Registro e modulação da atividade cerebral por meio de eletrodos de estimulação implantados cronicamente (PDNeuroGAIT)

Este projeto busca alavancar as mais recentes inovações tecnológicas para monitorar e modular estados motores e neurais cronicamente, a fim de caracterizar de forma abrangente os déficits de marcha na DP e esclarecer as melhorias introduzidas por parâmetros variáveis ​​de DBS.

As observações resultantes estabelecerão um entendimento rigoroso que abrirá novos caminhos para o design de estratégias DBS clinicamente relevantes e baseadas em evidências para déficits locomotores.

Avanços no uso de implantes neurais para neuromodulação elétrica de estruturas cerebrais profundas estão abrindo uma oportunidade única para sondar a função de circuitos disfuncionais em pacientes que sofrem de uma variedade de distúrbios neurológicos.

Até o momento, experimentos agudos usando implantes de estimulação cerebral profunda (DBS), seja em configurações intraoperatórias ou logo após a cirurgia durante as chamadas fases de "externalização", ampliaram nossa compreensão das assinaturas neurais subjacentes a vários motores e não sintomas motores e ajudou a otimizar os parâmetros terapêuticos para melhor lidar com tais deficiências.

Por exemplo, as terapias de DBS na doença de Parkinson (DP) foram refinadas nas últimas décadas com base em experimentos que sinergicamente (i) exploraram e revelaram leituras do desempenho do movimento em resposta à alteração dos parâmetros de estimulação, (ii) identificaram o biomar neural subjacente -kers de gravações de potenciais de campo locais e até mesmo (iii) estratégias de circuito fechado testadas capazes de se adaptar em tempo real aos requisitos específicos do paciente em andamento.

Esses avanços foram aplicados principalmente (e tiveram sucesso para) melhorar os sinais motores do membro superior, como tremor, bradicinesia ou rigidez, que exibem respostas dinâmicas rápidas a mudanças na neuromodulação (na faixa de minutos) e que podem ser estudado no contexto de tarefas motoras simples usando tecnologias amarradas enquanto os pacientes estão sentados ou deitados com segurança. Essas condições tornaram possível ajustar, ajustar e otimizar parâmetros com base em leituras simples e facilmente mensuráveis ​​de disfunção motora e, nesse meio tempo, registrar sinais neurais com o mínimo de artefatos relacionados ao movimento.

Infelizmente, essas condições experimentais diretas não se aplicam ao estudo de sinais motores axiais, como a locomoção:

• Em primeiro lugar, os déficits da marcha são multifacetados e de alta dimensão: as deficiências não se restringem apenas aos movimentos das pernas, mas também afetam criticamente a coordenação dos membros inferiores e superiores, as oscilações do tronco e da pelve, a postura e o equilíbrio. Sua caracterização requer, portanto, tecnologias de detecção multimodais e métodos analíticos capazes de capturar todos esses aspectos simultaneamente.
• Em segundo lugar, o surgimento de déficits importantes (por exemplo, congelamento da marcha) exige tarefas comportamentais que são fisicamente mais exigentes e potencialmente arriscadas, muitas vezes envolvendo múltiplas repetições de passos para frente e para trás em distâncias maiores ou em ambientes que se assemelham às atividades da vida cotidiana. Os pacientes, portanto, precisam estar em uma condição médica estável, e as tecnologias devem permitir que as gravações dos estados motores e neurais sejam realizadas sem fio.
• Por fim, a modulação dos circuitos neurais que controlam a marcha têm dinâmicas consideravelmente mais lentas em resposta a mudanças no DBS (até várias horas10) do que aqueles que controlam a função do membro superior, impondo assim que os protocolos de monitoramento e ajuste sejam estendidos no tempo para capturar adequadamente tais mudanças.

Esses requisitos apresentam criticamente a necessidade de estudar e desenvolver novas terapias para déficits de marcha no estado crônico, usando tecnologias multimodais que podem registrar simultaneamente estados neurais e motores remotamente, em tempo real e por longos períodos de tempo.

Este projeto busca alavancar as mais recentes inovações tecnológicas para monitorar e modular estados motores e neurais cronicamente, a fim de caracterizar de forma abrangente os déficits de marcha na DP enquanto os pacientes executam uma série de atividades da vida diária e esclarecer as melhorias trazidas pela variação dos parâmetros DBS .

Nos últimos anos, alguns estudos propuseram novos paradigmas de estimulação com o objetivo de direcionar melhor os circuitos neurais que controlam a função dos membros inferiores durante a marcha11. Por exemplo, as estratégias procuravam combinar várias frequências de DBS ou atingir alvos anatômicos adicionais. Todos eles destacaram resultados promissores, mas longe de serem conclusivos. Até o momento, as abordagens relevantes para a intervenção terapêutica permanecem obscuras e os mecanismos subjacentes amplamente desconhecidos. Os pacientes ainda enfrentam dificuldades de marcha debilitantes ao longo da vida que afetam gravemente sua mobilidade e independência cotidianas: muitas vezes se sentem inseguros ao deixar suas casas devido ao alto risco de lesões relacionadas a quedas, requerem assistência pessoal e, em geral, veem sua qualidade de vida diminuiu significativamente.