Regelbunden träning kan återställa hjärnans kopplingar vid Parkinsons sjukdom på lång sikt

En ny studie som genomförts vid University Hospitals and Veterans Affairs Healthcare System i nordöstra Ohio (genom Cleveland Center for Functional Electrical Stimulation (FES)) ger ledtrådar: Den visar att långsiktiga dynamiska träningsprogram kan ha en bredare återställande effekt på hjärnsignaler hos patienter med Parkinsons sjukdom än man tidigare trott.

Forskarna använde inspelningar från deltagarnas djup hjärnstimuleringsapparater (DBS) för att bedöma hur långsiktiga träningsprogram kunde "återaktivera" kopplingar som skadats av Parkinsons sjukdom.

Till skillnad från tidigare studier syftade denna studie till att tyda de hjärnförändringar som är förknippade med lindring av motoriska symptom med hjälp av andra generationens DBS-apparater och ett långsiktigt dynamiskt cykelprogram hos patienter med Parkinsons sjukdom.

Detaljer om studien publiceras i tidskriften Clinical Neurophysiology.

Pilotstudien leddes av neurologen Aasef Shaikh, MD, PhD, vid UH&VA, som också är vice ordförande för forskning vid universitetssjukhus, professor i neurologi och biträdande medicinsk chef för Cleveland FES Center.

Artikelns huvudförfattare, Prajakta Joshi, är doktorand i biomedicinsk teknik vid Shaikh Lab vid University Hospitals Cleveland och FES Center vid Louis Stokes VA Medical Center i Cleveland.

”Vi har i många år visat att dynamisk cykelträning är användbar för att behandla tremor vid Parkinsons sjukdom”, säger Dr. Shaikh. ”Den nya studien lägger till användningen av djup hjärnstimulering och ett kontinuerligt träningsprogram för att visualisera hur långvarig träning kan omprogrammera neurala kopplingar i hjärnan.”

En annan unik och viktig del av studien, tillade Dr. Shaikh, var samarbetet mellan de två medicinska systemen, vilket möjliggjorde rekrytering av en större pool av deltagare.

Deltagare med Parkinsons sjukdom, inklusive militärveteraner, ombads att genomföra 12 dynamiska cykelträningspass under fyra veckor. Alla deltagare hade tidigare fått implanterade djup hjärnstimuleringsapparater för att behandla motoriska symtom, medan hjärnsignaler i området där elektroderna placerades mättes samtidigt.

En annan viktig aspekt av studien var det adaptiva cykelprogrammet. Denna teknik gör det möjligt för motionscykeln att "lära sig" hur patienten trampar.

Till exempel, medan cyklister tittade på en spelskärm, ombads de att trampa i 80 rpm och hålla den hastigheten i cirka 30 minuter. Trampintensiteten visades på skärmen som en ballong som måste hållas ovanför vattenytan men inom de givna parametrarna.

Men maskinens anpassningsförmåga fick deltagarna att gissa hur mycket ansträngning de skulle lägga ner. Cykelns motor hjälpte dem att nå 80 varv/min, men ökade och minskade också motståndet beroende på deras ansträngning. Forskarna tror att denna "tryck-och-drag"-mekanism är särskilt användbar vid behandling av Parkinsons symtom.

Doktoranden Lara Shigo vid Kent State University, medförfattare till studien, noterar att 80 rpm är snabbare än vad en person normalt skulle trampa, men hon säger att hastigheten inte orsakar trötthet eftersom motorn hjälper till att upprätthålla den hastigheten.

Imponerande resultat

Hjärnsignalinspelningar togs från implanterade DBS-elektroder före och efter varje session.

"Vårt mål var att förstå de omedelbara och långsiktiga effekterna av träning i det område av hjärnan där elektroderna implanterades, vilket är där Parkinsons sjukdom uppstår", sa Dr. Shaikh.

Forskarna fann inga omedelbara förändringar i hjärnsignalerna, men efter 12 sessioner noterade de mätbara förändringar i signaler som ansvarar för motorisk kontroll och rörelse.

Joshi och teamet noterade: ”Medan nuvarande DBS-system ger nya insikter i hjärnaktivitet, är de begränsade till att endast registrera signaler från de områden där elektroderna placeras. Andra hjärnregioner som också kan bidra förblir otäckta.”

Den viktigaste insikten, förklarar Joshi: ”Det kan finnas en bredare krets inblandad. Flera stigande och fallande banor kan påverkas av träning, och det är möjligt att vi orsakar en förändring på nätverksnivå som medierar förbättring av motoriska symtom.”

Joshi tillägger att ytterligare forskning skulle kunna ge fler svar: ”Den goda nyheten är att våra nästa studier skulle kunna föra oss närmare revolutionerande och personliga behandlingar för Parkinsons sjukdom.”