Regelmæssig motion kan genoprette hjerneforbindelser hos Parkinsons på lang sigt

En ny undersøgelse udført på University Hospitals and Veterans Affairs Healthcare System of Northeast Ohio (gennem Cleveland Center for Functional Electrical Stimulation (FES)) giver et indblik: Den viser, at langvarige dynamiske træningsprogrammer kan have en bredere genoprettende effekt på hjernesignaler hos patienter med Parkinsons sygdom end tidligere antaget.

Forskerne brugte optagelser fra deltagernes dybe hjernestimuleringsapparater (DBS) til at vurdere, hvordan langvarige træningsprogrammer kunne "genaktivere" forbindelser beskadiget af Parkinsons sygdom.

I modsætning til tidligere studier havde dette studie til formål at afkode de hjerneændringer, der er forbundet med lindring af motoriske symptom ved hjælp af anden generations DBS-enheder og et langvarigt dynamisk cyklingsprogram hos patienter med Parkinsons sygdom.

Detaljer om studiet er offentliggjort i tidsskriftet Clinical Neurophysiology.

Pilotstudiet blev ledet af neurolog Aasef Shaikh, MD, PhD, fra UH&VA, som også er næstformand for forskning på universitetshospitaler, professor i neurologi og vicemedicinsk direktør for Cleveland FES Center.

Hovedforfatteren af artiklen, Prajakta Joshi, er ph.d.-kandidat i biomedicinsk teknik ved Shaikh Lab på University Hospitals Cleveland og FES Center på Louis Stokes VA Medical Center i Cleveland.

"Vi har i mange år vist, at dynamisk cykeltræning er nyttig til behandling af tremor ved Parkinsons sygdom," sagde Dr. Shaikh. "Det nye studie tilføjer brugen af dyb hjernestimulation og et løbende træningsprogram for at visualisere, hvordan langvarig træning kan omstrukturere neurale forbindelser i hjernen."

Et andet unikt og centralt element i studiet, tilføjede Dr. Shaikh, var samarbejdet mellem de to medicinske systemer, som muliggjorde rekruttering af en bredere pulje af deltagere.

Deltagere med Parkinsons sygdom, herunder militærveteraner, blev bedt om at gennemføre 12 sessioner med dynamisk cykeltræning over fire uger. Alle deltagere havde tidligere modtaget implanterede dybdehjernestimuleringsenheder til behandling af motoriske symptomer, mens hjernesignaler i det område, hvor elektroderne var placeret, blev målt samtidigt.

Et andet vigtigt aspekt af studiet var det adaptive cykelprogram. Denne teknologi gør det muligt for motionscyklen at "lære", hvordan patienten træder i pedalerne.

For eksempel blev cyklister, mens de så på en skærm med et spil, bedt om at træde i pedalerne med 80 omdr./min. og holde denne hastighed i cirka 30 minutter. Pedalintensiteten blev vist på skærmen som en ballon, der skulle holdes over vandet, men inden for de givne parametre.

Men maskinens tilpasningsevne fik deltagerne til at gætte på, hvor meget indsats de skulle lægge i. Cyklens motor hjalp dem med at nå 80 omdr./min., men øgede og mindskede også modstanden afhængigt af deres indsats. Forskerne mener, at denne "skubbe-og-trække"-mekanisme er særligt nyttig til behandling af Parkinsons symptomer.

Ph.d.-studerende Lara Shigo fra Kent State University og medforfatter til studiet bemærker, at 80 omdr./min. er hurtigere, end en person normalt ville træde i pedalerne, men hun siger, at hastigheden ikke forårsager træthed, fordi motoren hjælper med at opretholde denne hastighed.

Imponerende resultater

Hjernesignaloptagelser blev taget fra implanterede DBS-elektroder før og efter hver session.

"Vores mål var at forstå de umiddelbare og langsigtede virkninger af motion i det område af hjernen, hvor elektroderne blev implanteret, hvilket er hvor Parkinsons patologi opstår," sagde Dr. Shaikh.

Forskerne fandt ingen umiddelbare ændringer i hjernens signaler, men efter 12 sessioner bemærkede de målbare ændringer i signaler, der var ansvarlige for motorisk kontrol og bevægelse.

Joshi og teamet bemærkede: "Selvom nuværende DBS-systemer giver ny indsigt i hjerneaktivitet, er de begrænset til kun at optage signaler fra de områder, hvor elektroderne er placeret. Andre hjerneområder, der også kan bidrage, forbliver udækkede."

Den vigtigste indsigt, forklarer Joshi: "Der kan være et bredere kredsløb involveret. Flere opadgående og nedadgående nervebaner kan blive påvirket af motion, og det er muligt, at vi forårsager en ændring på netværksniveau, der medierer forbedring af motoriske symptomer."

Joshi tilføjer, at yderligere forskning kan give flere svar: "Den gode nyhed er, at vores næste studier kan bringe os tættere på revolutionerende og personlige behandlinger af Parkinsons sygdom."