Op maat gemaakte diepe hersenstimulatie verbetert het looppatroon bij de ziekte van Parkinson

Bij patiënten met de ziekte van Parkinson kunnen de veranderingen in het loopvermogen zeer uitgesproken zijn. Het zogenaamde "Parkinson-gangpatroon" kan veranderingen in paslengte en asymmetrie tussen de benen omvatten. Deze loopstoornissen verminderen de mobiliteit, verhogen het risico op vallen en hebben een aanzienlijke invloed op de kwaliteit van leven van de patiënt.

Hoewel hoogfrequente diepe hersenstimulatie (DBS) zeer effectief is in het verminderen van symptomen van tremor, rigiditeit en bradykinesie (traagheid), zijn de effecten ervan op het looppatroon variabeler en minder voorspelbaar bij patiënten met ernstige loopstoornissen. De belangrijkste uitdagingen bij het verbeteren van de resultaten van DBS bij de behandeling van loopstoornissen blijven het ontbreken van een gestandaardiseerde looppatroonmeting die clinici kunnen gebruiken bij het aanpassen van stimulatieparameters, evenals een gebrek aan inzicht in de effecten van verschillende stimulatiefactoren op het looppatroon.

In een recente studie ontwikkelden onderzoekers van de University of California, San Francisco (UCSF) een systematische manier om de belangrijkste aspecten van het looppatroon te kwantificeren die kenmerkend zijn voor de ziekte van Parkinson. Ze gebruikten machine learning-technieken om optimale DBS-instellingen voor elke patiënt te selecteren. Deze gepersonaliseerde instellingen leidden tot significante verbeteringen in het lopen, zoals snellere en stabielere passen, zonder verergering van andere symptomen.

De resultaten van hun onderzoek zijn gepubliceerd in npj Parkinson's Disease.

"We benaderden de taak van het optimaliseren van de DBS-instellingen als een technisch probleem, met als doel het modelleren van de relatie tussen stimulatieparameters, hersenactiviteit en loopvermogen", aldus eerste auteur Hamid Fekri Azghomi, PhD, een postdoctoraal onderzoeker in het UCSF Wang Lab.

Hoe u uw loopprestaties kunt optimaliseren

In de studie kregen patiënten met de ziekte van Parkinson DBS-apparaten geïmplanteerd die niet alleen de hersenen stimuleerden, maar ook de neurale activiteit registreerden tijdens het lopen. Tijdens kliniekbezoeken werden de DBS-parameters binnen veilige grenzen gevarieerd om hun effecten op het looppatroon te bestuderen. Als reactie op elke set instellingen liepen de patiënten een gesloten circuit van ongeveer zes meter, terwijl neurale gegevens en loopbewegingen continu werden geregistreerd.

De onderzoekers ontwikkelden de Walking Performance Index (WPI), die looppatronen zoals paslengte, passnelheid, armzwaaiamplitude en loopcoherentie beoordeelde. Door deze parameters te combineren, leverde de WPI een uitgebreide beoordeling van het looppatroon op, die meerdere aspecten van de motoriek bestreek die door de ziekte van Parkinson worden beïnvloed.

"Onze resultaten bevestigden dat veranderingen in DBS-instellingen effectief werden vastgelegd door de WPI en consistent waren met de beoordelingen van patiënt en clinicus bij elk bezoek", aldus Azgomi. "Deze validatie bevestigt dat de WPI een effectieve maatstaf is voor het beoordelen en sturen van loopverbetering bij mensen met de ziekte van Parkinson. Met behulp van deze methoden konden we gepersonaliseerde DBS-instellingen voorspellen en identificeren die de WPI verbeterden."

De onderzoekers identificeerden ook patronen van hersenactiviteit die verband houden met verbeterd lopen. Met behulp van multivariate modellen identificeerden de auteurs unieke neurale dynamieken die optimale looppatronen onderscheiden van minder efficiënte patronen. Verbeterd lopen werd geassocieerd met verminderde bètaband hersengolfactiviteit tijdens specifieke fasen van de loopcyclus in de globus pallidus, een hersengebied dat geassocieerd wordt met spierverlies bij mensen met de ziekte van Parkinson.

Deze gegevens, samen met de geïdentificeerde individuele neurale biomarkers, benadrukken het belang van gepersonaliseerde, op data gebaseerde interventies om het lopen te verbeteren bij mensen met de ziekte van Parkinson.

"Dit werk verdiept niet alleen ons begrip van hoe DBS beweging beïnvloedt, maar toont ook aan dat gepersonaliseerde neuromodulatie mogelijk is bij de ziekte van Parkinson en andere neurologische aandoeningen. Dit brengt ons dichter bij slimmere, effectievere therapieën", aldus hoofdauteur van de studie Doris Wang, MD, PhD, neurochirurg en universitair hoofddocent neurochirurgie aan de UCSF.