Запись и модулирование активности мозга с помощью постоянно имплантированных электродов стимуляции (PDNeuroGAIT)

Этот проект направлен на использование последних технологических инноваций для хронического мониторинга и модуляции двигательных и нервных состояний, чтобы всесторонне охарактеризовать дефицит походки при БП и прояснить улучшения, вызванные различными параметрами DBS.

Полученные в результате наблюдения установят строгое понимание, которое откроет новые возможности для разработки основанных на фактических данных, клинически значимых стратегий DBS для двигательных дефицитов.

Успехи в использовании нейронных имплантатов для электрической нейромодуляции глубоких структур мозга открывают уникальную возможность исследовать функцию дисфункциональных цепей у пациентов, страдающих различными неврологическими расстройствами.

На сегодняшний день неотложные эксперименты с использованием имплантатов глубокой стимуляции мозга (DBS) либо во время операции, либо вскоре после операции во время так называемых фаз «экстернализации» расширили наше понимание нейронных сигнатур, лежащих в основе различных двигательных и не- двигательные симптомы и помогли оптимизировать терапевтические параметры для лучшего устранения таких нарушений.

Например, терапия DBS при болезни Паркинсона (БП) была усовершенствована за последние десятилетия на основе экспериментов, которые синергетически (i) исследовали и раскрыли данные о двигательной активности в ответ на изменение параметров стимуляции, (ii) идентифицировали лежащую в основе нейронную биомаркерию. -керы из записей локальных полевых потенциалов и даже (iii) проверенные стратегии с обратной связью, способные адаптироваться в режиме реального времени к текущим конкретным требованиям пациента.

Эти достижения в основном применялись (и были успешны) для улучшения двигательных признаков верхних конечностей, таких как тремор, брадикинезия или ригидность, которые проявляют быстрые динамические ответы на изменения нейромодуляции (в диапазоне минут) и которые можно устранить. изучались в контексте простых двигательных задач с использованием привязанных технологий, когда пациенты безопасно сидят или лежат. Эти условия позволили настраивать, настраивать и оптимизировать параметры на основе простых, легко измеримых показателей двигательной дисфункции, а также одновременно регистрировать нейронные сигналы с минимальными артефактами, связанными с движением.

К сожалению, эти простые экспериментальные условия неприменимы к изучению признаков аксиальной моторики, таких как локомоция:

• Во-первых, нарушения походки многогранны и многогранны: нарушения не ограничиваются только движениями ног, но также критически влияют на координацию нижних и верхних конечностей, колебания туловища и таза, осанку и равновесие. Таким образом, для их характеристики требуются мультимодальные сенсорные технологии и аналитические методы, способные охватить все эти аспекты одновременно.
• Во-вторых, появление ключевых дефицитов (например, замирание походки) требует выполнения поведенческих задач, которые требуют больших физических усилий и потенциально опасны, часто включают в себя многократные повторения шагов вперед-назад на большие расстояния или в условиях, напоминающих повседневную деятельность. Таким образом, пациенты должны находиться в стабильном медицинском состоянии, а технологии должны обеспечивать беспроводную запись двигательных и нервных состояний.
• Наконец, модуляция нейронных цепей, контролирующих походку, имеет значительно более медленную динамику в ответ на изменения в DBS (до нескольких часов10), чем те, которые контролируют функцию верхних конечностей, поэтому протоколы мониторинга и настройки растягиваются во времени, чтобы надлежащим образом фиксировать такие изменения.

Эти требования критически выдвинули необходимость изучения и разработки новых методов лечения дефицита походки в хроническом состоянии с использованием мультимодальных технологий, которые могут одновременно регистрировать нервные и двигательные состояния удаленно, в режиме реального времени и в течение длительных периодов времени.

Этот проект направлен на использование последних технологических инноваций для хронического мониторинга и модуляции двигательных и нервных состояний, чтобы всесторонне охарактеризовать дефицит походки при БП, когда пациенты выполняют ряд повседневных действий, и прояснить улучшения, вызванные различными параметрами DBS. .

В последние годы в нескольких исследованиях были предложены новые парадигмы стимуляции, направленные на то, чтобы лучше воздействовать на нейронные цепи, которые контролируют функцию нижних конечностей во время ходьбы11. Например, стратегии стремились сочетать различные частоты DBS или нацеливаться на дополнительные анатомические цели. Все они выявили многообещающие, но далеко не окончательные результаты. На сегодняшний день соответствующие подходы к терапевтическому вмешательству остаются неясными, а основные механизмы в значительной степени неизвестны. Пациенты по-прежнему страдают изнурительными трудностями при ходьбе на протяжении всей жизни, которые серьезно влияют на их повседневную подвижность и независимость: они часто чувствуют себя неуверенно, выходя из дома из-за высокого риска травм, связанных с падением, нуждаются в личной помощи и в целом видят качество своей жизни. значительно уменьшилось.