Registratie en modulatie van hersenactiviteit door middel van chronisch geïmplanteerde stimulatie-elektroden (PDNeuroGAIT)

Dit project probeert gebruik te maken van de nieuwste technologische innovaties voor het chronisch monitoren en moduleren van motorische en neurale toestanden, om loopstoornissen bij PD volledig te karakteriseren en om de verbeteringen te verduidelijken die worden ingeluid door verschillende DBS-parameters.

De resulterende observaties zullen een rigoureus begrip opleveren dat nieuwe wegen zal openen voor het ontwerp van evidence-based, klinisch relevante DBS-strategieën voor locomotorische stoornissen.

Vooruitgang in het gebruik van neurale implantaten voor elektrische neuromodulatie van diepe hersenstructuren biedt de unieke mogelijkheid om de functie van disfunctionele circuits te onderzoeken bij patiënten die lijden aan een verscheidenheid aan neurologische aandoeningen.

Tot op heden hebben acute experimenten met implantaten voor diepe hersenstimulatie (DBS), hetzij in intra-operatieve opstellingen of kort na de operatie tijdens zogenaamde "externalisatie"-fasen, ons begrip vergroot van de neurale handtekeningen die ten grondslag liggen aan verschillende motorische en niet- motorische symptomen en hielpen bij het optimaliseren van therapeutische parameters om dergelijke stoornissen beter aan te pakken.

Zo zijn DBS-therapieën bij de ziekte van Parkinson (PD) de afgelopen decennia verfijnd op basis van experimenten die op synergetische wijze (i) uitlezingen van bewegingsprestaties onderzochten en blootlegden als reactie op veranderende stimulatieparameters, (ii) de onderliggende neurale biomare identificeerden. -kers van opnames van lokale veldpotentialen, en zelfs (iii) geteste closed-loop strategieën die in staat zijn om zich in real-time aan te passen aan lopende patiëntspecifieke vereisten.

Deze vorderingen zijn meestal toegepast op (en zijn succesvol geweest voor) het verbeteren van motorische symptomen van de bovenste ledematen, zoals tremor, bradykinesie of rigiditeit, die snelle dynamische reacties vertonen op veranderingen in neuromodulatie (in het bereik van minuten), en die kunnen worden bestudeerd in de context van eenvoudige motorische taken met behulp van vastgebonden technologieën terwijl patiënten veilig zitten of liggen. Deze omstandigheden hebben het mogelijk gemaakt om parameters aan te passen, af te stemmen en te optimaliseren op basis van eenvoudige, gemakkelijk meetbare uitlezingen van motorische disfunctie, en om ondertussen neurale signalen vast te leggen met minimale bewegingsgerelateerde artefacten.

Helaas zijn deze ongecompliceerde experimentele omstandigheden niet van toepassing op de studie van axiale motorische tekens, zoals voortbeweging:

• Ten eerste zijn loopstoornissen veelzijdig en hoogdimensionaal: stoornissen zijn niet alleen beperkt tot beenbewegingen, maar hebben ook een kritische invloed op de coördinatie van de onderste en bovenste ledematen, romp- en bekkenoscillaties, houding en evenwicht. Hun karakterisering vereist dus multimodale detectietechnologieën en analytische methoden die al deze aspecten gelijktijdig kunnen vastleggen.
• Ten tweede, het ontstaan ​​van belangrijke tekorten (bijv. bevriezing van het lopen) maakt gedragstaken noodzakelijk die fysiek zwaarder en potentieel riskanter zijn, vaak met meerdere herhalingen van heen en weer stappen over langere afstanden of in omgevingen die lijken op dagelijkse activiteiten. Patiënten moeten dus in een stabiele medische toestand verkeren, en technologieën moeten het mogelijk maken om motorische en neurale toestanden draadloos op te nemen.
• Ten slotte heeft de modulatie van neurale circuits die het looppatroon regelen een aanzienlijk langzamere dynamiek als reactie op veranderingen in DBS (tot enkele uren10) dan die welke de functie van de bovenste ledematen regelen, waardoor wordt vereist dat monitoring- en afstemmingsprotocollen in de tijd worden uitgerekt om dergelijke veranderingen op de juiste manier vast te leggen.

Deze vereisten brachten kritisch de noodzaak naar voren om nieuwe therapieën voor loopstoornissen in de chronische toestand te bestuderen en te ontwikkelen, met behulp van multimodale technologieën die tegelijkertijd neurale en motorische toestanden op afstand, in realtime en gedurende lange tijd kunnen registreren.

Dit project probeert gebruik te maken van de nieuwste technologische innovaties voor het chronisch monitoren en moduleren van motorische en neurale toestanden, om loopstoornissen bij de ziekte van Parkinson uitgebreid te karakteriseren terwijl patiënten een scala aan activiteiten van het dagelijks leven uitvoeren, en om de verbeteringen te verduidelijken die worden aangebracht door het variëren van DBS-parameters .

In de afgelopen jaren heeft een handvol onderzoeken nieuwe stimulatieparadigma's voorgesteld die erop gericht zijn de neurale circuits die de functie van de onderste ledematen regelen tijdens het lopen beter te richten11. Strategieën probeerden bijvoorbeeld verschillende DBS-frequenties te combineren of om aanvullende anatomische doelen te targeten. Ze benadrukten allemaal veelbelovende, maar verre van overtuigende resultaten. Tot op heden blijven de relevante benaderingen voor therapeutische interventie onduidelijk en zijn de onderliggende mechanismen grotendeels onbekend. Patiënten hebben nog steeds levenslang last van invaliderende loopproblemen die hun dagelijkse mobiliteit en onafhankelijkheid ernstig aantasten: ze voelen zich vaak onzeker wanneer ze hun huis verlaten vanwege het hoge risico op verwondingen door vallen, hebben persoonlijke hulp nodig en zien in het algemeen hun kwaliteit van leven aanzienlijk afgenomen.