Interfaccia cervello-macchina per il congelamento dell'andatura

I problemi dell'andatura nella malattia di Parkinson (PD), in particolare il congelamento dell'andatura (FOG), influiscono notevolmente sulla qualità della vita. Sebbene la stimolazione cerebrale profonda (DBS) sia un trattamento altamente efficace per molti sintomi motori della malattia di Parkinson, è meno efficace o può addirittura peggiorare i problemi dell’andatura. La corteccia motoria primaria (M1) svolge un ruolo cruciale nella rete che controlla l’andatura, in particolare nell’avvio del movimento. I cambiamenti nei potenziali di campo locale (LFP) dal nucleo subtalamico (STN) sono associati a diversi aspetti dell'andatura. Tuttavia, il rilevamento di un'attività cerebrale anomala correlata al FOG richiede un metodo chiamato elettrocorticografia (ECoG), che ha rivelato che durante il FOG, vi è un aumento dell'accoppiamento di ampiezza della fase beta-gamma (PAC) nella M1.

Le interfacce cervello-macchina (BMI) si sono rivelate promettenti nella comprensione delle funzioni motorie decodificando l'attività cerebrale. Riteniamo che il BMI possa fornire sia indicatori accurati di FOG sia trattamenti mirati per questo nel PD.

I nostri obiettivi sono utilizzare un BMI basato su ECoG ad alta densità per registrare e stimolare l'attività cerebrale durante l'andatura e il FOG nel mondo reale nei pazienti con malattia di Parkinson sottoposti a procedure DBS standard. I nostri obiettivi sono migliorare la nostra comprensione del ruolo del cervello nella FOG e dell'andatura normale nella malattia di Parkinson e sviluppare nuovi trattamenti basati sulla stimolazione corticale.

Obiettivo 1 - Identificare i biomarcatori dell'andatura: registreremo l'attività cerebrale dalla corteccia M1/SMA durante le diverse fasi della deambulazione e durante gli episodi di FOG, sia con che senza farmaci. Utilizzeremo l'apprendimento automatico per identificare i modelli cerebrali collegati al FOG.

Obiettivo 2 - Utilizzare la stimolazione corticale per fermare il FOG: studieremo come la stimolazione corticale influenza i movimenti delle gambe e del tronco misurando l'attività muscolare, il movimento e la postura durante diversi stati, come riposare, stare in piedi, camminare e durante gli episodi di FOG. Determineremo quale tipo di stimolazione è più efficace nel fermare il FOG.