שני מחקרים חדשים מאוניברסיטת סן פרנסיסקו מצביעים על הדרך לטיפול מותאם מסביב לשעון לאנשים עם מחלת פרקינסון באמצעות מכשיר מושתל שיכול לטפל בבעיות תנועה במהלך היום ובנדודי שינה בלילה.
הגישה, הנקראת גירוי מוח עמוק אדפטיבי, או aDBS, משתמשת בשיטות הנגזרות מבינה מלאכותית כדי לנטר את פעילות המוח של המטופל לאיתור שינויים בתסמינים.
כאשר הוא מזהה אותם, הוא מתערב עם פולסים מכוילים במדויק של חשמל. הטיפול משלים את התרופות שחולי פרקינסון נוטלים כדי לנהל את הסימפטומים שלהם, נותן פחות גירוי כאשר התרופה פעילה, כדי להדוף תנועות עודפות, ויותר גירוי עם התפוגגות התרופה, כדי למנוע נוקשות.
זו הפעם הראשונה שטכנולוגיית השתלת מוח "לולאה סגורה" הוכחה שעובדת בחולי פרקינסון במהלך חיי היומיום שלהם. המכשיר קולט אותות מוח כדי ליצור מנגנון משוב רציף שיכול לצמצם את הסימפטומים כשהם מתעוררים. משתמשים יכולים לצאת מהמצב האדפטיבי או לכבות את הטיפול לחלוטין עם מכשיר כף יד.
עבור המחקר הראשון, החוקרים ערכו ניסוי קליני עם ארבעה אנשים כדי לבדוק עד כמה הגישה עבדה במהלך היום, בהשוואה לטכנולוגיית השתלת מוח קודמת של DBS הידועה כקבוע או cDBS.
כדי להבטיח שהטיפול יספק את ההקלה המרבית לכל משתתף, החוקרים ביקשו מהם לזהות את הסימפטום המציק ביותר שלהם. הטכנולוגיה החדשה הפחיתה את התסמינים הללו ב-50%. התוצאות מופיעות ב-19 באוגוסט ב רפואת טבע.
"זהו העתיד של גירוי מוחי עמוק למחלת פרקינסון", אמר פיליפ סטאר, MD, PhD, פרופסור דולורס קייקבריד לכירורגיה נוירולוגית, מנהל שותף של מרפאת UCSF Movement Disorders and Neuromodulation Clinic ואחד הכותבים הבכירים של המחקר .
סטאר מניחה את התשתית לטכנולוגיה זו כבר יותר מעשור. בשנת 2013, הוא פיתח דרך לזהות ולאחר מכן להקליט את מקצבי המוח החריגים הקשורים לפרקינסון. בשנת 2021, הצוות שלו זיהה דפוסים ספציפיים באותם מקצבי מוח התואמים לתסמינים מוטוריים.
"היה עניין רב בשיפור הטיפול ב-DBS על ידי הפיכתו להסתגלות וויסות עצמי, אבל רק לאחרונה היו הכלים והשיטות הנכונות זמינות כדי לאפשר לאנשים להשתמש בטווח הארוך הזה בבתיהם", אמר. סטאר, שגויס על ידי UCSF ב-1998 כדי להתחיל את תוכנית ה-DBS שלה.
מוקדם יותר השנה, חוקרי UCSF בראשות סיימון ליטל, MBBS, PhD, הדגימו ב תקשורת טבע כי ל-DBS אדפטיבי יש פוטנציאל להקל על נדודי השינה שפוקדים חולים רבים עם פרקינסון.
"השינוי הגדול שעשינו עם DBS אדפטיבי הוא שאנחנו מסוגלים לזהות, בזמן אמת, היכן מטופל נמצא בספקטרום הסימפטומים ולהתאים אותו לכמות הגירוי המדויקת שהוא צריך", אמר ליטל, פרופסור חבר. לנוירולוגיה ומחבר בכיר של שני המחקרים. גם ליטל וגם סטאר חברים ב-UCSF Weill Institute for Neurosciences.
שיקום תנועה
מחלת פרקינסון פוגעת בכ-10 מיליון אנשים ברחבי העולם. זה נובע מאובדן של נוירונים המייצרים דופמין באזורים עמוקים של המוח שאחראים על שליטה בתנועה. המחסור בתאים אלו עלול לגרום גם לתסמינים לא מוטוריים, המשפיעים על מצב הרוח, המוטיבציה והשינה.
הטיפול מתחיל בדרך כלל עם levodopa, תרופה שמחליפה את הדופמין שתאים אלו אינם מסוגלים עוד לייצר. עם זאת, עודף דופמין במוח עם כניסת התרופה לתוקף עלול לגרום לתנועות בלתי מבוקרות, הנקראות דיסקינזיה. כשהתרופה פוגה, הרעידה והנוקשות נכנסו שוב.
