Болезнь Паркинсона лишает миллионов людей возможности нормально передвигаться. Тремор, скованность и замедленность движений поддаются лечению, но проблемы с походкой часто остаются самыми тяжёлыми и трудно поддающимися терапии симптомами. Учёные из Калифорнийского университета в Сан-Франциско (UCSF) разработали адаптивный нейростимулятор — по сути, «мозговой кардиостимулятор», который в реальном времени подстраивается под походку пациента.
Эта технология может значительно улучшить качество жизни людей с болезнью Паркинсона.
Как работает адаптивная глубокая стимуляция мозга
Обычная глубокая стимуляция мозга (DBS) уже давно применяется при Паркинсоне. Она помогает справляться с тремором, ригидностью и брадикинезией, но плохо влияет на ходьбу. Дело в том, что ходьба — это сложный динамический процесс, требующий точной координации между обеими сторонами тела, мозгом, спинным мозгом и мышцами. Постоянная стимуляция по фиксированному шаблону не успевает подстраиваться под постоянно меняющийся шаг.
Новый адаптивный вариант (aDBS) работает как кардиостимулятор сердца. Имплантированное устройство улавливает специфические нейронные сигналы, соответствующие разным фазам шага — например, когда качается левая или правая нога, — и за доли секунды меняет параметры стимуляции.
Результаты первых испытаний
В лабораторных тестах система улучшила симметрию походки и снизила её вариабельность. Пациенты отмечали меньше падений и при этом сохраняли контроль над другими симптомами болезни в повседневной жизни.
«Ранние результаты обнадеживают», — говорит нейрохирург UCSF Дорис Д. Ван (Doris D. Wang). Самым убедительным доказательством стала реакция самих участников: после слепого домашнего тестирования обеих систем те, кто остался в исследовании, добровольно выбрали адаптивную стимуляцию и продолжали пользоваться ею больше года после завершения испытания.
Интересная деталь: хотя у многих пациентов изменения происходили в похожих частотных диапазонах, оптимальные сигналы и места записи существенно различались от человека к человеку. У кого-то самые информативные данные приходили из коры, у других — из базальных ганглиев.
«Это подчёркивает важный принцип будущих нейромодуляционных терапий: вряд ли найдётся один универсальный биомаркер, который подойдёт всем, — объясняет Ван. — Скорее всего, понадобятся персонализированные подходы, учитывающие уникальные нейронные «подписи» каждого пациента».
Ограничения и перспективы
Исследование было небольшим — в нём участвовали всего пять человек. Для широкого внедрения нужны крупные многоцентровые испытания. Кроме того, текущая версия использует дополнительные исследовательские электроды и специальное экспериментальное устройство, которых нет в стандартных клинических системах DBS.
В будущем инженеры хотят добиться похожих результатов на обычном коммерческом оборудовании и с сигналами, которые можно получать от стандартных имплантированных электродов. Ещё одна задача — сделать так, чтобы устройство само находило индивидуальные биомаркеры с минимальным участием врача.
Концепция адаптивной стимуляции гораздо шире. Болезнь Паркинсона затрагивает не только движение, но и сон, когнитивные функции, настроение и другие сферы. В перспективе система сможет выявлять нейронные сигналы, связанные с этими состояниями, и подавать стимуляцию только тогда, когда она действительно нужна.
«Мы считаем, что это исследование — часть более крупного сдвига в сторону интеллектуальных нейромодуляционных систем, которые непрерывно адаптируются к меняющемуся состоянию мозга пациента», — отмечает Дорис Ван.
Подобные подходы уже тестируют при обсессивно-компульсивном расстройстве, депрессии, эпилепсии, хронической боли и других нейропсихиатрических заболеваниях.
Работа опубликована в журнале Nature Medicine.
