Rangsangan otak dalam yang disesuaikan meningkatkan gaya berjalan dalam penyakit Parkinson

Pada pesakit dengan penyakit Parkinson, perubahan dalam keupayaan berjalan boleh menjadi sangat ketara. Apa yang dipanggil "Gait Parkinsonian" boleh termasuk perubahan dalam panjang langkah dan asimetri antara kaki. Gangguan gaya berjalan ini mengurangkan mobiliti seseorang, meningkatkan risiko terjatuh, dan menjejaskan kualiti hidup pesakit dengan ketara.

Walaupun rangsangan otak dalam (DBS) frekuensi tinggi sangat berkesan dalam mengurangkan simptom gegaran, ketegaran dan bradykinesia (pergerakan perlahan), kesannya terhadap gaya berjalan adalah lebih berubah-ubah dan kurang dapat diramalkan pada pesakit yang mengalami gangguan gaya berjalan yang teruk. Cabaran utama dalam meningkatkan keputusan DBS untuk rawatan gangguan gaya berjalan kekal kekurangan metrik gaya berjalan yang standard untuk digunakan oleh doktor semasa melaraskan parameter rangsangan, serta kekurangan pemahaman tentang kesan faktor rangsangan yang berbeza pada gaya berjalan.

Dalam kajian baru-baru ini, penyelidik di University of California, San Francisco (UCSF) membangunkan cara sistematik untuk mengukur aspek utama ciri gaya berjalan penyakit Parkinson dan menggunakan teknik pembelajaran mesin untuk memilih tetapan DBS yang optimum untuk setiap pesakit. Tetapan diperibadikan ini membawa kepada peningkatan yang ketara dalam berjalan, seperti langkah yang lebih pantas dan lebih stabil, tanpa memburukkan gejala lain.

Hasil kajian mereka diterbitkan dalam npj Parkinson's Disease.

"Kami menghampiri tugas mengoptimumkan tetapan DBS sebagai masalah kejuruteraan, dengan matlamat untuk memodelkan hubungan antara parameter rangsangan, aktiviti otak, dan prestasi berjalan," kata pengarang pertama Hamid Fekri Azghomi, PhD, seorang felo pasca doktoral di UCSF Wang Lab.

Cara Mengoptimumkan Prestasi Gait

Dalam kajian itu, pesakit dengan penyakit Parkinson telah ditanam dengan peranti DBS yang bukan sahaja merangsang otak tetapi juga merekodkan aktiviti saraf semasa mereka berjalan. Semasa lawatan klinik, parameter DBS diubah dalam julat selamat untuk mengkaji kesannya terhadap fungsi berjalan. Sebagai tindak balas kepada setiap set tetapan, pesakit berjalan litar tertutup kira-kira enam meter manakala data saraf dan kinematik gait direkodkan secara berterusan.

Para penyelidik membangunkan Indeks Prestasi Berjalan (WPI), yang menilai metrik gaya berjalan seperti panjang langkah, kelajuan langkah, amplitud hayunan lengan, dan koheren gaya berjalan. Dengan menggabungkan metrik ini, WPI menyediakan penilaian berjalan yang komprehensif, meliputi pelbagai dimensi fungsi motor yang terjejas oleh penyakit Parkinson.

"Keputusan kami mengesahkan bahawa perubahan dalam tetapan DBS telah ditangkap secara berkesan oleh WPI dan konsisten dengan penilaian pesakit dan doktor pada setiap lawatan," kata Azgomi. "Pengesahan ini mengesahkan bahawa WPI ialah metrik yang berkesan untuk menilai dan menyasarkan peningkatan gaya berjalan pada penghidap penyakit Parkinson. Menggunakan kaedah ini, kami dapat meramal dan mengenal pasti tetapan DBS yang diperibadikan yang meningkatkan WPI."

Para penyelidik juga mengenal pasti corak aktiviti otak yang berkaitan dengan berjalan kaki yang lebih baik. Menggunakan model multivariate, penulis mengenal pasti dinamik saraf unik yang membezakan gaya berjalan optimum daripada corak kurang cekap. Gaya berjalan yang lebih baik dikaitkan dengan penurunan aktiviti gelombang otak jalur beta semasa fasa tertentu kitaran berjalan dalam globus pallidus, kawasan otak yang dikaitkan dengan kehilangan otot pada penghidap penyakit Parkinson.

Data-data ini, bersama-sama dengan biomarker saraf individu yang dikenal pasti, menyerlahkan kepentingan intervensi yang didorong oleh data yang diperibadikan untuk meningkatkan gaya berjalan pada penghidap penyakit Parkinson.

"Kerja ini bukan sahaja memperdalam pemahaman kita tentang bagaimana DBS mempengaruhi pergerakan, tetapi juga menunjukkan potensi untuk neuromodulasi yang diperibadikan untuk penyakit Parkinson dan gangguan neurologi lain, membawa kita lebih dekat dengan terapi yang lebih bijak dan lebih berkesan, " kata pengarang kajian kanan Doris Wang, MD, PhD, pakar bedah saraf dan profesor pakar bedah saraf di UCSF.