Wpływ ćwiczeń na aktywność nerwową jądra podwzgórza w chorobie Parkinsona

Choroba Parkinsona (PD) to postępująca choroba neurologiczna, najczęściej występująca u osób starszych, która według szacunków do 2040 roku dotknie ponad 12 milionów ludzi na całym świecie. Podczas gdy leki przeciw parkinsonizmowi i głęboka symulacja mózgu (DBS) są skuteczne w leczeniu objawów choroby, modyfikacja choroby pozostaje nieuchwytna. Zaproponowano ćwiczenia fizyczne jako uniwersalną receptę na PD, która może spowolnić postęp choroby; w szczególności jazda na rowerze stacjonarnym została zasugerowana jako idealny sposób ćwiczeń dla osób z chorobą Parkinsona (PwPD). Nasze przełomowe badanie na rowerze tandemowym było pierwszym, w którym wykorzystano ćwiczenia wymuszone (FE) u pacjentów z chorobą Parkinsona i wykazało 30% poprawę w ocenach klinicznych w porównaniu z ćwiczenia dobrowolne (VE). Krótko mówiąc, FE to tryb ćwiczeń o wysokiej intensywności, wywodzący się ze zwierzęcych modeli PD, w których dobrowolne tempo ćwiczeń jest zwiększane, ale nie zastępowane. Tak więc osobom z niepełnosprawnością intelektualną pomagano w pedałowaniu z większą szybkością (kadencją) w cyklu tandemowym w porównaniu do tych w standardowym cyklu stacjonarnym, wykonującym ćwiczenia dobrowolne (VE). Ta praca zaowocowała zmianą paradygmatu w zakresie zalecania ćwiczeń o wysokiej intensywności dla PwPD. Obecnie jesteśmy zaangażowani w dwa wieloośrodkowe badania kliniczne mające na celu określenie potencjalnego wpływu ćwiczeń o wysokiej intensywności na spowolnienie PD (2R01NS073717 i 1U01NS113851). Pomimo potencjalnego wpływu ćwiczeń na postęp choroby, ich mechanizm działania i wpływ na czynność zwojów podstawy mózgu nie są poznane. Utrata neuronów produkujących dopaminę związana z chP powoduje hipersynchronię obwodów ruchowych zwojów podstawy mózgu, która leży u podstaw objawów chP. Niedawne badania na zwierzętach z wykorzystaniem FE oceniały aktywność neuronów, lokalne potencjały pola (LFP) z pierwotnej kory ruchowej (M1) w celu oszacowania wpływu ćwiczeń na funkcję zwojów podstawy. Po FE hipersynchronia nerwowa w paśmie częstotliwości beta (13-35 Hz) została zmniejszona w M1, co zaproponowano jako leżące u podstaw poprawy funkcji motorycznych. Na aktywność M1 ma wpływ aktywność w jądrze podwzgórza (STN), strukturze w zwojach podstawy mózgu, poprzez szlaki bezpośrednie i pośrednie. Wpływ ćwiczeń o wysokiej intensywności, VE lub FE, na hipersynchronię STN u ludzi jest nieznany. Rejestracja aktywności nerwowej STN do niedawna była możliwa tylko podczas operacji DBS lub u pacjentów, u których elektroda została czasowo wysunięta bezpośrednio po operacji. Żadne podejście nie jest wykonalne ani bezpieczne do systematycznej oceny wpływu ćwiczeń na funkcję zwojów podstawy mózgu. Niedawno platforma Medtronic Percept DBS uzyskała aprobatę FDA. Platforma Percept rejestruje i przesyła strumieniowo aktywność neuronową z elektrody DBS w STN. W ramach tego projektu po raz pierwszy zarejestrowana zostanie aktywność nerwowa STN podczas dwóch trybów ćwiczeń o wysokiej intensywności, FE i VE, w PwPD, aby zidentyfikować potencjalny mechanizm leżący u podstaw korzystnego wpływu ćwiczeń na PD. Naszą podstawową hipotezą jest to, że ćwiczenia o wysokiej intensywności zmniejszają hipersynchronię STN, co ułatwia funkcjonowanie obwodu korowo-podstawnego i wzgórzowo-korowego, poprawiając w ten sposób funkcje motoryczne po wysiłku.