ИИ может персонализировать глубокую стимуляцию мозга при болезни Паркинсона

Глубокая стимуляция мозга (DBS) появилась как преобразующее лечение болезни Паркинсона (БП), особенно эффективное для облегчения двигательных симптомов, таких как тремор, брадикинезия, ригидность и аксиальные симптомы, такие как постуральная нестабильность. Однако традиционный подход к DBS часто включает метод проб и ошибок для поиска оптимальных настроек стимуляции, что может быть длительным и сложным процессом. Недавние исследования, включая комплексное исследование Раджамани и др. , выявили потенциал для более точного подхода: нацеливания на конкретные нейронные сети, связанные с различными симптомами БП. В этой статье рассматривается, как этот симптом-специфический подход может произвести революцию в лечении DBS, сделав его более персонализированным и эффективным.

Симптомоспецифические сети при DBS: подробное описание

Исследование, проведенное Раджамани и соавторами, изучало эффективность DBS в разнообразной когорте из 237 пациентов из нескольких центров. Исследователи стремились сопоставить улучшения четырех основных двигательных симптомов PD — тремора, брадикинезии, ригидности и аксиальных симптомов — с определенными нейронными сетями в мозге. Например, они обнаружили, что облегчение тремора было наиболее тесно связано со стимуляцией путей, связанных с первичной двигательной корой и мозжечком. Это согласуется с известной ролью этих областей в контроле движений и координации.
 

Для аксиальных симптомов, которые включают нарушения походки и постуральную нестабильность, улучшения были связаны со стимуляцией путей, связанных с дополнительной моторной корой и стволом мозга. Это открытие особенно важно, поскольку аксиальные симптомы часто по-разному реагируют на традиционную DBS, иногда даже ухудшаясь при определенных условиях. Между тем, брадикинезия, характеризующаяся замедленностью движений, показала наилучшую реакцию при стимуляции путей, связанных с дополнительной моторной областью. Напротив, ригидность реагировала на стимуляцию путей, связанных с премоторной корой. Эти результаты подчеркивают важность точного нацеливания при DBS для достижения наилучших терапевтических результатов.
 

Разработка и внедрение алгоритма Cleartune

Основываясь на этих идеях, исследователи разработали инновационный алгоритм под названием «Cleartune». Этот инструмент предназначен для оптимизации программирования DBS, фокусируясь на тракте симптом-реакция, выявленном в их исследовании. Cleartune работает, анализируя доминирующие симптомы пациента, а затем рекомендуя оптимальные настройки DBS, которые с наибольшей вероятностью будут стимулировать соответствующие нейронные пути. Это представляет собой значительный отход от стандартного метода программирования DBS, который часто включает корректировку настроек на основе широких показателей или общей обратной связи с пациентом без особого внимания к основным задействованным нейронным сетям.
 

Подход Cleartune похож на создание «карты» симптоматически-специфических путей в мозге и последующее использование этой карты для руководства размещением и настройками электродов DBS. Например, если пациент в первую очередь страдает от тремора, Cleartune отдаст приоритет настройкам, нацеленным на мозжечково-таламокортикальный путь. Алгоритм тестирует различные конфигурации, имитируя их эффекты на основе путей реакции на симптом, и выбирает настройку, которая, как прогнозируется, обеспечит наиболее значительное облегчение симптомов. Это не только повышает точность лечения, но и оптимизирует процесс поиска оптимальных настроек, потенциально сокращая время и сложность.
 

Проверка, проблемы и перспективы Cleartune

Исследование подтвердило эффективность Cleartune с использованием дополнительных групп пациентов, подтвердив, что алгоритм может надежно предсказывать улучшение двигательных симптомов. Эта проверка включала сравнение клинических результатов пациентов, чьи настройки DBS были скорректированы с помощью Cleartune, с традиционными методами программирования. В большинстве случаев настройки Cleartune привели к превосходному контролю симптомов, что демонстрирует потенциал алгоритма для повышения эффективности DBS.
 

Однако исследование также выявило некоторые проблемы. Одним из существенных ограничений является то, что, хотя Cleartune может оптимизировать облегчение симптомов, в настоящее время он не учитывает потенциальные побочные эффекты DBS, такие как дискинезия или нарушения речи. Эти побочные эффекты могут различаться в зависимости от точного местоположения и настроек стимуляции. Будущие итерации алгоритма могут потребовать включения дополнительных данных для прогнозирования и смягчения этих неблагоприятных эффектов, потенциально путем выявления «трактов избегания», которые не следует стимулировать.
 

Более того, исследование показало, что хотя идентифицированные симптоматически-специфические тракты находятся близко друг к другу, точное размещение электродов остается критически важным. Несовпадение даже на несколько миллиметров может повлиять на то, какие тракты стимулируются, что может повлиять на эффективность лечения. Разработка более сложных технологий визуализации и навигации будет иметь решающее значение для решения этой проблемы, гарантируя, что размещение электродов может быть максимально точным.
 

Симптоматически-специфический подход к DBS, примером которого является алгоритм Cleartune, представляет собой многообещающее достижение в лечении болезни Паркинсона. Сосредоточившись на конкретных нейронных сетях, вовлеченных в различные симптомы, этот метод предлагает более персонализированный и эффективный вариант лечения для пациентов. Хотя все еще есть проблемы, которые необходимо решить, особенно касающиеся управления побочными эффектами и точности размещения электродов, исследование обеспечивает прочную основу для будущих инноваций в DBS. Поскольку технология и наше понимание нейронных сетей продолжают развиваться, персонализированная DBS имеет потенциал для значительного улучшения качества жизни людей с болезнью Паркинсона, предлагая им больший контроль над своими симптомами и повседневной жизнью.
 

Источник: NATURE Communications