Кроме того, их исследование с небольшой группой из 20 пациентов с БП продемонстрировало, что стимуляция коры головного мозга с использованием внешних электродов исправляет некоторые искажения и временно улучшает двигательные симптомы некоторых пациентов. PD затрагивает до 1 миллиона американцев.
«Из-за потери дофамина, связанной с болезнью Паркинсона, усилия, необходимые для движения пораженной стороны тела, кажутся большими, поэтому мозг менее склонен использовать эту руку для выполнения задач», — говорит Реза Шадмер, доктор философии.D., профессор биомедицинской инженерии Медицинского факультета Университета Джона Хопкинса. «Наше исследование предполагает, что стимуляция постоянным током может в некоторой степени компенсировать потерю дофамина, уменьшая усилия, которые мозг должен прилагать для того, чтобы заставить свои моторные нейроны активироваться», — добавляет Шадмер, старший автор отчета об исследовании, опубликованном в Интернете в The Журнал неврологии за сентябрь.
2.
По словам исследователей, их эксперименты основывались на знании того, что дофамин, химическое вещество, выделяемое в коре головного мозга специализированными нейронами, как известно, заставляет животных с большей вероятностью прилагать усилия для достижения вознаграждения. При болезни Паркинсона дофаминовые нейроны обычно умирают на одной стороне мозга, что влияет на способность пациента прилагать усилия противоположной стороной тела. Например, в таких простых чрезвычайных ситуациях, как предотвращение падения мяча со стола, люди с болезнью Паркинсона часто все еще могут делать быстрые, интенсивные движения своей пораженной рукой, но кажется, что «оценка затрат» мозга на выполнение повседневных движений ненормально высокий.
Чтобы проверить эту гипотезу, Шадмер и его команда сначала разработали эксперимент, чтобы измерить, сколько силы мозг пациента готов «назначить» каждой руке. В их первом эксперименте участники, все правши, включали 15 здоровых добровольцев и 15 с болезнью Паркинсона в возрасте от 50 до 75 лет, которые страдали болезнью Паркинсона от 2 до 20 лет и получали лекарства для контроля своих симптомов, таких как тремор, ригидность мышц. и отсутствие баланса.
Держа руки в подвижных опорах над столом, участников просили взяться за ручки на концах опор, чтобы измерить приложенную к ним силу. Затем участникам нужно было приложить около 4 фунтов мышечной силы к рукояткам, чтобы переместить электронный курсор на экране компьютера к цели.
Они могли использовать любую комбинацию обеих рук для достижения цели. Это было повторено 10 раз в 16 различных направлениях, представляющих полный круг.
При выполнении этого задания здоровые участники распределяли усилие между обеими руками: они распределяли 4 фунта силы между двумя руками довольно поровну и никогда не прикладывали более 30 процентов силы к одной руке, чем к другой. Напротив, в среднем пациенты с БП в два раза больше предпочитают менее пораженную руку, иногда смещая свои усилия на 70% в сторону менее пораженной руки.
Команда Шадмера говорит, что разница не связана с отсутствием силы в пораженной руке пациентов с БП, потому что команда также проверила способность каждой руки прикладывать силу во всех направлениях и обнаружила, что сила пациентов была сопоставима с силой здоровых людей. частные лица.
По словам исследователей, что действительно выделялось, так это то, насколько результаты были зависимы от направления. Например, когда пациента попросили переместить курсор в положение на 3 часа на экране, он мог полностью отдать предпочтение своей левой (незатронутой) руке. Однако, когда пациенту было предложено переместить курсор в положение на 12 часов, она могла разделить усилие поровну между двумя руками.
Кроме того, исследователи заметили, что пациенты избегают использования пораженной руки, особенно в тех направлениях, в которых они проявляют большую вариативность или «шум» при создании силы. То есть появилось повышенное усилие, связанное с меньшей способностью контролировать генерацию силы.
Предполагая, что снижение способности контролировать силу у пациентов с болезнью Паркинсона связано со снижением уровня дофамина, что затрудняет «рекрутирование» нейронов для решения конкретной задачи, исследователи разработали эксперимент по стимуляции мозга для дальнейшей проверки своей гипотезы.
«Чем больше нейронов срабатывают вместе, чтобы выполнить задачу, тем меньше у каждого из них срабатывает и тем более контролируемым является результирующее действие», — говорит Шадмер. «При болезни Паркинсона потеря дофамина может означать, что нейроны, которые управляют движением, не срабатывают так легко, а это означает, что несколько нейронов должны выполнять всю работу и не могут работать так же хорошо, создавая более шумный выходной сигнал.
Мозг, кажется, знает это и избегает прикладывать усилия в тех направлениях, где у него меньше контроля."
Чтобы решить эту проблему, команда использовала транскраниальную стимуляцию постоянным током (tDCS) в общей сложности у 25 пациентов, по 10 в каждом из трех тестов, при этом некоторые из них участвовали более чем в одном тесте.
Они рассудили, что, увеличивая электрический ток в нейронах с помощью мягкой стимуляции через электроды, помещенные на кожу головы, клетки будут ближе к их порогу срабатывания и мозгу будет легче взаимодействовать.
В другом эксперименте с участием 10 пациентов, когда ни пациенты, ни оценивающие их клиницисты не знали, какую стимуляцию они получали, исследователи обнаружили, что одна из форм стимуляции, известная как катодная tDCS, работает лучше всего, и что пациенты, получившие такую стимуляцию, были более эффективными. готовы задействовать свою пораженную руку, чем те, кто не получал стимуляции или анодной стимуляции. Исследователи также заметили соответствующее уменьшение вариабельности движений этих пациентов.
Важно отметить, что они отметили, что стимуляция приводила к улучшению двигательных симптомов у пациентов в среднем на 25 процентов, что количественно оценивалось с помощью моторного компонента Единой шкалы оценки болезни Паркинсона (UPDRS), особенно улучшая ригидность на пораженной стороне.
Наконец, исследователи проверили эффективность tDCS у 10 пациентов в течение 10-дневного периода. В первые три дня участники не получали стимуляции или поддельной стимуляции; с четвертого по восьмой день они получали катодную стимуляцию; а на девятый и десятый день стимуляции нет.
Каждый день им давали тест движения рук и UPDRS. Результаты показали, что улучшение было реальным, но временным, поскольку оно происходило только в те дни, когда вводили катодную tDCS.
«Насколько нам известно, — предупреждает Шадмер, — эффекты tDCS очень временны, но это не удивительно, поскольку новые дофаминовые клетки не создаются, что является корнем проблемы.«Тем не менее, — говорит он, — tDCS — это относительно простое, безболезненное и недорогое средство, которое может быть разработано для домашнего использования. Мы работаем над этим устройством. Возможно, — добавляет он, — мозг привыкнет к стимуляции — так же, как он приспосабливается к лекарствам — а также со временем станет менее отзывчивым, но мы надеемся, что продолжение стимуляции может улучшить симптомы."