Sügavat ajustimulatsiooni on Parkinsoni tõve sümptomite raviks kasutatud 25 aastat, kuid piirangud on pannud teadlasi otsima võimalusi selle tehnika täiustamiseks. Selles uuringus kirjeldatakse esimest täielikult implanteeritud DBS-süsteemi, mis kasutab signaalide täpseks häälestamiseks aju enda tagasisidet. Uuringut toetasid riiklikud tervishoiuinstituudid uuenduslike tehnoloogiate (BRAIN) algatuse kaudu ja riiklik neuroloogiliste häirete ja insuldi instituut (NINDS).
"Selles väikesemahulises teostatavusuuringus kasutatud uudne lähenemine võib olla esimene oluline samm täiustatud või isikupärasema viisi väljatöötamisel arstide jaoks Parkinsoni tõvega patsientide igapäevaste probleemide vähendamiseks," ütles Nick B. Langhals, Ph. D., NINDSi programmidirektor ja BRAIN-algatuse meeskonna juht.
Aju sügav stimulatsioon on meetod Parkinsoni tõve sümptomite juhtimiseks, implanteerides kirurgiliselt ajju elektroodi, peenikese traadi. Traditsiooniline sügav ajustimulatsioon stimuleerib pidevat ajuosa, mida nimetatakse basaalganglionideks, et aidata ravida Parkinsoni tõve sümptomeid. Selline lähenemine võib aga põhjustada soovimatuid kõrvalmõjusid, mis nõuavad koolitatud arsti poolt ümberprogrammeerimist. Selles uuringus kirjeldatud uus meetod on adaptiivne, nii et manustatud stimulatsioon reageerib reaalajas patsiendi ajust saadud signaalidele.
"See on esimene kord, kui täielikult implanteeritud seadet kasutatakse Parkinsoni tõvega inimeste suletud ahela adaptiivseks sügavaks ajustimulatsiooniks," ütles Philip Starr, M. D., Ph. D., San Francisco California ülikooli neuroloogilise kirurgia professor ja ajakirjas Journal of Neural Engineering avaldatud uuringu vanemautor.
Lühiajalises teostatavusuuringus said kaks Parkinsoni tõvega patsienti täielikult implanteeritud adaptiivse sügava aju stimulatsiooni seadme. Seade erineb traditsioonilistest selle poolest, et suudab nii ajutegevust jälgida kui ka moduleerida. Selles töös tehti tuvastus elektroodilt, mis oli implanteeritud primaarse motoorse ajukoore kohale, mis on normaalse liikumise jaoks oluline ajuosa. Selle elektroodi signaalid suunatakse seejärel seadmesse manustatud arvutiprogrammi, mis määrab, kas aju stimuleerida. Selle uuringu jaoks õpetasid teadlased programmi tuvastama düskineesiaga seotud ajutegevuse mustrit või kontrollimatuid liigutusi, mis on Parkinsoni tõve korral sügava aju stimulatsiooni kõrvalmõju, et aidata stimuleerimisel kohandada. Stimulatsioon vähenes, kui tuvastas düskineesiaga seotud ajutegevuse, ja suurenes, kui aju tuvastamine ei näidanud düskineesiat, et minimeerida sügava aju stimulatsiooniga seotud kõrv altoimeid.
Esialgsete lühiajaliste uuringute tulemused, mille eesmärk oli näidata adaptiivse süvaaju stimulatsiooni kasutamise teostatavust ja tõhusust Parkinsoni tõve liikumistakistuste ületamiseks, näitasid, et see adaptiivne lähenemine oli sümptomite kontrollimisel sama tõhus kui traditsiooniline süvaaju stimulatsioon. Arstid nägid ja patsiendid ei märganud mingeid erinevusi liikumise paranemises adaptiivse stimulatsiooni ajal võrreldes teadlaste käsitsi seadistatud pideva avatud ahelaga stimulatsiooniga. Kuna adaptiivne sügav ajustimulatsioon ei stimuleerinud aju pidev alt, säästis süsteem umbes 40 protsenti seadme aku energiast, mida traditsioonilise stimulatsiooni käigus kasutati. Lühikesed ajaperioodid, mille jooksul liikumist hinnati, ei võimaldanud võrrelda kahte sügavat aju stimulatsiooni paradigmat düskineesia esinemissageduse suhtes, kuid loodetakse, et muutuv stimulatsioon toob kaasa ka kahjulike mõjude vähenemise, kui seda testitakse pikema aja jooksul.
"Muud adaptiivsed süvaaju stimulatsiooni kujundused registreerivad ajutegevust stimulatsiooni toimumiskohaga külgnevast piirkonnast – basaalganglionidest, mis on vastuvõtlikud stimulatsioonivoolu häiretele," ütles dr Starr. "Selle asemel saab meie seade tagasisidet motoorselt ajukoorelt, mis asub stimulatsiooniallikast kaugel, pakkudes usaldusväärsemat signaali."
Paljusid Parkinsoni tõvega patsiente, kes saaksid kasu sügavast ajustimulatsioonist, on raske ravida, sest liiga tugev stimulatsioon võib põhjustada düskineesiat. Seega on stimulatsiooni õige taseme leidmine sama, mis üritab tabada pidev alt liikuvat sihtmärki. Adaptiivne süsteem, nagu siin katsetatav, võib pakkuda tõhusat alternatiivi ja piirata ka traditsioonilise sügava aju stimulatsiooni kahjulikke mõjusid, kuid teha on veel palju katseid.
"Siin oleme näidanud adaptiivse sügava ajustimulatsiooni teostatavust," ütles dr Starr. "Praegu plaanime suuremaid ja pikemaajalisi uuringuid, et teha kindlaks, kui tõhus see süsteem Parkinsoni tõvega patsientide sümptomite juhtimisel on."
