La stimolazione cerebrale profonda personalizzata migliora l'andatura nel morbo di Parkinson

Nei pazienti con morbo di Parkinson, le alterazioni della capacità di deambulazione possono essere molto pronunciate. La cosiddetta "andatura parkinsoniana" può includere alterazioni nella lunghezza del passo e asimmetria tra le gambe. Questi disturbi dell'andatura riducono la mobilità, aumentano il rischio di cadute e influiscono significativamente sulla qualità della vita del paziente.

Sebbene la stimolazione cerebrale profonda ad alta frequenza (DBS) sia altamente efficace nel ridurre i sintomi di tremore, rigidità e bradicinesia (lentezza dei movimenti), i suoi effetti sull'andatura sono più variabili e meno prevedibili nei pazienti con gravi disturbi dell'andatura. Le principali sfide nel migliorare i risultati della DBS per il trattamento dei disturbi dell'andatura rimangono la mancanza di una metrica standardizzata per l'andatura da utilizzare da parte dei medici per la regolazione dei parametri di stimolazione, nonché la scarsa comprensione degli effetti dei diversi fattori di stimolazione sull'andatura.

In un recente studio, i ricercatori dell'Università della California, San Francisco (UCSF) hanno sviluppato un metodo sistematico per quantificare gli aspetti chiave dell'andatura caratteristica del morbo di Parkinson e hanno utilizzato tecniche di apprendimento automatico per selezionare le impostazioni DBS ottimali per ciascun paziente. Queste impostazioni personalizzate hanno portato a miglioramenti significativi nella deambulazione, come passi più rapidi e stabili, senza peggiorare altri sintomi.

I risultati del loro studio sono pubblicati su npj Parkinson's Disease.

"Abbiamo affrontato il compito di ottimizzare le impostazioni DBS come un problema ingegneristico, con l'obiettivo di modellare la relazione tra parametri di stimolazione, attività cerebrale e prestazioni dell'andatura", ha affermato il primo autore Hamid Fekri Azghomi, PhD, ricercatore post-dottorato presso l'UCSF Wang Lab.

Come ottimizzare le prestazioni dell'andatura

Nello studio, ai pazienti affetti dal morbo di Parkinson sono stati impiantati dispositivi DBS che non solo stimolavano il cervello, ma registravano anche l'attività neurale durante la deambulazione. Durante le visite cliniche, i parametri DBS sono stati variati entro intervalli di sicurezza per studiarne gli effetti sulla funzionalità dell'andatura. In risposta a ciascuna serie di impostazioni, i pazienti hanno percorso un circuito chiuso di circa sei metri, mentre i dati neurali e la cinematica dell'andatura venivano registrati ininterrottamente.

I ricercatori hanno sviluppato il Walking Performance Index (WPI), che ha valutato parametri dell'andatura come la lunghezza e la velocità del passo, l'ampiezza dell'oscillazione del braccio e la coerenza dell'andatura. Combinando questi parametri, il WPI ha fornito una valutazione completa dell'andatura, che copre diverse dimensioni della funzione motoria compromessa dal morbo di Parkinson.

"I nostri risultati hanno confermato che i cambiamenti nelle impostazioni DBS sono stati efficacemente rilevati dal WPI e sono risultati coerenti con le valutazioni di pazienti e medici a ogni visita", ha affermato Azgomi. "Questa validazione conferma che il WPI è una metrica efficace per valutare e indirizzare il miglioramento dell'andatura nelle persone con malattia di Parkinson. Utilizzando questi metodi, siamo stati in grado di prevedere e identificare impostazioni DBS personalizzate che hanno migliorato il WPI."

I ricercatori hanno anche identificato modelli di attività cerebrale associati a un miglioramento della deambulazione. Utilizzando modelli multivariati, gli autori hanno identificato dinamiche neurali uniche che differenziano un'andatura ottimale da modelli meno efficienti. Il miglioramento dell'andatura è stato associato a una riduzione dell'attività delle onde cerebrali della banda beta durante fasi specifiche del ciclo del passo nel globo pallido, una regione cerebrale associata alla perdita di massa muscolare nelle persone con morbo di Parkinson.

Questi dati, insieme ai singoli biomarcatori neurali identificati, evidenziano l'importanza di interventi personalizzati e basati sui dati per migliorare l'andatura nelle persone affette dal morbo di Parkinson.

"Questo lavoro non solo approfondisce la nostra comprensione di come la DBS influenzi il movimento, ma dimostra anche il potenziale della neuromodulazione personalizzata per il morbo di Parkinson e altri disturbi neurologici, avvicinandoci a terapie più intelligenti ed efficaci", ha affermato la dottoressa Doris Wang, autrice principale dello studio, neurochirurga e professoressa associata di neurochirurgia presso l'UCSF.