L'impatto dell'esercizio sull'attività neurale del nucleo subtalamico nella malattia di Parkinson

La malattia di Parkinson (MdP) è una malattia neurologica progressiva, prevalente negli anziani, che si stima colpirà oltre 12 milioni di persone in tutto il mondo entro il 2040. Mentre i farmaci antiparkinsoniani e la simulazione cerebrale profonda (DBS) sono efficaci nella gestione dei sintomi della malattia, la modifica della malattia è rimasta sfuggente. L'esercizio fisico è stato proposto come prescrizione universale per il PD in grado di rallentare la progressione della malattia; il ciclismo stazionario in particolare è stato suggerito come modalità di esercizio ideale per le persone con PD (PwPD). Il nostro studio seminale sul ciclismo in tandem è stato il primo a utilizzare l'esercizio forzato (FE) nei pazienti umani con PD e ha dimostrato un miglioramento del 30% nelle valutazioni cliniche rispetto a esercizio volontario (VE). In breve, FE è una modalità di esercizio ad alta intensità originata da modelli animali di PD in cui il tasso di esercizio volontario viene aumentato, ma non sostituito. Pertanto, i PwPD sono stati assistiti nella pedalata a un ritmo più elevato (cadenza) sul ciclo tandem rispetto a quelli su un ciclo stazionario standard che esegue esercizio volontario (VE). Questo lavoro ha portato a un cambio di paradigma in termini di raccomandazione di esercizi ad alta intensità per PwPD. Attualmente, siamo coinvolti in due studi clinici multi-sito volti a identificare il potenziale dell'esercizio ad alta intensità per rallentare il PD (2R01NS073717 e 1U01NS113851). Nonostante il potenziale dell'esercizio di alterare la progressione della malattia, il suo meccanismo d'azione e gli effetti sulla funzione dei gangli della base non sono ancora chiari. La perdita di neuroni produttori di dopamina associata al morbo di Parkinson provoca l'ipersincronia dei circuiti motori dei gangli della base che sono alla base dei sintomi del morbo di Parkinson. Recenti studi sugli animali che utilizzano FE hanno valutato l'attività neurale, i potenziali di campo locale (LFP), dalla corteccia motoria primaria (M1) per stimare l'impatto dell'esercizio sulla funzione dei gangli della base. A seguito di FE, l'ipersincronia neurale nella banda di frequenza beta (13-35Hz) è stata ridotta in M1, che è stato proposto essere alla base del miglioramento della funzione motoria. L'attività M1 è influenzata dall'attività nel nucleo subtalamico (STN), una struttura nei gangli della base, attraverso le vie dirette e indirette. L'impatto dell'esercizio ad alta intensità, VE o FE, sull'ipersincronia STN nell'uomo non è noto. La registrazione dell'attività neurale STN, fino a poco tempo fa, era possibile solo durante l'intervento di DBS o in pazienti il ​​cui elettrodo era temporaneamente esternalizzato immediatamente dopo l'intervento. Nessuno dei due approcci è fattibile o sicuro per valutare sistematicamente gli effetti dell'esercizio sulla funzione dei gangli della base. Recentemente, la piattaforma Medtronic Percept DBS ha ricevuto l'approvazione della FDA. La piattaforma Percept registra e trasmette l'attività neurale dall'elettrodo DBS all'interno dell'STN. Questo progetto, per la prima volta, registrerà l'attività neurale dal STN durante due modalità di esercizio ad alta intensità, FE e VE, in PwPD per identificare il potenziale meccanismo alla base degli effetti benefici dell'esercizio sul PD. La nostra ipotesi di fondo è che l'esercizio ad alta intensità riduca l'ipersincronia STN che facilita la funzionalità del circuito cortico-basale gangli-talamocorticale migliorando così la funzione motoria dopo l'esercizio.