Registrering og modulering av hjerneaktivitet gjennom kronisk implanterte stimuleringselektroder (PDNeuroGAIT)

Dette prosjektet søker å utnytte de siste teknologiske innovasjonene for å overvåke og modulere motoriske og nevrale tilstander kronisk, for å karakterisere gangdefekter i PD omfattende, og for å avklare forbedringene som ble innledet ved å variere DBS-parametere.

De resulterende observasjonene vil etablere en streng forståelse som vil åpne nye veier for utforming av evidensbaserte, klinisk relevante DBS-strategier for bevegelseshemninger.

Fremskritt innen bruk av nevrale implantater for elektrisk nevromodulering av dype hjernestrukturer åpner den unike muligheten til å undersøke funksjonen til dysfunksjonelle kretsløp hos pasienter som lider av en rekke nevrologiske lidelser.

Til dags dato har akutte eksperimenter med dyp hjernestimulering (DBS) implantater, enten i intraoperative oppsett eller kort tid etter operasjon under såkalte "eksternaliseringsfaser", utvidet vår forståelse av de nevrale signaturene som ligger til grunn for ulike motoriske og ikke- motoriske symptomer, og bidro til å optimalisere terapeutiske parametere for bedre å håndtere slike svekkelser.

For eksempel har DBS-terapier ved Parkinsons sykdom (PD) blitt foredlet i løpet av de siste tiårene basert på eksperimenter som synergistisk (i) utforsket og avdekket avlesninger av bevegelsesytelse som svar på endrede stimuleringsparametre, (ii) identifiserte den underliggende nevrale biomaren. -kers fra opptak av lokale feltpotensialer, og til og med (iii) testede lukkede sløyfestrategier i stand til å tilpasse seg i sanntid til pågående pasientspesifikke krav.

Disse fremskrittene har for det meste blitt brukt på (og vært vellykkede for) å forbedre motoriske tegn i overekstremitetene som skjelving, bradykinesi eller stivhet, som viser raske dynamiske responser på endringer i nevromodulasjon (i løpet av minutter), og som kan være studert i sammenheng med enkle motoriske oppgaver ved bruk av tjoret teknologi mens pasienter sitter eller ligger trygt. Disse forholdene har gjort det mulig å justere, justere og optimalisere parametere basert på enkle lett målbare avlesninger av motorisk dysfunksjon, og å registrere nevrale signaler med minimale bevegelsesrelaterte artefakter i mellomtiden.

Dessverre gjelder ikke disse enkle eksperimentelle forholdene for studiet av aksiale motoriske tegn, for eksempel bevegelse:

• For det første er gangdefekter mangefasetterte og høydimensjonale: Forstyrrelser er ikke bare begrenset til benbevegelser, men påvirker også koordinasjonen i nedre og øvre lemmer, svingninger i kropp og bekken, holdning og balanse. Karakteriseringen deres krever derfor multimodale sanseteknologier og analytiske metoder som er i stand til å fange opp alle disse aspektene samtidig.
• For det andre, fremveksten av sentrale underskudd (f.eks. frysing av gangart) krever atferdsoppgaver som er mer fysisk krevende og potensielt risikable, som ofte involverer flere repetisjoner av frem- og tilbaketråkk over lengre avstander eller i miljøer som ligner hverdagsaktiviteter. Pasienter må derfor være i en stabil medisinsk tilstand, og teknologier må tillate opptak av motoriske og nevrale tilstander trådløst.
• Til slutt har moduleringen av nevrale kretser som kontrollerer gangart betydelig langsommere dynamikk som respons på endringer i DBS (opptil flere timer10) enn de som kontrollerer funksjonen i øvre ekstremiteter, og pålegger derfor at overvåkings- og innstillingsprotokoller strekkes i tid for å fange opp slike endringer på riktig måte.

Disse kravene fremhever kritisk behovet for å studere og utvikle nye terapier for gangdefekter i kronisk tilstand, ved å bruke multimodale teknologier som samtidig kan registrere nevrale og motoriske tilstander eksternt, i sanntid og i lange perioder.

Dette prosjektet søker å utnytte de siste teknologiske innovasjonene for å overvåke og modulere motoriske og nevrale tilstander kronisk, for å karakterisere gangdefekter i PD mens pasienter utfører en rekke aktiviteter i dagliglivet, og for å avklare forbedringene som bringes inn av varierende DBS-parametere. .

I de siste årene har en håndfull studier foreslått nye stimuleringsparadigmer som har som mål å bedre målrette nevrale kretsløp som kontrollerer funksjonen i underekstremitetene under gangart11. For eksempel forsøkte strategier å kombinere forskjellige DBS-frekvenser, eller å målrette ytterligere anatomiske mål. De fremhevet alle lovende, men langt fra avgjørende resultater. Til dags dato er de relevante tilnærmingene for terapeutisk intervensjon fortsatt uklare, og de underliggende mekanismene stort sett ukjente. Pasienter tåler fortsatt livslange, svekkende gangvansker som alvorlig påvirker deres daglige mobilitet og uavhengighet: de føler seg ofte usikre på å forlate hjemmene sine på grunn av den høye risikoen for fallrelaterte skader, krever personlig assistanse og ser generelt livskvaliteten deres. betydelig redusert.