كيف يتم ترويض مرض باركنسون باستخدام أجهزة تنظيم ضربات القلب؟

تشير دراستان جديدتان إلى الطريق نحو رعاية شخصية على مدار الساعة للأشخاص المصابين بمرض باركنسون من خلال جهاز مزروع يمكنه علاج مشاكل الحركة أثناء النهار والأرق في الليل.

يستخدم هذا النهج، الذي يسمى التحفيز العميق للدماغ التكيفي، أو aDBS، أساليب مشتقة من الذكاء الاصطناعي لمراقبة نشاط دماغ المريض بحثًا عن التغيرات في الأعراض.

وعندما يكتشفها، فإنه يتدخل بنبضات كهربائية معايرة بدقة.

يكمل العلاج الأدوية التي يتناولها مرضى باركنسون للتحكم في أعراضهم، مما يعطي تحفيزًا أقل عندما يكون الدواء نشطًا، لدرء الحركات الزائدة، ومزيدًا من التحفيز مع زوال الدواء، لمنع التيبس، وفق ما نشره موقع ميديكال إكسبريس.

تكنولوجيا زراعة الدماغ

هذه هي المرة الأولى التي يظهر فيها ما يسمى بتكنولوجيا زراعة الدماغ "الحلقة المغلقة" نجاحها لدى مرضى باركنسون أثناء ممارسة حياتهم اليومية.

يلتقط الجهاز إشارات الدماغ لإنشاء آلية ردود فعل مستمرة يمكنها الحد من الأعراض عند ظهورها.

يمكن للمستخدمين الخروج من الوضع التكيفي أو إيقاف العلاج بالكامل باستخدام جهاز محمول باليد.

بالنسبة للدراسة الأولى، أجرى الباحثون تجربة سريرية مع 4 أشخاص لاختبار مدى نجاح هذا النهج خلال النهار، ومقارنته بتقنية DBS السابقة لزراعة الدماغ والمعروفة باسم ثابت أو cDBS.

للتأكد من أن العلاج قدم أقصى قدر من الراحة لكل مشارك، طلب الباحثون منهم تحديد الأعراض الأكثر إزعاجًا لديهم، وقد خفضت التكنولوجيا الجديدة تلك الأعراض بنسبة 50%.

وقال فيليب ستار، أستاذ جراحة الأعصاب في دولوريس كيكبريد، وأحد كبار مؤلفي الدراسة: "هذا هو مستقبل التحفيز العميق للدماغ لمرض باركنسون".

وضع ستار الأساس لهذه التكنولوجيا لأكثر من عقد من الزمن، وفي عام 2013، قام بتطوير طريقة للكشف عن إيقاعات الدماغ غير الطبيعية المرتبطة بمرض باركنسون ومن ثم تسجيلها. وفي عام 2021، حدد فريقه أنماطًا معينة في إيقاعات الدماغ التي تتوافق مع الأعراض الحركية.

وقال: "كان هناك قدر كبير من الاهتمام بتحسين العلاج DBS من خلال جعله قابلًا للتكيف والتنظيم الذاتي، ولكن في الآونة الأخيرة فقط أصبحت الأدوات والأساليب الصحيحة متاحة للسماح للناس باستخدام هذا على المدى الطويل في منازلهم".

في وقت سابق من هذا العام، أظهر باحثون من جامعة كاليفورنيا في سان فرانسيسكو بقيادة سايمون ليتل، الحاصل على بكالوريوس الطب والجراحة، في مجلة Nature Communications أن تقنية DBS التكيفية لديها القدرة على تخفيف الأرق الذي يعاني منه العديد من المرضى المصابين بمرض باركنسون.

وقال ليتل، الأستاذ المشارك: "إن التحول الكبير الذي حققناه باستخدام تقنية DBS التكيفية هو أننا قادرون على اكتشاف، في الوقت الفعلي، مكان وجود المريض في طيف الأعراض ومطابقته مع المقدار المحدد من التحفيز الذي يحتاجه".

استعادة الحركة

يؤثر مرض باركنسون على حوالي 10 ملايين شخص حول العالم.

ينشأ مرض باركنسون من فقدان الخلايا العصبية المنتجة للدوبامين في المناطق العميقة من الدماغ المسؤولة عن التحكم في الحركة.

يمكن أن يؤدي نقص هذه الخلايا أيضًا إلى ظهور أعراض غير حركية، مما يؤثر على الحالة المزاجية والتحفيز والنوم.

يبدأ العلاج عادة باستخدام دواء ليفودوبا، وهو دواء يحل محل الدوبامين الذي لم تعد هذه الخلايا قادرة على إنتاجه.

