Forschung deckt Ursache des "erstarrten" Gangs bei Parkinson auf
Von Dennis Thompson
HealthDay Reporter
MONTAG, 12. September 2022 (HealthDay News) - Forscher glauben herausgefunden zu haben, warum die Parkinson-Krankheit dazu führt, dass die Gliedmaßen eines Menschen so steif werden, dass sie sich manchmal wie eingefroren anfühlen können.
Mithilfe eines mit Sensoren ausgestatteten Roboterstuhls hat ein Forscherteam die Aktivierung der Beinmuskeln bei Parkinson-Patienten mit einer Gehirnregion namens Nucleus subthalamicus in Verbindung gebracht.
Dieses ovale Hirnareal ist an der Bewegungsregulation beteiligt, und die Daten des Stuhls zeigen, dass es den Beginn, das Ende und die Größe der Beinbewegungen einer Person steuert, so die am 7. September in Science Translational Medicine veröffentlichten Forschungsergebnisse.
"Unsere Ergebnisse haben dazu beigetragen, eindeutige Veränderungen in der Gehirnaktivität im Zusammenhang mit Beinbewegungen aufzudecken", sagte der leitende Forscher Eduardo Martin Moraud, ein Junior Principal Investigator an der Universität Lausanne in der Schweiz.
"Wir konnten bestätigen, dass dieselben Modulationen der Kodierung von Gehzuständen - zum Beispiel dem Wechsel zwischen Stehen, Gehen, Drehen, Ausweichen vor Hindernissen oder Treppensteigen - und Gehdefiziten wie dem Einfrieren des Gangs zugrunde liegen", so Moraud.
Die Parkinson-Krankheit ist eine degenerative Störung des Nervensystems, die vor allem die motorischen Funktionen des Körpers beeinträchtigt.
Nach Angaben der Parkinson-Stiftung haben Parkinson-Patienten Schwierigkeiten, die Größe und Geschwindigkeit ihrer Bewegungen zu regulieren. Es fällt ihnen schwer, Bewegungen zu starten oder zu stoppen, verschiedene Bewegungen miteinander zu verbinden, um eine Aufgabe wie das Aufstehen zu bewältigen, oder eine Bewegung zu beenden, bevor sie die nächste beginnen.
Der Nucleus subthalamicus ist Teil der Basalganglien, eines Netzwerks von Hirnstrukturen, von denen bekannt ist, dass sie verschiedene Aspekte des motorischen Systems des Körpers steuern, so Dr. James Liao, Neurologe an der Cleveland Clinic, der die Ergebnisse überprüft hat.
"Diese Studie ist die erste, die überzeugend zeigt, dass die Basalganglien die Kraft der Beinbewegungen kontrollieren", sagte Liao. "Die Bedeutung liegt darin, dass dies eine Verbindung zwischen der Dysfunktion der Basalganglien und dem schlurfenden Gang bei der Parkinson-Krankheit herstellt.
Um die Auswirkungen von Parkinson auf das Gehen zu untersuchen, bauten die Forscher einen Roboterstuhl, in dem eine Person entweder freiwillig ihr Bein vom Knie aus strecken konnte oder der Stuhl dies für sie tat.
Die Forscher rekrutierten 18 Parkinson-Patienten mit schweren motorischen Fluktuationen und Problemen beim Gehen und mit dem Gleichgewicht. Jedem Patienten wurden Elektroden eingepflanzt, die elektrische Signale aus dem Nucleus subthalamicus aufspüren und diese Hirnregion auch tiefgehend stimulieren konnten.
Die vom Nucleus subthalamicus ausgehenden Impulse wurden aufgezeichnet, während die Patienten den Stuhl benutzten und später, wenn sie standen und gingen.
"Die Tatsache, dass alle diese Aspekte des Gehens in dieser Hirnregion kodiert sind, lässt uns vermuten, dass sie zur Funktion und Dysfunktion des Gehens beiträgt, was sie zu einer interessanten Region für Therapien und/oder für die Vorhersage von Problemen macht, bevor sie auftreten", so Moraud. "Wir könnten dieses Verständnis nutzen, um Echtzeit-Dekodierungsalgorithmen zu entwickeln, die diese Aspekte des Gehens in Echtzeit vorhersagen können, und zwar ausschließlich anhand von Gehirnsignalen."
Tatsächlich entwickelten die Forscher mehrere Computeralgorithmen, die die Gehirnsignale eines normalen Schritts von denen unterscheiden konnten, die bei Patienten mit einer Gangstörung auftreten. Das Team konnte auch Episoden des Einfrierens bei Patienten identifizieren, während sie kurze Gehversuche durchführten.
"Die Autoren haben gezeigt, dass Perioden des Einfrierens des Gangs anhand der aufgezeichneten neuronalen Aktivität vorhergesagt werden können", so Liao. "Genaue Vorhersagen werden es ermöglichen, Algorithmen zu entwickeln, um die Muster der [tiefen Hirnstimulation] als Reaktion auf Perioden des Stockens zu ändern und so die Stockungsepisoden zu verkürzen oder sogar ganz zu eliminieren".
Moraud sagte, dass diese Ergebnisse dazu beitragen könnten, künftige Technologien zu entwickeln, die die Mobilität von Parkinson-Patienten verbessern.
"Es gibt große Hoffnungen, dass die nächste Generation von Hirnstimulationstherapien, die in einem geschlossenen Kreislauf arbeiten - das heißt, dass sie elektrische Stimulationen auf intelligente und präzise Art und Weise abgeben, basierend auf dem Feedback, was jeder Patient braucht - dazu beitragen könnte, Gang- und Gleichgewichtsdefizite besser zu lindern", sagte Moraud.
"Closed-Loop-Protokolle sind jedoch auf Signale angewiesen, mit denen die Stimulation in Echtzeit gesteuert werden kann. Unsere Ergebnisse eröffnen solche Möglichkeiten", fügte er hinzu.
Dr. Michael Okun, nationaler medizinischer Berater der Parkinson-Stiftung, stimmte dem zu.
"Das Verständnis der Gehirnnetzwerke, die dem Gehen bei der Parkinson-Krankheit zugrunde liegen, wird für die künftige Entwicklung von Therapeutika wichtig sein", sagte Okun. "Die Schlüsselfrage für dieses Forschungsteam ist, ob die Informationen, die sie gesammelt haben, ausreichen, um ein neuroprothetisches System zur Verbesserung der Gehfähigkeit bei Parkinson zu entwickeln.
Weitere Informationen
Die Parkinson-Stiftung bietet weitere Informationen über Geh- und Bewegungsschwierigkeiten im Zusammenhang mit der Parkinson-Krankheit.
