Regularne ćwiczenia mogą przywrócić połączenia mózgowe u osób chorych na Parkinsona w dłuższej perspektywie

Nowe badanie przeprowadzone w University Hospitals and Veterans Affairs Healthcare System w północno-wschodnim Ohio (przez Cleveland Center for Functional Electrical Stimulation (FES)) dostarcza pewnych wskazówek: okazuje się, że długoterminowe programy ćwiczeń dynamicznych mogą mieć szerszy efekt regeneracyjny na sygnały mózgowe u pacjentów z chorobą Parkinsona, niż wcześniej sądzono.

Naukowcy wykorzystali nagrania z urządzeń do głębokiej stymulacji mózgu (DBS) uczestników, aby ocenić, w jaki sposób długoterminowe programy ćwiczeń mogą „reaktywować” połączenia uszkodzone przez chorobę Parkinsona.

W odróżnieniu od poprzednich badań, celem tego badania było rozszyfrowanie zmian w mózgu związanych ze złagodzeniem objawów motorycznych przy użyciu urządzeń DBS drugiej generacji i długoterminowego programu dynamicznej jazdy rowerem u pacjentów z chorobą Parkinsona.

Szczegóły badania opublikowano w czasopiśmie Clinical Neurophysiology.

Badaniem pilotażowym kierował neurolog Aasef Shaikh, lekarz medycyny i doktor filozofii z UH&VA, który jest również wiceprzewodniczącym ds. badań w University Hospitals, profesorem neurologii i zastępcą dyrektora medycznego Cleveland FES Center.

Główną autorką artykułu jest Prajakta Joshi, doktorantka inżynierii biomedycznej w Shaikh Lab w University Hospitals Cleveland oraz w FES Center w Louis Stokes VA Medical Center w Cleveland.

„Od wielu lat wykazujemy, że dynamiczny trening kolarski jest skuteczny w leczeniu drżenia w chorobie Parkinsona” – powiedział dr Shaikh. „Nowe badanie obejmuje wykorzystanie głębokiej stymulacji mózgu i programu ćwiczeń, aby zwizualizować, jak długotrwały trening może przebudować połączenia neuronowe w mózgu”.

Dr Shaikh dodał, że kolejnym wyjątkowym i kluczowym elementem badania była współpraca między dwoma systemami medycznymi, która pozwoliła na rekrutację szerszej grupy uczestników.

Uczestnicy z chorobą Parkinsona, w tym weterani wojskowi, zostali poproszeni o odbycie 12 sesji dynamicznego treningu kolarskiego w ciągu czterech tygodni. Wszyscy uczestnicy mieli wcześniej wszczepione urządzenia do głębokiej stymulacji mózgu w celu leczenia objawów motorycznych, a jednocześnie mierzono sygnały mózgowe w obszarze, w którym umieszczono elektrody.

Kolejnym ważnym aspektem badania był program adaptacyjnej jazdy na rowerze. Technologia ta pozwala rowerowi treningowemu „nauczyć się”, jak pedałuje pacjent.

Na przykład, podczas oglądania meczu, kolarze mieli pedałować z prędkością 80 obr./min i utrzymywać tę prędkość przez około 30 minut. Intensywność pedałowania była wyświetlana na ekranie w postaci balonu, który należało utrzymać nad powierzchnią wody, ale w ramach zadanych parametrów.

Jednak adaptacyjność maszyny sprawiała, że uczestnicy zastanawiali się, ile wysiłku muszą włożyć. Silnik roweru pomagał im osiągnąć 80 obr./min, ale jednocześnie zwiększał i zmniejszał opór w zależności od wysiłku. Naukowcy uważają, że ten mechanizm „pchania i ciągnięcia” jest szczególnie przydatny w leczeniu objawów choroby Parkinsona.

Lara Shigo, doktorantka na Uniwersytecie Stanowym w Kent, współautorka badania, zauważa, że 80 obr./min to prędkość szybsza, niż ta, którą normalnie pedałujemy, ale twierdzi, że tempo to nie powoduje zmęczenia, ponieważ silnik pomaga utrzymać tę prędkość.

Imponujące wyniki

Przed i po każdej sesji rejestrowano sygnały mózgowe z wszczepionych elektrod DBS.

„Naszym celem było zrozumienie natychmiastowych i długoterminowych skutków ćwiczeń w obszarze mózgu, w którym wszczepiono elektrody, czyli tam, gdzie występuje choroba Parkinsona” – powiedział dr Shaikh.

Naukowcy nie zaobserwowali natychmiastowych zmian w sygnałach mózgowych, ale po 12 sesjach odnotowali mierzalne zmiany w sygnałach odpowiedzialnych za kontrolę motoryczną i ruch.

Joshi i zespół zauważyli: „Chociaż obecne systemy DBS dostarczają nowych informacji na temat aktywności mózgu, ograniczają się one do rejestrowania sygnałów wyłącznie z obszarów, w których umieszczone są elektrody. Inne obszary mózgu, które również mogą mieć wpływ na aktywność mózgu, pozostają nieodkryte”.

Kluczowy wniosek, wyjaśnia Joshi: „Może chodzić o szerszy obwód. Ćwiczenia mogą wpływać na wiele szlaków wstępujących i zstępujących, a możliwe, że powodujemy zmianę na poziomie sieci, która pośredniczy w poprawie objawów motorycznych”.

Joshi dodaje, że dalsze badania mogą przynieść więcej odpowiedzi: „Dobrą wiadomością jest to, że nasze kolejne badania mogą przybliżyć nas do odkrycia rewolucyjnych i spersonalizowanych metod leczenia choroby Parkinsona”.