ومع ذلك، فإن زيادة الدوبامين في الدماغ أثناء سريان الدواء يمكن أن تسبب حركات غير منضبطة، تسمى خلل الحركة. ومع انتهاء مفعول الدواء، تعود الرعشة والتصلب مرة أخرى.

يختار بعض المرضى بعد ذلك زرع جهاز cDBS قياسي، والذي يوفر مستوى ثابتًا من التحفيز الكهربائي.

قد يقلل التحفيز العميق للدماغ المستمر من كمية الأدوية المطلوبة ويقلل جزئيًا من التقلبات في الأعراض، ولكن يمكن للجهاز أيضًا أن يعوض بشكل زائد أو ناقص، مما يتسبب في انحراف الأعراض من طرف إلى آخر خلال اليوم.

إغلاق الحلقة

لتطوير نظام DBS يمكنه التكيف مع مستويات الدوبامين المتغيرة لدى الشخص، كان ستار وليتل بحاجة إلى جعل DBS قادرًا على التعرف على إشارات الدماغ التي تصاحب الأعراض المختلفة.

وقد حددت الأبحاث السابقة أنماط نشاط الدماغ المرتبطة بتلك الأعراض في النواة تحت المهاد، أو STN، وهي منطقة الدماغ العميقة التي تنسق الحركة.

وهذه هي نفس المنطقة التي يحفزها نظام cDBS، ويشتبه ستار في أن التحفيز سيؤدي إلى كتم الإشارات التي يحتاجونها لالتقاطها.

لذلك، وجد إشارات بديلة في منطقة مختلفة من الدماغ، تسمى القشرة الحركية، والتي لن يتم إضعافها بواسطة تحفيز DBS.

كان التحدي التالي هو معرفة كيفية تطوير نظام يمكنه استخدام هذه الإشارات الديناميكية للتحكم في DBS في بيئة خارج المختبر.

بناءً على النتائج التي توصلت إليها دراسات DBS التكيفية التي أجراها في جامعة أكسفورد قبل عقد من الزمن، عمل ليتل مع ستار والفريق لتطوير نهج لاكتشاف هذه الإشارات شديدة التغير عبر مستويات مختلفة من الأدوية والتحفيز.

وقال الدكتور جون نجاي، الذي يدير "مبادرة أبحاث الدماغ من خلال تطوير التقنيات العصبية المبتكرة" (مبادرة BRAIN) في المعاهد الوطنية للصحة، إن الدراسة تبشر بتحسن ملحوظ مقارنة بعلاج باركنسون الحالي.

وقال: "إن تقنية DBS المخصصة والقابلة للتكيف تجسد المهمة الأساسية لمبادرة BRAIN لإحداث ثورة في فهمنا للعقل البشري".

ليلة نوم أفضل

يهدف التحفيز العميق للدماغ المستمر إلى تخفيف أعراض الحركة أثناء النهار ولا يخفف الأرق عادةً.

ولكن في العقد الماضي، كان هناك اعتراف متزايد بتأثير الأرق واضطرابات المزاج ومشاكل الذاكرة على مرضى باركنسون.

للمساعدة في سد هذه الفجوة، أجرى ليتل تجربة منفصلة شملت أربعة مرضى يعانون من مرض باركنسون ومريضًا واحدًا يعاني من خلل التوتر العضلي، وهو اضطراب حركي مرتبط.

في ورقتهم المنشورة في مجلة Nature Communications، أوضح المؤلف الأول فهيم أنجوم، أن الجهاز يمكنه التعرف على نشاط الدماغ المرتبط بحالات النوم المختلفة، وأظهر أيضًا أنه يمكنه التعرف على أنماط أخرى تشير إلى أنه من المرجح أن يستيقظ الشخص في منتصف الليل.

بدأت فرق البحث في ليتل وستار، بما في ذلك طالب الدراسات العليا كلاي سميث، في اختبار خوارزميات جديدة لمساعدة الناس على النوم.

تم نشر أول دراسة لـ aDBS الخاصة بالنوم في العام الماضي في مجلة Brain Stimulation.

يقوم العلماء الآن بتطوير علاجات مماثلة للتحفيز العميق للدماغ (DBS) ذات الحلقة المغلقة لمجموعة من الاضطرابات العصبية.

وقال ستار: "نرى أن له تأثيرا عميقا على المرضى، مع احتمالية ليس فقط في مرض باركنسون ولكن ربما في حالات نفسية مثل الاكتئاب والوسواس القهري أيضا.. نحن في بداية حقبة جديدة من علاجات التحفيز العصبي".