123RF
Skuteczniejsze zwalczanie objawów u pacjentów cierpiących na chorobę Parkinsona
Redaktor: Monika Stelmach
Data: 25.02.2022
Źródło: Komisja Europejska/CORDIS
| Tagi: | DBSModel, choroba Parkinsona, głęboka stymulacja mózgu, DBS, neurodegeneracyjna choroba, głęboka stymulacja mózgu w pętli zamkniętej, biomarkery |
Dzięki postępom w stosowaniu głębokiej stymulacji mózgu w pętli zamkniętej naukowcy mają nadzieję na poprawę sposobów leczenia choroby Parkinsona.
Choroba Parkinsona to neurodegeneracyjne schorzenie, które wpływa na kontrolujące nasze ruchy komórki nerwowe w mózgu. Jak twierdzi Europejskie Stowarzyszenie Choroby Parkinsona, na chorobę tę cierpi około 10 milionów osób na całym świecie.
Choć dotychczas nie udało się opracować skutecznego leku, nieustannie rozwijane są nowe metody leczenia. Jednym z przykładów jest głęboka stymulacja mózgu w pętli zamkniętej.
– Głęboka stymulacja mózgu (DBS) to forma leczenia polegająca na elektrycznej stymulacji neuronów znajdujących się w głębokich strukturach mózgu za pomocą elektrod wszczepianych w czasie zabiegu chirurgicznego. Głęboka stymulacja mózgu w pętli zamkniętej jest nowatorską metodą DBS, która wyczuwa stopień nasilenia objawów u pacjenta i odpowiednio dostosowuje poziom stymulacji – wyjaśnia Madeleine Lowery, inżynierka biomedyczna z University College w Dublinie.
Choć proponowana technologia może zwiększyć skuteczność terapii, jednocześnie zmniejszając występowanie skutków ubocznych i ograniczając koszty, nie jest jeszcze wykorzystywana w leczeniu pacjentów.
– Zanim będzie mogła być stosowana u pacjentów, musimy najpierw zidentyfikować odpowiednie biomarkery pozwalające na monitorowanie objawów oraz skutków ubocznych wywołanych przez stymulację, a także opracować nowe algorytmy kontroli stymulacji w czasie rzeczywistym – twierdzi Lowery.
Tym właśnie zajmował się zespół finansowanego ze środków Unii Europejskiej projektu DBSModel. – Korzystając z naszych modeli obliczeniowych, opracowaliśmy i przetestowaliśmy nowe strategie głębokiej stymulacji mózgu w pętli zamkniętej, które pozwalają na dostosowywanie parametrów stymulacji do objawów pacjenta i skutków ubocznych. Obecnie możemy zbadać te podejścia na modelach zwierzęcych oraz wśród pacjentów w trakcie badań przedklinicznych – dodaje Lowery, główna badaczka projektu.
Głównym filarem tego wspieranego przez Europejską Radę ds. Badań Naukowych (ERBN) projektu jest nowy, wieloskalowy model ludzkiego układu nerwowo-mięśniowego. – Model obejmuje wiele skal przestrzennych i czasowych, a dodatkowo uwzględnia różne aspekty biofizyki i fizjologii, które leżą u podstaw DBS. Obejmują one między innymi rozkład pół elektrycznych wokół elektrody, wpływ DBS na poszczególne neurony i sieci neuronów w mózgu, a także wpływy na drżenie mięśni i siłę mięśniową – zauważa Lowery.
Dzięki temu modelowi badacze opracowali i przetestowali wiele różnych strategii sterowania DBS w pętli zamkniętej, korzystając w tym celu z różnych biomarkerów układu nerwowego. Pozwoliło to zespołowi na zaproponowanie nowych algorytmów automatycznego dostosowywania parametrów DBS w odpowiedzi na zarejestrowane biomarkery.
Badacze przeprowadzili także doświadczenia z udziałem ochotników cierpiących na chorobę Parkinsona, którzy już teraz są leczeni metodą DBS. Celem tych doświadczeń było zrozumienie, w jaki sposób choroba Parkinsona i DBS wpływają na zachowania neuronów kontrolujących mięśnie zaangażowane w precyzyjną kontrolę motoryczną.
Jak twierdzi Lowery, ich wyniki dostarczyły nowych danych do zbadania, w jaki sposób aktywność motoneuronów odpowiedzialnych za kontrolowanie mięśni zmienia się pod wpływem leków i DBS.
Modele obliczeniowe umożliwiły wgląd w mechanizmy fizjologiczne odpowiedzialne za te zachowania. Dzięki temu można je wykorzystać do lepszego zrozumienia, w jaki sposób DBS pomaga w leczeniu choroby oraz do projektowania i testowania nowych strategii stymulacji.
– Wyniki te przyczynią się również do powstania następnej generacji implantowanych urządzeń neuromodulacyjnych, które pozwolą na lepsze zwalczanie objawów u pacjentów cierpiących na chorobę Parkinsona – podsumowuje Lowery.
