Cortical and Subthalamic Dynamics Associated with Distinct Gait Domains in Parkinson’s Disease
Questo studio integra la cinematica di tutto il corpo con registrazioni neurali corticali e subtalamiche in pazienti con malattia di Parkinson per dimostrare che specifici domini del cammino, in particolare la variabilità del cammino, sono associati alla potenza di bassa gamma sensomotorio dipendente dalla fase, offrendo un quadro per una neuromodulazione adattiva mirata.
Articolo originale sotto licenza CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). Questa è una spiegazione generata dall'IA di un preprint non sottoposto a revisione paritaria. Non è un consiglio medico. Non prendere decisioni sulla salute basandoti su questo contenuto. Leggi il disclaimer completo
Camminare è un'impresa del corpo che la maggior parte di noi dà per scontata, un flusso fluido di passi che richiede al cervello di coordinare decine di muscoli in un ritmo perfetto. Per le persone affette da malattia di Parkinson, questo processo automatico spesso si interrompe. La malattia può rendere il cammino lento, trascinato e instabile, portando a un alto rischio di cadute e alla perdita di indipendenza. Sebbene i farmaci e la stimolazione cerebrale profonda possano aiutare molti sintomi, spesso non riescono a risolvere completamente i problemi di deambulazione. Questo accade perché il modo in cui il cammino fallisce è diverso per ogni persona: una persona potrebbe avere difficoltà con l'equilibrio, un'altra con il ritmo dei suoi passi e un'altra ancora con la simmetria tra la gamba sinistra e quella destra. Per risolvere questi problemi con precisione, i medici devono capire esattamente quale parte del modello di cammino è interrotta e, cosa più importante, cosa sta facendo il cervello quando quella specifica parte fallisce.
I ricercatori sanno da tempo che il cervello invia segnali elettrici per controllare il movimento e che, nel Parkinson, questi segoli sono spesso fuori sincrono. Tuttavia, non era chiaro come le specifiche difficoltà nel camminare si mappassero su questi segnali elettrici. Un nuovo studio condotto da un team dell'ETH Zurigo e dell'Ospedale Universitario di Zurigo mira a risolvere questo enigma. Osservando le persone camminare in un laboratorio mentre registravano la loro attività cerebrale, i ricercatori hanno cercato di trovare un legame diretto tra il modo in cui una persona cammina e il chiacchiericcio elettrico nel suo cervello. Il loro obiettivo era identificare segnali cerebrali specifici che potessero fungere da sistema di allerta, dicendo a un futuro trattamento esattamente quando e come regolare la stimolazione per aiutare una persona a camminare meglio.
Lo studio ha coinvolto dieci persone con la malattia di Parkinson che avevano già ricevuto impianti per la stimolazione cerebrale profonda, un trattamento che invia impulsi elettrici a una parte profonda del cervello chiamata nucleo subtalamico per aiutare a controllare il movimento. Il team ha reclutato anche dieci persone sane di età simile per fungere da gruppo di confronto. I partecipanti hanno camminato lungo un percorso a forma di otto sul pavimento per sei minuti. Mentre camminavano, i ricercatori utilizzavano un sistema di telecamere 3D per tracciare ogni loro movimento con alta precisiono, misurando cose come la lunghezza dei passi, quanto variava la velocità e quanto bene si muovevano braccia e gambe insieme. Allo stesso tempo, i ricercatori registravano l'attività elettrica dalla superficie delle teste dei partecipanti utilizzando un cappuccio EEG mobile e, per i pazienti, registravano anche i segnali elettrici direttamente dal dispositivo impiantato nel cervello.
