parannuksia.

Tuloksena saadut havainnot muodostavat tiukan ymmärryksen, joka avaa uusia väyliä näyttöön perustuvien, kliinisesti merkityksellisten DBS-strategioiden suunnittelulle liikuntahäiriöiden hoitoon.

Edistyneisyys hermoimplanttien käytössä syvien aivorakenteiden sähköiseen neuromodulaatioon avaa ainutlaatuisen mahdollisuuden tutkia häiriintyneiden piirien toimintaa potilailla, jotka kärsivät erilaisista neurologisista häiriöistä.

Tähän mennessä akuutit kokeet, joissa käytettiin syvää aivostimulaatiota (DBS) implantteja joko leikkauksen sisällä tai pian leikkauksen jälkeen niin sanottujen "ulkoistamisvaiheiden" aikana, ovat laajentaneet ymmärrystämme erilaisten motoristen ja ei-syötteiden taustalla olevista hermosoluista. motorisia oireita ja auttoi optimoimaan terapeuttisia parametreja tällaisten häiriöiden käsittelemiseksi paremmin.

Esimerkiksi Parkinsonin taudin (PD) DBS-hoitoja on jalostettu viime vuosikymmeninä kokeiden perusteella, jotka synergistisesti (i) tutkivat ja paljastavat liikesuorituskyvyn lukemia vasteena muuttuviin stimulaatioparametreihin, (ii) tunnistivat taustalla olevan hermoston biomar -kers paikallisten kenttäpotentiaalien tallennuksista ja jopa (iii) testattuja suljetun silmukan strategioita, jotka pystyvät mukautumaan reaaliajassa jatkuviin potilaskohtaisiin vaatimuksiin.

Näitä edistysaskeleita on enimmäkseen käytetty (ja onnistunut) parantamaan yläraajojen motorisia merkkejä, kuten vapinaa, bradykinesiaa tai jäykkyyttä, joilla on nopeita dynaamisia vasteita neuromodulaation muutoksiin (minuuttien rajoissa) ja jotka voivat olla tutkittu yksinkertaisten motoristen tehtävien yhteydessä sidottuja teknologioita käyttäen, kun potilaat istuvat tai makaavat turvallisesti. Nämä olosuhteet ovat mahdollistaneet parametrien säätämisen, virittämisen ja optimoinnin yksinkertaisten, helposti mitattavissa olevien motoristen toimintahäiriöiden lukemien perusteella sekä hermosignaalien tallentamisen sillä välin minimaalisilla liikkeisiin liittyvillä artefakteilla.

Valitettavasti nämä yksinkertaiset koeolosuhteet eivät sovellu aksiaalisten motoristen merkkien, kuten liikkumisen, tutkimiseen:

• Ensinnäkin kävelyvajeet ovat monitahoisia ja mittavia: vammat eivät rajoitu pelkästään jalkojen liikkeisiin, vaan ne vaikuttavat myös kriittisesti ala- ja yläraajojen koordinaatioon, vartalon ja lantion värähtelyihin, asentoon ja tasapainoon. Niiden karakterisointi vaatii siis multimodaalista tunnistusteknologiaa ja analyyttisiä menetelmiä, jotka pystyvät kaappaamaan kaikki nämä näkökohdat samanaikaisesti.
• Toiseksi keskeisten alijäämien ilmaantuminen (esim. kävelyn jäätyminen) edellyttää fyysisesti vaativampia ja mahdollisesti riskialttiimpia käyttäytymistehtäviä, joihin liittyy usein useita edestakaisin askeleita pitkiä matkoja tai ympäristöissä, jotka muistuttavat jokapäiväistä elämää. Potilaiden on siis oltava vakaassa lääketieteellisessä tilassa, ja tekniikoiden on mahdollistettava motoristen ja hermotilojen tallentaminen langattomasti.
• Lopuksi, kävelyä ohjaavien hermopiirien modulaatiolla on huomattavasti hitaampi dynamiikka vasteena DBS:n muutoksiin (jopa useita tunteja10) kuin yläraajan toimintaa ohjaavilla, mikä edellyttää, että valvonta- ja viritysprotokollat ​​venytetään ajoissa tällaisten muutosten asianmukaisesti sieppaamiseksi.

Nämä vaatimukset vaativat kriittisesti tarvetta tutkia ja suunnitella uusia hoitoja kroonisen tilan kävelyvajeille käyttämällä multimodaalisia tekniikoita, jotka voivat samanaikaisesti tallentaa hermo- ja motorisia tiloja etänä, reaaliajassa ja pitkiä aikoja.

Tämä projekti pyrkii hyödyntämään uusimpia teknologisia innovaatioita motoristen ja hermotilojen kroonisessa seurannassa ja moduloinnissa, jotta voidaan kokonaisvaltaisesti karakterisoida kävelyhäiriöt PD:ssä potilaiden suorittaessa erilaisia ​​päivittäisiä toimintoja, ja selventää vaihtelevien DBS-parametrien tuomia parannuksia. .

Viime vuosina kourallinen tutkimuksia on ehdottanut uusia stimulaatioparadigmoja, joiden tarkoituksena on kohdistaa paremmin hermopiirejä, jotka ohjaavat alaraajojen toimintaa kävelyn aikana11. Strategioilla pyrittiin esimerkiksi yhdistämään vaihtelevia DBS-taajuuksia tai kohdistamaan muita anatomisia kohteita. He kaikki korostivat lupaavia, mutta kaukana ratkaisemattomia tuloksia. Tähän mennessä asiaankuuluvat terapeuttisen intervention lähestymistavat ovat edelleen epäselviä, ja taustalla olevat mekanismit suurelta osin tuntemattomia. Potilaat kärsivät edelleen elinikäisistä, heikentävistä kävelyvaikeuksista, jotka vaikuttavat vakavasti heidän jokapäiväiseen liikkuvuuteensa ja itsenäisyytensä: he tuntevat usein epävarmuutta poistuessaan kodistaan ​​suuren putoamisvammojen riskin vuoksi, tarvitsevat henkilökohtaista apua ja näkevät yleensä elämänlaatunsa. vähentynyt merkittävästi.