Badaczka twierdzi, że jej zespół planuje kontynuować badania, których celem jest położenie podwalin pod opracowanie metody leczenia opartej na DBS w pętli zamkniętej. Co więcej, dzięki wsparciu ERBN w postaci grantu przeznaczonego na weryfikację koncepcji, zespół już teraz prowadzi badania przedkliniczne w celu zbadania skuteczności algorytmów głębokiej stymulacji mózgu w pętli zamkniętej in vivo.
Choć dotychczas nie udało się opracować skutecznego leku, nieustannie rozwijane są nowe metody leczenia. Jednym z przykładów jest głęboka stymulacja mózgu w pętli zamkniętej.
– Głęboka stymulacja mózgu (DBS) to forma leczenia polegająca na elektrycznej stymulacji neuronów znajdujących się w głębokich strukturach mózgu za pomocą elektrod wszczepianych w czasie zabiegu chirurgicznego. Głęboka stymulacja mózgu w pętli zamkniętej jest nowatorską metodą DBS, która wyczuwa stopień nasilenia objawów u pacjenta i odpowiednio dostosowuje poziom stymulacji – wyjaśnia Madeleine Lowery, inżynierka biomedyczna z University College w Dublinie.
Choć proponowana technologia może zwiększyć skuteczność terapii, jednocześnie zmniejszając występowanie skutków ubocznych i ograniczając koszty, nie jest jeszcze wykorzystywana w leczeniu pacjentów.
– Zanim będzie mogła być stosowana u pacjentów, musimy najpierw zidentyfikować odpowiednie biomarkery pozwalające na monitorowanie objawów oraz skutków ubocznych wywołanych przez stymulację, a także opracować nowe algorytmy kontroli stymulacji w czasie rzeczywistym – twierdzi Lowery.
Tym właśnie zajmował się zespół finansowanego ze środków Unii Europejskiej projektu DBSModel. – Korzystając z naszych modeli obliczeniowych, opracowaliśmy i przetestowaliśmy nowe strategie głębokiej stymulacji mózgu w pętli zamkniętej, które pozwalają na dostosowywanie parametrów stymulacji do objawów pacjenta i skutków ubocznych. Obecnie możemy zbadać te podejścia na modelach zwierzęcych oraz wśród pacjentów w trakcie badań przedklinicznych – dodaje Lowery, główna badaczka projektu.
Głównym filarem tego wspieranego przez Europejską Radę ds. Badań Naukowych (ERBN) projektu jest nowy, wieloskalowy model ludzkiego układu nerwowo-mięśniowego. – Model obejmuje wiele skal przestrzennych i czasowych, a dodatkowo uwzględnia różne aspekty biofizyki i fizjologii, które leżą u podstaw DBS. Obejmują one między innymi rozkład pół elektrycznych wokół elektrody, wpływ DBS na poszczególne neurony i sieci neuronów w mózgu, a także wpływy na drżenie mięśni i siłę mięśniową – zauważa Lowery.
Dzięki temu modelowi badacze opracowali i przetestowali wiele różnych strategii sterowania DBS w pętli zamkniętej, korzystając w tym celu z różnych biomarkerów układu nerwowego. Pozwoliło to zespołowi na zaproponowanie nowych algorytmów automatycznego dostosowywania parametrów DBS w odpowiedzi na zarejestrowane biomarkery.
Badacze przeprowadzili także doświadczenia z udziałem ochotników cierpiących na chorobę Parkinsona, którzy już teraz są leczeni metodą DBS. Celem tych doświadczeń było zrozumienie, w jaki sposób choroba Parkinsona i DBS wpływają na zachowania neuronów kontrolujących mięśnie zaangażowane w precyzyjną kontrolę motoryczną.
Jak twierdzi Lowery, ich wyniki dostarczyły nowych danych do zbadania, w jaki sposób aktywność motoneuronów odpowiedzialnych za kontrolowanie mięśni zmienia się pod wpływem leków i DBS.
Modele obliczeniowe umożliwiły wgląd w mechanizmy fizjologiczne odpowiedzialne za te zachowania. Dzięki temu można je wykorzystać do lepszego zrozumienia, w jaki sposób DBS pomaga w leczeniu choroby oraz do projektowania i testowania nowych strategii stymulacji.
– Wyniki te przyczynią się również do powstania następnej generacji implantowanych urządzeń neuromodulacyjnych, które pozwolą na lepsze zwalczanie objawów u pacjentów cierpiących na chorobę Parkinsona – podsumowuje Lowery.
Badaczka twierdzi, że jej zespół planuje kontynuować badania, których celem jest położenie podwalin pod opracowanie metody leczenia opartej na DBS w pętli zamkniętej. Co więcej, dzięki wsparciu ERBN w postaci grantu przeznaczonego na weryfikację koncepcji, zespół już teraz prowadzi badania przedkliniczne w celu zbadania skuteczności algorytmów głębokiej stymulacji mózgu w pętli zamkniętej in vivo.