I ricercatori hanno prima esaminato i dati sul cammino per vedere se potessero raggruppare i pazienti in base a come il loro camminare si confrontava con quello del gruppo sano. Hanno scoperto che, sebbene tutti i pazienti assumessero la loro terapia e avessero la stimolazione cerebrale attiva, i loro modelli di cammino erano molto diversi tra loro. Utilizzando un computer per analizzare trentasette diverse misurazioni del cammino, hanno separato i pazienti in due gruppi. Un gruppo camminava in un modo molto simile alle persone sane, mentre l'altro gruppo camminava in un modo piuttosto diverso. Interessante notare che, quando i ricercatori hanno esaminato i punteggi medici standard utilizzati dai medici per valutare i sintomi del Parkinson, non hanno trovato differenze tra questi due gruppi. I pazienti che camminavano in modo molto diverso dalle persone sane non apparivano peggiori in un esame clinico standard rispetto a quelli che camminavano in modo più simile ai soggetti sani. Ciò suggerisce che i test standard potrebbero non cogliere differenze sottili ma importanti nel modo in cui le persone camminano.
Quando il team ha guardato più a fondo gli aspetti specifici del cammino, ha scoperto che il gruppo con i modelli di cammino più insoliti lottava soprattutto con l'asimmetria, ovvero il fatto che i loro lati sinistro e destro non corrispondevano bene. Avevano anche difficoltà nella coordinazione tra gli arti e i loro passi erano molto più variabili, il che significa che un passo era spesso molto diverso dal precedente. Queste differenze nello stile di camminata erano chiare e costanti, nonostante i punteggi medici standard non fossero riusciti a rilevarle.
Successivamente, i ricercatori hanno cercato di collegare questi modelli di cammino ai segnali elettrici nel cervello. Si sono concentrati su momenti specifici del ciclo del cammino, in particolare la fase di "oscillazione" (swing), ovvero quando una gamba viene sollevata e si muove in avanti mentre l'altra sostiene il peso del corpo. Hanno trovato una chiara connessione tra quanto variavano i passi di una persona e l'attività elettrica nel cervello durante questa fase di oscillazione. Nello specifico, quando il passo di una persona era più incoerente, il cervello mostrava livelli più elevati di un ritmo elettrico veloce, noto come attività low-gamma, nell'area del cervello che controlla la gamba che si sta muovendo in avanti. Questo è stato l'unico legame tra un problema specifico del cammino e un segnale elettrico specifico del cervello che è rimasto forte dopo che i ricercatori hanno tenuto conto di tutti i diversi confronti effettuati.
Lo studio ha anche esaminato i segnali provenienti dall'impianto cerebrale profondo. I ricercatori hanno trovato alcuni indizi che anche l'attività cerebrale in quest'area più profonda potrebbe cambiare quando i modelli di cammino sono diversi, ma queste scoperte non erano forti o chiare come quelle dalla superficie del cervello. Poiché il gruppo di persone nello studio era piccolo, i ricercatori sono cauti nell'affermare che queste scoperte cerebrali più profonde siano ancora solo ipotesi che devono essere testate nuovamente in un gruppo più ampio. Tuttavia, il legame tra la variabilità del passo e il ritmo elettrico veloce sulla superficie del cervello era abbastanza robusto da essere considerato un forte candidato per un uso futuro.
Questa scoperta è significativa perché indica una via per rendere la stimolazione cerebrale profonda più intelligente. Attualmente, questi impianti erogano un flusso costante di impulsi elettrici. Se i medici potessero usare i segnali elettrici del cervello stesso per rilevare quando i passi di una persona stanno diventando instabili, l'impianto potrebbe regolare la sua stimolazione in tempo reale per aiutare a stabilizzare il cammino. I ricercatori suggeriscono che il ritmo elettrico veloce che hanno trovato potrebbe servire come segnale per comunicare al dispositivo che la persona sta avendo difficoltà con la costanza del passo. Sebbene questo studio non provi che un tale sistema funzionerà in tutti i pazienti, fornisce un obiettivo chiaro per la prossima generazione di trattamenti. Accoppiando il modo specifico in cui una persona cammina con i segnali elettrici specifici nel suo cervello, gli scienziati si stanno avvicinando a un futuro in cui i trattamenti per il Parkinson possono essere personalizzati in base allo stile di cammino unico di ogni individuo, restituendo potenzialmente un senso di stabilità e sicurezza alla loro vita quotidiana.
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