Используя портативное устройство, разработанное в Университете Дрекселя, исследователи из Медицинского колледжа Альберта Эйнштейна выявили различия в паттернах активации мозга, связанных с постуральной стабильностью, у людей с синдромом Паркинсона и у здоровых взрослых. Результаты, опубликованные недавно в Brain Research, описывают критическую роль префронтальной коры в контроле баланса и могут иметь значение для выявления и лечения симптомов болезни Паркинсона у пожилых людей.
Болезнь Паркинсона – это неврологическое заболевание, которое возникает, когда клетки мозга, контролирующие движение, умирают, в результате чего многие пациенты на поздних стадиях болезни не могут сделать несколько шагов, прежде чем упасть. Синдромы паркинсонизма, которые распространены у пожилых людей, – это состояния, которые не соответствуют диагнозу Паркинсона, но включают в себя многие симптомы заболевания, такие как ригидность, тремор и затруднения при ходьбе.
Предыдущие попытки сравнить активность и стабильность мозга у людей с синдромом Паркинсона были ограничены, потому что инструменты нейровизуализации можно было использовать только тогда, когда участник исследования лежал ровно, а не ходил или стоял. В этих случаях человек, проходящий сканирование мозга, мог только вообразить, что он или она выполняет задания.
Портативная система, созданная исследователями из школы биомедицинской инженерии и систем здравоохранения Дрекселя, решает эту проблему. Это позволило ученым впервые лучше понять роль префронтальной коры головного мозга во время стояния и ходьбы.
В устройстве используется функциональная спектроскопия в ближнем инфракрасном диапазоне, или fNIR, при которой свет используется для отслеживания изменений оксигенации крови в мозге, когда люди выполняют задания, проходят тесты или получают стимуляцию. Префронтальная кора – это область, отвечающая за высокоуровневую обработку, такую как память, внимание, решение проблем и принятие решений. Например, когда человек осваивает новый навык, нейронная активность в этой области выше.
“Постуральная нестабильность – главный фактор риска для пожилых людей. Если мы сможем контролировать когнитивный компонент поддержания равновесия, то в конечном итоге это может привести к лучшим вариантам лечения людей с синдромом Паркинсона или даже с болезнью Паркинсона », – сказал Мельтем Иззетоглу, доктор философии, доцент кафедры биомедицинской инженерии в Drexel, соавтор которого изучение.
Исследователи из Медицинского колледжа Альберта Эйнштейна использовали технологию fNIR для сравнения 126 здоровых взрослых с 117 людьми с легкими симптомами Паркинсона и 26 с более серьезными симптомами. С головной повязкой fNIR участников попросили встать и посмотреть прямо перед собой, считая в течение 10 секунд. Затем они ходили по коврику, на котором фиксировалась их скорость, темп и длина шага. Система fNIR записывала уровень кислорода в головном мозге в течение всего периода тестирования.
Исследователи обнаружили, что пациенты с симптомами паркинсонизма продемонстрировали значительно более высокий уровень префронтальной оксигенации для поддержания стабильности в положении стоя, чем участники с легкими симптомами и без симптомов.
«Фактически, активность головного мозга в лобной области мозга была почти вдвое больше», – сказала Жаннетт Р. Махони, доктор философии, доцент кафедры неврологии Эйнштейна и ведущий автор исследования.
“Это первоначальное исследование позволило нам измерить активность мозга в реальном времени в реалистичных условиях. Это показывает, что действительно существуют различия в префронтальной коре головного мозга здоровых пациентов и пациентов с паркинсоническим синдромом, и эти различия связаны с их способностью сохранять устойчивость в положении стоя », – сказал Иззетоглу. “Это открывает новые области исследований.”
В предстоящем клиническом испытании исследователи будут использовать компьютеризированную программу когнитивной тренировки и систему fNIR, чтобы определить, как когнитивная тренировка влияет на активацию мозга во время ходьбы.
Портативная технология может помочь в диагностике паркинсонических синдромов или разработке вмешательств.
«Наша цель – помочь справиться с симптомами болезни Паркинсона и разработать новые методы лечения в недалеком будущем, чтобы улучшить качество жизни пожилых людей», – сказал Махони.