חלק מהמטופלים בוחרים אז להשתיל מכשיר cDBS סטנדרטי, המספק רמה קבועה של גירוי חשמלי. DBS קבוע עשוי להפחית את כמות התרופות הדרושה ולהפחית חלקית את התנודות בסימפטומים. אבל המכשיר גם יכול לפצות יתר או לא, ולגרום לתסמינים לסטות מקיצוניות אחת לאחרת במהלך היום.
סגירת הלולאה
כדי לפתח מערכת DBS שיכולה להסתגל לרמות הדופמין המשתנות של אדם, סטאר וליטל היו צריכים להפוך את ה-DBS למסוגל לזהות את האותות המוחיים הנלווים לתסמינים שונים.
מחקרים קודמים זיהו דפוסים של פעילות מוחית הקשורה לאותם תסמינים בגרעין התת-תלמי, או STN, אזור המוח העמוק שמתאם תנועה. זהו אותו אזור ש-cDBS מגרה, וסטאר חשד שגירוי ישתיק את האותות שהם צריכים לקלוט.
אז הוא מצא אותות חלופיים באזור אחר במוח, הנקרא קליפת המוח המוטורית, שלא ייחלשו על ידי גירוי ה-DBS.
האתגר הבא היה לגלות כיצד לפתח מערכת שתוכל להשתמש באותות דינמיים אלה כדי לשלוט ב-DBS בסביבה מחוץ למעבדה.
בהתבסס על ממצאים ממחקרי DBS אדפטיביים שהוא ניהל באוניברסיטת אוקספורד עשור קודם לכן, ליטל עבד עם סטאר והצוות כדי לפתח גישה לאיתור אותות משתנים מאוד אלה ברמות שונות של תרופות וגירוי.
במהלך חודשים רבים, הפוסט-דוקטורנטים קארינה אוהרן, MD, PhD, Stephanie Cernera, PhD, ולורן האמר, MD, PhD, יצרו צינור ניתוח נתונים שיכול להפוך את כל זה לאלגוריתמים מותאמים אישית להקלטה, לנתח ולהגיב אליהם הפעילות המוחית הייחודית הקשורה למצב הסימפטומים של כל מטופל.
ג'ון נגאי, דוקטורט, המנהל את חקר מוח באמצעות קידום טכנולוגיות נוירו-טכנולוגיות חדשניותיוזמת ® (The BRAIN Initiative®) במכון הלאומי לבריאות, אמרה כי המחקר מבטיח שיפור ניכר ביחס לטיפול הנוכחי בפרקינסון.
"DBS המותאם אישית והסתגלני הזה מגלם את משימת הליבה של יוזמת BRAIN לחולל מהפכה בהבנתנו את המוח האנושי", אמר.
שנת לילה טובה יותר
DBS מתמשך מכוון למתן תסמיני תנועה בשעות היום ואינו מקל בדרך כלל על נדודי שינה.
אבל בעשור האחרון, גברה ההכרה בהשפעה שיש לאינסומניה, הפרעות מצב רוח ובעיות זיכרון על חולי פרקינסון.
כדי לעזור למלא את הפער הזה, ליטל ערכה ניסוי נפרד שכלל ארבעה חולים עם פרקינסון וחולה אחד עם דיסטוניה, הפרעת תנועה קשורה. במאמרם שפורסם ב תקשורת טבעהסופר הראשון Fahim Anjum, PhD, חוקר פוסט-דוקטורט במחלקה לנוירולוגיה ב-UCSF, הוכיח שהמכשיר יכול לזהות פעילות מוחית הקשורה למצבי שינה שונים. הוא גם הראה שהוא יכול לזהות דפוסים אחרים המצביעים על כך שאדם עשוי להתעורר באמצע הלילה.
צוותי המחקר של ליטל וסטאר, כולל הסטודנט לתואר שני Clay Smyth, החלו לבדוק אלגוריתמים חדשים שיעזרו לאנשים לישון. מחקר השינה הראשון שלהם aDBS פורסם בשנה שעברה ב-Brain Stimulation.
מדענים מפתחים כעת טיפולי DBS דומים בלולאה סגורה עבור מגוון הפרעות נוירולוגיות.
אנו רואים שיש לזה השפעה עמוקה על חולים, עם פוטנציאל לא רק בפרקינסון אלא כנראה גם למצבים פסיכיאטריים כמו דיכאון והפרעה טורדנית כפייתית. אנחנו בתחילתו של עידן חדש של טיפולים בגירוי עצבי".
פיליפ סטאר, MD, PhD, פרופסור דולורס קייקבריד לכירורגיה נוירולוגית, מנהל שותף של מרפאת UCSF Movement Disorders and Neuromodulation Clinic ואחד הכותבים הבכירים של המחקר
