Ang pinasadyang malalim na pagpapasigla ng utak ay nagpapabuti sa lakad sa sakit na Parkinson

Sa mga pasyenteng may Parkinson's disease, ang mga pagbabago sa kakayahan sa paglalakad ay maaaring maging napakalinaw. Ang tinatawag na "Parkinsonian gait" ay maaaring magsama ng mga pagbabago sa haba ng hakbang at kawalaan ng simetrya sa pagitan ng mga binti. Ang mga abala sa paglalakad na ito ay nakakabawas sa kadaliang kumilos ng isang tao, nagpapataas ng panganib ng pagkahulog, at makabuluhang nakakaapekto sa kalidad ng buhay ng pasyente.

Bagama't lubos na epektibo ang high-frequency deep brain stimulation (DBS) sa pagbabawas ng mga sintomas ng tremor, rigidity, at bradykinesia (kabagalan ng paggalaw), ang mga epekto nito sa gait ay mas variable at hindi gaanong predictable sa mga pasyenteng may malubhang gait disorder. Ang mga pangunahing hamon sa pagpapabuti ng mga resulta ng DBS para sa paggamot ng mga gait disorder ay nananatiling kakulangan ng standardized na gait metric para gamitin ng mga clinician kapag nag-aayos ng mga parameter ng stimulation, pati na rin ang kakulangan ng pag-unawa sa mga epekto ng iba't ibang stimulation factor sa gait.

Sa isang kamakailang pag-aaral, ang mga mananaliksik sa University of California, San Francisco (UCSF) ay bumuo ng isang sistematikong paraan upang mabilang ang mga pangunahing aspeto ng katangian ng lakad ng Parkinson's disease at gumamit ng mga diskarte sa pag-aaral ng makina upang pumili ng pinakamainam na mga setting ng DBS para sa bawat pasyente. Ang mga naka-personalize na setting na ito ay humantong sa mga makabuluhang pagpapabuti sa paglalakad, tulad ng mas mabilis at mas matatag na mga hakbang, nang hindi lumalala ang iba pang mga sintomas.

Ang mga resulta ng kanilang pag-aaral ay inilathala sa npj Parkinson's Disease.

"Nilapitan namin ang gawain ng pag-optimize sa mga setting ng DBS bilang isang problema sa engineering, na may layuning imodelo ang kaugnayan sa pagitan ng mga parameter ng pagpapasigla, aktibidad ng utak, at pagganap ng lakad," sabi ng unang may-akda na si Hamid Fekri Azghomi, PhD, isang postdoctoral na kapwa sa UCSF Wang Lab.

Paano I-optimize ang Gait Performance

Sa pag-aaral, ang mga pasyenteng may Parkinson's disease ay itinanim ng mga DBS device na hindi lamang nagpasigla sa utak kundi nagtala rin ng neural activity habang sila ay naglalakad. Sa panahon ng mga pagbisita sa klinika, ang mga parameter ng DBS ay iba-iba sa loob ng mga ligtas na hanay upang pag-aralan ang kanilang mga epekto sa gait function. Bilang tugon sa bawat hanay ng mga setting, ang mga pasyente ay lumakad sa isang closed circuit na humigit-kumulang anim na metro habang ang neural data at gait kinematics ay patuloy na naitala.

Binuo ng mga mananaliksik ang Walking Performance Index (WPI), na tinasa ang mga sukatan ng lakad tulad ng haba ng hakbang, bilis ng hakbang, amplitude ng arm swing, at pagkakaugnay ng lakad. Sa pamamagitan ng pagsasama-sama ng mga sukatang ito, nagbigay ang WPI ng komprehensibong pagtatasa ng lakad, na sumasaklaw sa maraming dimensyon ng paggana ng motor na apektado ng sakit na Parkinson.

"Kinumpirma ng aming mga resulta na ang mga pagbabago sa mga setting ng DBS ay epektibong nakuha ng WPI at naaayon sa mga pagsusuri ng pasyente at clinician sa bawat pagbisita," sabi ni Azgomi. "Kinukumpirma ng pagpapatunay na ito na ang WPI ay isang epektibong sukatan para sa pagtatasa at pag-target ng pagpapabuti ng lakad sa mga taong may Parkinson's disease. Gamit ang mga pamamaraang ito, nahulaan at natukoy namin ang mga naka-personalize na setting ng DBS na nagpahusay sa WPI."

Natukoy din ng mga mananaliksik ang mga pattern ng aktibidad ng utak na nauugnay sa pinabuting paglalakad. Gamit ang mga multivariate na modelo, natukoy ng mga may-akda ang natatanging neural dynamics na nag-iiba ng pinakamainam na lakad mula sa hindi gaanong mahusay na mga pattern. Ang pinahusay na lakad ay nauugnay sa nabawasan na aktibidad ng beta-band brainwave sa panahon ng mga partikular na yugto ng cycle ng gait sa globus pallidus, isang rehiyon ng utak na nauugnay sa pagkawala ng kalamnan sa mga taong may Parkinson's disease.

Ang mga data na ito, kasama ang mga natukoy na indibidwal na neural biomarker, ay nagbibigay-diin sa kahalagahan ng personalized, data-driven na mga interbensyon upang mapabuti ang lakad sa mga taong may Parkinson's disease.

"Ang gawaing ito ay hindi lamang nagpapalalim sa aming pag-unawa sa kung paano naiimpluwensyahan ng DBS ang paggalaw, ngunit nagpapakita rin ng potensyal para sa personalized na neuromodulation para sa Parkinson's disease at iba pang mga neurological disorder, na naglalapit sa amin sa mas matalinong, mas epektibong mga therapy," sabi ng senior study author na si Doris Wang, MD, PhD, isang neurosurgeon at associate professor ng neurosurgery sa UCSF.